ГИДРОТРАНСФОРМАТОР Советский патент 1965 года по МПК F16H49/00 F16H41/04 F16H41/06 

Известны гидродинамические трансформаторы, в которых направляющий аппарат при передаточных числах, меньших расчетного, вращается в сторону, обратную вращению насосного колеса. В этих гидротрансформаторах направляющий аппарат связывается с турбинным валом посредством механической передачи. Это несколько ловышает к. п, д. в диапазоне передаточных отношений, меньших расчетного, но недостаточно, так как устранение ударных потерь на входе в направляющий аппарат и в установленную за ним турбину будет только при одном значении передаточных отнощений в этом диапазоне, определяемом передаточным отнощением механической передачи.

Описываемый гидродинамический трансформатор имеет высокий к.п.д. в более широком диапазоне передаточных отношений, меньших расчетного, благодаря тому, что в нем направляющий аппарат связан с турбинным валом посредством регулируемой передачи, в частности посредством гидростатической передачи, состоящей из аксиально-поршневого нерегулируемого насоса и регулируемого аксиально-поршневого гидродвигателя. Регулирование передаточного отношения гидропередачи осуществляется путем изменения угла наклона косой шайбы гидродвигателя, например автоматически, в зависимости от давления в полости высокого давления гидропередачи. Для этого косая шайба соединена со штоком сервоцилиндра одностороннего действия, рабочая полость которого соединена с полостью высокого давления гидропе редачи.

На фиг. 1 изображен гидротрансформатор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - графики зависимости к. п. д. и оборотов направляющего аппарата от оборотов турбинного вала; на фиг. 4 - графики зависимости передаточного отношения гидростатической передачи, угла наклона косой шайбы гидродвигателя и

к.п.д. гидротрансформатора от передаточного отношения гидротрансформатора.

С ведущим валом 1 связано насосное колесо 2 гидротрансформатора. Турбинные колеса 5 и 4 связаны с турбинным валом 5.

На ступице направляющего аппарата 6, опирающейся на подшипники 7, закреплен цилиндровый блок 8 аксиально-поршневого насоса с помещенными в нем поршнями 9. На турбинном валу закреплен цилиндровый блок

10 гидродвигателя с поршнями 11, охватывающий цилиндровый блок 8 насоса так, что между ними образован зазор, в котором размещены неподвижные разделители 12 и 13, делящие кольцевой зазор между блоками на

(или выполнены заодно) с корпусом трансформатора.

Косая шайба 16 насоса крепится к разделителям 12 и 13.

Косая шайба 17 гидродвигателя шарнирно закреплена на цапфах 18 и связана со штоком лоршня 19 сервоцилиндра 20. Шток поршня 19 опирается на пружину 21. Полость сервоцилиндра 20 соединена каналом 22 с одной нз полостей 14 или 15, являющейся полостью высокого давления.

В момент, когда турбинный вал начинает вращаться, крутяш,ий момент на направляющем аппарате нмеет максимальное значение. Давление в полости высокого давления 14 клм 15 (в зависимости от направления вращення турбинного вала 5) передается в полость сервоцилиндра 20 и отжимает поршень 19 в крайнее положение, соответствующее максимальному углу наклона косой шайбы 17 гидродвнгателя. Направляющий аппарат 6 вращается в направлении, противоположном направлению вращения турбинного вала 5. Крутящий момент направляющего аппарата трансформируется пропорционально передаточному отношению гидростатической передачи и суммируется на турбин-ном валу с моментом, развиваемым турбинными колесами 5 и 4.

По мере увеличения оборотов турбинного вала уменьщается -крутящий момент направляющего аппарата и соответственно уменьщается давление в полости высокого давления гидропередачи; после выравнивания сил, действующих на порщень 19, создаваемых указанным давлением и сжатой пружиной 21, начинает уменьшаться угол наклона шайбы /7. При равенстве моментов насосного колеса 2 и турбинных колес 3 т 4 направляющий аппарат 6 останавливается и .при дальнейщем повыщенйи .оборотов турбинного вала 5 остается неподвижным.

Зависимость числа оборотов направляющего аппарата Ид от числа оборотов турбинного вала Ду,, определенная из условия отсутсавия ударных потерь на входе в направляющий аппарат бив установленную за ним турбину, выражается уравнением , где а и b - постоянные коэффициенты, определяемые конструктивными параметрами.

Эта зависимость соответствует прямой тп на фиг. 3. Прямая ОС характеризует зависимость числа оборотов направляющего аппарата от Числа оборотов турбинного вала известного гидротрансформатора, направляющий аппарат которого связан с турбинным валом посредством механической передачи. Точке d пересечения прямых тп и ОС соответствует максимальное значение к.п.д. на кривой /, построенной для случая связи направляющего аппарата с турбинным валом посредством нерегулируемой передачи. Кривая // построена для работы гидротрансформатора при неподвижном направляющем аппарате. При изменении передаточного отношения передачи в сторону увеличения кривая к.п.д. сдвигается влево (кривая ///), в сторону уменьшения - вправо (кривая /У). Огибающая кривая V для кривых /, //, /// и /V характеризует изменение к.п.д. при применении регулируемой передачи.

На фиг. 4 показаны кривая VI изменения передаточного отношения гидростатической передачи Гд в зависимости от передаточного

отношения гидротрансформатора, (t) кривая VII изменения угла наклона д косой шайбы и кривые Г гидротрансформатора для трех случаев: VIII - при работе с неподвижным направляющим аппаратом; IX - лри -нерегулируемой связи направляющего аппарата с турбинным валом; X - при регулируемой связи направляющего аппарата с турбинным валом. При работе двигателя и гидродинамической передачи на частичных режимах, характерных

для ряда транспортных машин, момент направляющего аппарата при тех же оборотах турбинного вала будет иметь меньшее значение, чем при работе на номинальном режиме. В этих случаях для сохранеиия требуемого

закона перемещения поршня 19 сервоцилиндра может быть предусмотрен подвод жидкости от питательного насоса, имеющего привод от ведущих частей гидротрансформатора и развивающего давление жидкости соответственпо режиму работы двигателя.

Предмет изобретения

1. Гидротрансформатор с направляющим

аппаратом, работающим при передаточных отношениях, меньших расчетного, в качестве турбины обратного хода, отличающийся тем, что, с целью повышения к.п.д. в широком диапазоне передаточных отношений, меньших

расчетного, за счет устранения ударных потерь на входе в направляющий аппарат и в расположенную за ним турбину, направляющий аппарат связан € турбинным валом посредством регулируемой передачи.

2. Гидротрансформатор по п. 1, отличающийся тем, что его регулируемая передача выполнена гидростатической, состоящей, например, из аксиально-поршневого насоса с неподвижной косой шайбой, /цилиндровый

блок которого закреплен на ступице направляющего аппарата, и аксиально-поршневого гидродвигателя с регулируемой косой щайбой, цилиндровый блок которого закреплен на турбинном валу и охватывает блок насоса

так, что между ними образуется кольцевой зазор, разделенный двумя неподвижными разделителями на полости высокого и низкого давления, которые соединеиы с цилиндрами насоса и гидродвигателя с помощью радиальных каналов в цилиндровых блоках, причем регулирование передаточного отношения гидростатической передачи осуществляется путем изменения угла наклона косой щайбы гйдродвигателя.

щийся тем, что он снабжен сервоцилиндром одностороннего действия с подпружиненным штоком, причем рабочая полость сервоцилиндра связана с полостью высокого давления гидростатической передачи для автоматического изменения передаточного отношения гидропередачи в зависимости от величины давления в этой полости путем изменения угла наклона косой шайбы гидродвигателя, с которой связан шток сервоцилиндра.