Комбинированная энергетическая установка для транспортной машины Советский патент 1983 года по МПК B60K9/04 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для исполь зования в транспортных машинах. Известна комбинированная энергетическая установка для транспортной машины, содержащая двигатель, через муфту сцепления связанный с входным валом ступенчатой трансмиссии, и маховик с приводом 1. Недостатком данной установки является то, что маховик связан с вхо ным валом трансмиссии и с двигателе приводом с постоянным передаточным числом, что не позволяет применять упомянутые установки для транспортных машин с распространенными ступе чатыми трансмиссиями. Другим недостатком является то, что установка не может обеспечить н зависимую от скоростного режима дви гателя отдачу энергии, не позволяя стабилизировать работу двигателя и существенно повысить степень его за грузки. Система управления, действующая по принципу сохранения постоянства кинетических энергий машины и маховика, не позволяет отбирать одновре менно энергию от двигателя и маховика. Поскольку 0,5 MV ,5 1,6,«1)д 0., const, где И - масса машины; текущая и максимальная скорости машины; - момент инерции маховика 1)д- угловая скорость маховика, то при уменьшении скорости машины система управления будет воздейство вать на маховик, ускоряя его. Цель изобретения - повышение динамических качеств машины и ее экономичности путем независимого использования энергии двигателя и маховика при постоянной частоте вращения двигателя во время ускорения, замедления и при постоянной скорости движения машины. Поставленная цель достигается те что комбинированная энергетическая установка для транспортной машины, содержащая двигатель, через муфту сцепления связанный с входным валом ступенчатой трансмиссии, и маховик с приводом, снабжена дополнительной муфтой сцепления, ведомый элемент которой закреплен на входном валу трансмиссии, а привод маховика включает в себя планетарный механизм, первое звено которого кинематически связано с маховиком, второе - с ведущим элементом дополнительной муфты, и гидрообъемиую передачу, первая гидромашина которой выполнена регулируемой, через зубчатую передачу постоянного зацепления связана со вторым звеном планетарного механизма, а вторая - с третьим звеном последнего. На фиг.1 приведена кинематическая схема комбинированной энергетической установки ( КЭУ); на фиг.2 графическая зависимость общего передаточного числа от передаточного числа гидрообъемной передачи; на фиг.Зграфики относительных мощностей, протекающих через гидравлическую и механическую ветви привода. КЭУ состоит (фиг.1} из двигателя 1 с муфтой 2 сцепления, соединенной с помощью ступенчатой трансмиссии 3 с движителями k машины и маховика 5 который связан с входным валом 6 транс;мисии 3 помощью дополнительной муфты 7 сцепления. Привод 8 маховика 5 с бесступенчатым регулированием передаточного числа состоит из. механической 9 и гидрообъемной 10 ветвей. Передаточное число i гидрообъемной ветви регулируется при помощи рычага и сервоусилителя, изменяющего наклон шайбы регулируемой гидромашины. Установка работает следующим образом. При движении машины с постоянной скоростью на заданной водителем передаче двигатель работает в установившемся режиме с постоянной частотой вращения. Муфты 2, 7 и 11 Сцепления замкнуты, а общее передаточное число ijjg привода 8 махови- ка определяется по формуле -i - , ОБ Ш-гр где (St}jr) угловая скорость входного вала 6 трансмиссии. Величина остается постоянной до тех пор, пока водитель считает данную скорость движения машины приемлемой, а величина момента сопротивления на движителях не меняется . Наличие в приводе 8 маховика гид рообт емной регулируемой передачи по воляет осуществить непрерывное изме нение o6ujero передаточного числа при вода в некотором диапазоне. Величина i.gg- зависит от передаточного числа гидрообъемной передачи i, которое определяется по формуле «JM % .V где Шц и UJj угловые скорости вра щения валов регулиру емой и нерегулируемо гидромашин; q Ир- рабочие объемы упом нутых, гидромашин., В предположении, что передаточны числа зубчатых передач постоянного зацепления в приводе 8 маховика рав ны единице, величина ipg для пред-ставленной на фиг.1 схемы определяется по формуле , где К - внутреннее передаточное чис ло планет.арного механизма. Если максимальные рабочие объемы гидрбмашин равны, то величина i пр регулировании рабочего объема одной из гидромашин заключена в интервале +1; -1. Величины мощностей, протекающих по механической и гидрообъемной вет вям привода (фиг.З, определяютсясоответо-твенно по формулам - мощность, подводимая к при воду 8. Относительные мощности, протекаю щие по механической и гидрообъемной ветвям привода, определяются по сле дующим зависимостям: Nmex - Kir It7 -ТГ7 тех . iNj 14 п Чтобы избежать перегрузки механической ветви 9 привода 8,целесообразно регулировать передаточное число ip в интервале -1; 0. Диапазон изменения частоты вращения маховика составит 2,25 (для ). Это позволяет отбирать более Q0% максимальной энергии маховика. При увеличении момента сопротивления на движителях появляется дополнительный, момент на входном валу в трансмисии, который при отсутствии регулируемого привода с маховиком и при работе двигателя на внеш-ней характеристике приводит к уменьшению частоты вращения последнего что вынуждает водителя переходить на пониженную передачу в трансмиссии. Наличие регулируемого привода и маховика позволяет сохранить заданную скорость движения. Для -этого при возрастании нагрузки на валу 6 водитель должен уменьшить передаточное число JQg (фиг.2) путем уменьшения рабочего объема регулируемой гидромашины. Скорость регулирования clU/(}{(t - время) объема гидромашины в этом случае пропорциональна величина дополнительного момента на валу 6. Происходит разрядка маховика, при постоянной частоте вращения вала двигателя. В случае работы двигателя с недогрузкой и невозможности по условиям обстановки движения увеличить скорость транспортной машины, водитель осуществляет подзарядку, увеличивая ОБ (фиг.2) за счет возрастания рабочего объема регулируемой гидромашины и разгоняя маховик. Муфта 11 служит для консервации энергии маховика при длительной стоянке машины. В процессе движения машины она постоянно замкнута. Работа установки в динамике происходит следующим образом. Для зарядки маховика на стоянке водитель должен установить рычаг переключения передачи в трансмиссии в нейтральное положение и завести двигатель, разъединив муфты 2 и 7. Затем осуществляется плавное синхронное включение муфт 2 и 7 и увеличение подачи топлива в двигатель. Одновременно с разгоном двигателя водитель увеличивает объем регулируемой гидромашины, осуществляя разгон маховика путем увеличения общего передаточного числа привода 8. Движение может быть начато при полностью/ так и при частично заряженном маховике, В приводе маховика устанавливается максимальное передаточное отношение . В трансмиссии машнны устанавливается определенная передача, затем плавно включаются муфты 2 и 7. Далее водителем осуществляется уменьшение рабочего объема регулируемой гидромашины и увеличение подачи топлива в двигатель. Таким образом, осуществляется разгон машины при совместном использовании энергии, маховика и двигателя.

Переключение передач водитель осуществляет следующим образом: разъединяет муфты 2 и 7 сбрасывает газ (при этом частота вращения двигателя падает до частоты вращения при холостом ходе), включает следующую передачу в трансмиссии, увеличивает до максимума передаточное число в приводе маховика, включает одновременно муфты 2 и 7 и продолжает разгон машины.

При торможении машины с помощью маховика энергия торможения машины не превращается в тепло в тормозных устройствах, а запасается в маховике и может быть использована в дальнейшем. Для этого водитель оставляет передачу в трансмиссии включенной, муфта 2 сцепления разъединяется, а дополнительная муфта 7 остается включенной. Водитель осуществляет увеличение передаточного числа привода маховика. На валу 6 появляется дополнительный момент, приводящий к снижению скорости машины. Если маховик имел в момент начала торможения максимальную частоту вращения, то можение машины осуществляется обычым способом с помощью тормозов.При спользовании двигателя в процессе орможения муфта сцепления 2 остаетя включенной.

. ,

Разгон машины с предлагаемой установкой можно также производить и при остановленном маховике и разомкнутой дополнительной муфте 7 но при

этом разгон будет менее интенсивным.,

что при совместном использовании энергии двигателя и маховика.

Использование маховичного привода с бесступенчатым изменением передаточного числа по схеме (фиг.1 позволяет снизить мощность двигателя, повысить его загрузку, которая составляет на транспортных машинах менее 50%, улучшить топливную экономичность

двигателя на 40-50%. Число переключений передач, которое для машины со ступенчатой трансмиссией составляет в среднем 8-10 на каждый километр пути уменьшается примерно вдвое,

то также позволит улучшить топливную экономичность двигателя. Кроме этого, снизится на 20-30% уровень вредных эмиссий, выделяемых машиной при работе двигателя в режиме холостого хода, так как этот режим будет сведен к минимуму.

Фи8.1

N

ffM

s.

-/

V

//,