Привод транспортного средства Советский патент 1987 года по МПК B60K17/10 

Изобретение относится к гидравлической технике и может быть использовано для привода колесных пар и колес транснорт- ных машин, в том числе железнодорожных, работающих на энергии сжатого воздуха или паров воды и легкокипящих жидкостей, где высокая надежность и долговечность приводов должна сочетаться с простотой и дешевизной, минимальностью занимаемых приводами и колесами габаритов,

рекрывается соответствующее отверстие 10. Малогабаритность пори:ня и возможное полое его изготовление уменьщают его инерционность, соответственно уменьшается энер- гия его ударов в концах ходов и повышается КПД использования пневматической энергии.

Отверстия 9 и 10 мультипликатора продолжаются в виде пневмо- и гидросхем, обеспечивающих работу гидростатического

минимальностью веса, шумообразования,Ю привода транспортной единицы от источниэнергетических потерь.ка 11 пневматической энергии. В качестве

Цель изобретения - упрощение конструк-источника 11 может использоваться батарея

ции.баллонов со сжатым воздухом или топочНа фиг. 1 показан мультипликатор нено-котловой агрегат, работающий от сжипрерывного действия в составе привода. гания угля, или агрегат, использующий катранспортного средства, общий вид; накой-либо другой альтернативный источник

фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1;энергии. Сдвоенный переключатель 12соедина фиг. 3 - гидравлическая часть при-няет источник 11 с мультипликатором и

вода транспортного средства в режимеобеспечивает поочередное поступление пневсвободного выбега транспортной единицыматической энергии в левую и правую

при отключенных пневмогидроаккумулято-20 о пневмокамеры или отключение мультирах и мультипликаторе, но при работаю-пликатора от источника 11. щем электрогенераторе; на фиг. 4 - узел I

на фиг. 3 (пример выполнения переклю-При большом диаметре поршня на цичателя, регулирующего скорость движениялиндрической поверхности может быть вытранспортной единицы в свободном выбегеполнено по две или более продольных

и на затяжных уклонах); на фиг. 5 - канавок, образующих части 6 и 7, равгидравлическая часть привода транспортного средства в процессе торможения; на фиг. 6 - то же, при стояночном положении транспортной единицы; на фиг. 7 - привод

при трогании транспортной единицы с мес-нагружение поршня - исключаются возмож1 1 П . ГЧ1П 1Т-1Г П/- -ЧГ / T-/--iT r Tr T/-Ч# 1Т1Г1Г1 l-lTinJ J Qr l . и OOI nilTITJOOKUri1Г Л Ч1

та в противоположную сторону, общий вид. Привод транспортного средства состоит из корпуса 1, крыщки 2, поршня 3 с уплотнениями 4 и цилиндрического штыря 5. Поршень 3 выполнен бесплунжерным, а камености его перекосов и заклинивании, уменьшается его трение о корпус и обеспечивается возможность уменьшения отношения длины поршня к его диаметру, т. е. дополнительного уменьшения осевого габа- ры высокого давления образованы продоль- рита мультипликатора.

ной канавочной полостью (на цилиндричес-Гидрообъемный привод ходовой части,

установленной на колесные пары с рельсовыми колесами 13, включает гидромотор 14 (в рассматриваемых примерах гидромоторы насажены на оси колесных пар, но воз- пневматической энергии путем исключения 40 можны варианты со встраиванием гидромо- перетечек ее через кольцевую щель междуторов в колеса), напорную и возвратную

корпусом и поршнем.магистрали 15 и 16, переключатели 17 и 18

Камеры низкого давления (пневмокаме-на них (около мультипликатора), сдвоенры) образованы торцами поршня, дном от-ный реверсирующий переключатель 19 около

верстия в корпусе и торцом крышки. От-гидромотора, два пневмогидравлических акверстия 9 для подвода сжатого воздухакумулятора 20 и 21 энергии и сдвоен(или паров) в пневмокамеры выполнены уный переключатель 22 для поочередного

одновременного подключения их к разным магистралям. Синхронная работа переключателей 17 и 18 обеспечивает поочередцах гидрокамер, в частности, по обе сто- сп поступление рабочей жидкости в напор- роны от штыря 5.ную магистраль то из левой, то из праВо избежание ударов металла о металлвой частей 6 и 7. Аккумуляторы 20 и 21

в концах хода поршня длина пневмока-сглаживают скачки давлений в магистрамер принята большей, чем максимальнаялях 15 и 16. Переключатель 19 обеспедлина ходов поршня, а отверстия 10 от-чивает вращение гидромотора в ту или иную

стоят от концов гидрокамер на некоторые 55 сторону, т. е. реверсирование вращения ко- малые расстояния t, определяющие толщинулес и изменение направлений движения

трудносжимаемых гидроподущек, демпфи-транспортной единицы. Переключатель 17

рующих удары поршня после того, как пе-позволяет при частичном перекрытии напоркой поверхности поршня), разделенной на две части 6 и 7 штырем 5, установленным в отверстии 8. Уплотнения 4 необходимы для более полного использования

дна корпуса и у торца крышки 2. Отверстия 10 для подвода жидкости в гидрокамеры выполнены радиально в корпусе в конрекрывается соответствующее отверстие 10. Малогабаритность пори:ня и возможное полое его изготовление уменьщают его инерционность, соответственно уменьшается энер- гия его ударов в концах ходов и повышается КПД использования пневматической энергии.

Отверстия 9 и 10 мультипликатора продолжаются в виде пневмо- и гидросхем, обеспечивающих работу гидростатического

привода транспортной единицы от источнино-котловой агрегат, работающий от сжиномерно расположенные по окружности, и в каждую канавку вводится по одному цилиндрическому щтырю 5. Такое выполнение мультипликатора обеспечивает симметричное

ной 15 и возвратной 16 гидромагистралей регулировать поступление жидкости в гидромотор и скорость движения транспортной единицы. При полном перекрытии магистралей 15 и 16 переключателем 19 объемы жидкости, заполняющие разные полости в гидромоторе, отсекаются от остальной гидросхемы и, будучи практически несжимаемыми, исключают проворачиваемость ротора относительно статора, тем самым обеспечивается выполнение гидростатической передачей функций стояночного тормоза. Этому способствует высокая вязкость рабочей жидкости (машинного масла) обусловленная загустеваем остью ее при высоких рабочих давлениях (которые необходимы для миниатюризации гидромотора, ради чего и применяются мультипликаторы вместо традиционных насосных станций), так как исключается перетекаемость жидкости через шели в гидромоторе. При минимальных используемых в напорной магистрали давлениях (200 МПа) машинное масло не продавливается через отверстие 0 1,8 мм и через шели 0,2-0,5 мм между торцами статоров и роторов и над вершинами и торцами зубьев и шиберов в шестеренных и шиберных гидромоторах.

Привод работает следующим образом.

При срабатываниях переключателя 12 с постоянной скоростью и при синхронной подаче сжатого воздуха (паров воды или легкокипяшей жидкости) из источника 11 поочередно к разным торцам поршня 3 последний совершает возвратно-поступательные движения, при этом рабочая жидкость вытесняется в напорную магистраль 15 поочередно из левой и правой частей 6 и 7. Из гидромотора жидкость по магистрали 16 возвращается в мультипликатор, в ту из частей 6 и 7, которая в каждый данный момент расширяется. Для соблюдения условия непродавливаемости жидкости через щели в гидромоторе, в переключающих устройствах и в мультипликаторе рабочая жидкость должна иметь высокую вязкость и в возвратной магистрали 16, что обеспечивается использованием в ней повышенного давления. Крутящий момент М в гидромоторе возникает за счет разности давлений в магистралях 15 и 16, например 200 и 20 МПа. При соблюдении этих условий рабочая жидкость возвращается в расширяющиеся гидрокамеры мультипликатора с «подпором, предотвращающим разрывы в потоках жидкости, что исключает кавитационные явления и повышает ресурс работы самой жидкости, поскольку уменьшается разрушае мость в ней вязкостных присадок.

Суммарное количество жидкости в замкнутом циркуляционном контуре гидростатической передачи остается постоянным, не считая потерь в виде испарений через щели в подвижных соединениях. Высоковязкостное состояние жидкости обеспечивает

5

минимальность таких потерь, которые могут восполняться при ремонтах.

Изменения суммарного объема, занимаемого рабочей жидкостью в циркуляционном контуре, например, вследствие температурных расширений металлов и жидкости воспринимаются пневмогидравлическими аккумуляторами. Давления в газовых полостях последних изменяются синхронно, но пе репад давлений, обеспечивающий создание крутящего момента, сохраняется неизменным, что гарантирует стабильность тяговых характеристик гидростатической передачи. Рассмотрим режимы движения трансг портного средства, например, городского рельсового автобуса.

В первоначальном стояночном положении переключатель 19 полностью перекрывает напорную и возвратную гидромагистрали, гидромотор выполняет функцию тормоза.

0 При плавном трогании с места переключатель 19 плавно открывает магистрали 15 и 16, включают в работу мультипликатор. Автобус набирает скорость с постоянным ускорением, например, 1,5 м/с, система противобуксовочной защиты через переключатель 17 позволяет почти мгновенно уменьщать скорость вращения колес 13 и предотвращать их буксование. После полного раскрытия магистралей 15 и 16 (переключателем 19) повышением частоты

Q срабатывания переключателя 12 может быть достигнута максимальная скорость движения. Заданная скорость движения обеспечивается при заданной частоте срабатывания переключателя 12.

В условиях плотной городской застройки средние расстояния между остановками малы (330 м), поэтому транспортная единица не успевает набирать максимально возможную скорость. На второй половине межостановочной дистанции гидростатическую передачу переводят на тормозной

0 режим посредством поворота переключателя 19, обеспечивающего рабочее замедление, например, 1,5 м/с (в экстренных случаях до 3 м/с ), при этом переключателем 12 отключают источник 11. Гидромотор превращается в гидронасос, а колеса 13 выступают в роли привода гидронасоса. Жидкость из гидромотора нагнетается по возвратной магистрали в аккумулятор 21, а в гидромотор поступает из аккумулятора 20. При полной остановке пе0 реключателями 19 и 22 полностью перекрывают магистрали 15 и 16 и аккумуляторы 20 и 21, если этого не сделать, за счет накопленной энергии в аккумуляторе 21 начнется обратное вращение гидромотора 14, т. е. движение авто5 буса назад (при использовании описанной гидросхемы в маневровом тепловозе указанный эффект позволяет повысить производительность тепловоза).

5

При повторном трогании автобуса с промежуточного остановочного пункта поворотом переключателя 22 подключают аккумулятор 21 к напорной магистрали 15, а аккумулятор 20 - к возвратной. Одновременно поворачивают в нужную сторону и на необходимый угол переключатель 19. Гидромотор начинает вращаться от запаса энергии, накопленного в аккумуляторе 21. Уменьшение количества жидкости в аккумуляторе 21 сопровождается увеличением ее в аккумуляторе 20. В необходимый момент в работу включают мультипликатор. Утилизация кинетической энергии движущегося автобуса при торможениях и рекуперация ее при разгонах позволяют уменьшить расход энергии значительно эффективней, чем при использовании других рекуперативных систем (электрических и маховичных). Этому способствует малогабаритность элементов гидростатической передачи, малые расходы жидкости через гидромотор (следствие использования высоких г идродавле- ний) и, соответственно, малые габариты аккумуляторов 20 и 21, их малый вес, КПД гидравлических аккумуляторов достигает 99%, КПД реконверсии накопленной энергии 90%.

При движении рельсового автобуса, например, на затяжном уклоне в свободном выбеге при отключенном источнике 11 пор- nieiib в мультипликаторе неподвижен, но ротор в гидромоторе свободно вращается благодаря отключенпости аккумуляторов 20 и 21 от гидромагистралей и возможности свободной циркуляции жидкости по замкнутому контуру через переключатели 17 и 18 и по трубе 23 рядом с мультипликатором (минуя его). Переключателем 17 не допускают превышения скорости. В конце движения на затяжном уклоне осуществляют зарядку высоконапорного аккумулятора 20 таким образом, чтобы не уменыналась скорость движения, для чего проход жидкости к аккумулятору 20 раскрывают переключателем 22 не полностью, а частично (фиг. 4). После прохождения затяжного уклона накопленная энергия рекуперируется -- помогают мультипликатору вращать 1 идромо- тор (с большей суммарной монхностью) в начале затяжного подъема (фиг. 7). Компьютерное управление одновременной работой золотников в переключателях 17 и 22 позволяет поездам проходить дороги со сложным продольным профилем при наиболее оптимальном расходовании энергии из источника.

Работа одного мультипликатора может обеспечить параллельную работу нескольких потребителей энергии. В частности, в гидросхему параллельно гидромотору 14 может быть подключен гидромотор 24 для вращения электрогенератора 25, обеспечивающего электроэнергией электроаккумуляторы и некоторые мелкие электропотребляющие устройства. Освещение автобуса может осу- и;ествляться электролюминесцентными источниками света на люминофорах постоянного тока (от электроаккумуляторов), потребляюпхих всего 3 Вт. на 1 м светящейся поверхности.

Формула изобретения

1.Привод транспортного средства, содержащий приводимую от источника энергии бесступенчатую передачу, гидрообъемный привод ходовой части, включающий распределители и аккумуляторы, установленные в

гидролиниях, связывающие бесступенчатую передачу с гидрообъемным приводом, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, бесступенчатая передача выполнена в виде мультипликатора непрерыв- иого действия, включающего корпус с крышкой и размеиленный в нем бесг1лунжерн г1Й норшень, разделяющий корпус на полости, снабженные каналами вывода и ввода рабочей среды от источника энергии, а на цилиндрической поверхности поршня ВЫПОЛиена осевая проточка, образующая вместе с внутренней поверхностью корпуса камеры высокого давления, разделенные перегородкой, установленной в выполненном в перпендикулярном к оси порншя отверстии корпуса, снабженные каналами ввода и вывода жидкости высокого давления к гидрообъемному приводу ходовой части.

2.Привод по п. 1, отличающийся тем, что на ци;1индрической поверхности муль- типликаторного порщня выполнено две или

более осевых нроточек, равномерно распо- ложеннь х по окружности и образующих четыре или более камер высокого дав.пе- ния.

3.Привод по п. 1, отличающийся тем, что перегородка мультипликатора выполнена в виде цилиндрическо- О штыря.

4.Привод по п. I, отличающийся тем, что корпус или крыщка мультипликатора выполнена за одно целое с корпусом или крышкой гидрообъемного привода ходовой части.

fi-H

7/7Г//

7//7777777/7////////7777.

7А//////Ш//// /1// //2ипГй.

f

Ю

2

e

(Риг2

(Риг2

Фиг.6

ТГ

Составитель А. Барыков

Редактор О. ЮркоаецкаяТехред И. ВересКорректор А. Обручар

Заказ 1925/16Тираж 599Подписное

ВНИИПИ Госуларстзенио1-о комитета СС(-Р по делам изобретений и открытий

1 13035, Моеква, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5 ПроизподственнО ПОлиграфическое предприятие, г. Ужгород, л. Проектная, 4

фиг. 7

Изобретение относится к гидравлической технике и может найти применение в системах гидропривода транспортных машин взамен традиционных высоконапорных насосных станций. Целью изобретения яв22 77 ляется упрощение конструкции. Мультипликатор привода транспортного средства состоит из корпуса 1 и поршня 3, об- разуюших две пневматические и две гидравлические камеры. Новым в мультипликаторе является выполнение поршня бесплунжерным и образование гидрокамер малого объема в виде продольной полости на поршне, разделенной на две части 6 и 7 цилиндрическим HJTbipeM в гнезде корпуса. Повышение коэффициента мультипликации достигается уменьшением глубины и ширины продольной полости на поршне. 3 з. п. ф-лы, 7 ил. 16 (Л со от О ;j