УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СТУПЕНЕЙ СКОРОСТИ МНОГОЦИРКУЛЯЦИОННЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН Советский патент 1970 года по МПК B61C9/16 

Известные устройства для автоматического переключения ступеней скорости многоциркуляционных гидравлических передач транспортных машин состоят из бесконтактного тахогенератора, корректирующего сопротивления, полупроводникового выпрямителя и промежуточных реле, подающих сигнал на выходные реле, управляющие исполнительными органами. Тахогенератор приводится от выходного вала гидропередачи.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что тахогенератор выходного вала соединен с узлом сравнения, получающим опорное напряжение через выпрямитель от бесконтактного тахогенератора входного вала гидропередачи и посылающим сигнал на бесконтактные промежуточные реле соответствующих ступеней переключения, управляющие бесконтактными выходными реле.

Узел сравнения выполнен из корректирующих стабилитронов, подключенных к выпрямителю тахогенератора входного вала гидропередачи и регулировочным сопротивлениям, соединенными с мостовыми сопротивлениями и входами бесконтактных промежуточных реле, регулировочных сопротивлений, подключенных к выпрямителю тахогенератора выходного вала гидропередачи, и сглаживающих конденсаторов.

Бесконтактные промежуточные реле выполнены на трех триодах. Два триода объединены общей коллекторной и эмиттерной связью, коллектор одного из них соединен с управляющим электродом вспомогательного тиристора выходного реле и базой третьего триода. Коллектор третьего триода соединен с управляющим электродом основного тиристора выходного реле, Все триоды питаются от полупроводникового стабилизатора, состоящего из стабилитрона и гасящего сопротивления.

С тахогенератором выходного вала гидропередачи соединен разделительный трансформатор, вторичная обмотка которого подключена через выпрямители и регулировочные сопротивления к входу бесконтактного промежуточного реле, посылающего сигнал на выходное бесконтактное реле, управляющее работой вентиля торможения транспортной машины.

Такое выполнение устройства повышает точность переключений, обеспечивает надежность его в работе, а также предотвращает аварии при превышении скорости транспортной машиной.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из бесконтактных тахогенераторов 1 и 2 переменного тока (датчиков), соответственно входного и выходного валов гидропередачи, узла сравнения напряжений тахогенераторов, содержащего трехфазные выпрямительные мосты 3 и 4, регулировочные сопротивления 5, сопротивления моста 6, фильтры из конденсаторов 7, корректирующие стабилитроны 8 и подстроечные сопротивления 9, и промежуточных и входных бесконтактных реле, управляющих исполнительными органами.

Трехфазные выпрямительные мосты 3 и 4 преобразуют переменный ток тахогенераторов 1 и 2 в постоянный. Конденсаторы 7 вместе с регулировочными сопротивлениями 5 образуют фильтры. Этот узел включает в себя и узел сравнения напряжения тахогенератора 2 выходного вала гидропередачи с эталонной величиной напряжения, что необходимо для контроля скорости движения тепловоза. К нему относится разделительный трансформатор 10, выпрямитель с фильтром 11 и регулировочные сопротивления 12.

В устройство входят три идентичных канала. Два из них переключают гидропередачу с первого гидротрансформатора на второй и со второго на третий. Третий канал ограничивает скорость движения транспортной машины (тепловоза) путем включения вентиля торможения 13. Такая защита необходима для предупреждения разноса турбинных колес гидротрансформаторов при превышении допустимой скорости.

Каждый канал состоит из бенсконтактного промежуточного реле на транзисторах (триодах) 14, 15 и 16 (первый канал), 17, 18 и 19 (второй канал), 20, 21 и 22 (третий канал). Бесконтактное промежуточное реле (БПР) представляет собой транзисторное реле с комбинированной обратной связью двух триодов-эмиттерной и коллекторной. По параметрам и характеристикам это реле (БРП) одинаково для всех каналов, поэтому в описании разбирается работа только первого канала.

Бесконтактное промежуточное реле этого канала состоит из триодов 14, 15 и 16, на которых первые два имеют комбинированную обратную связь, образованную общим эмиттерным 23 и коллекторным 24 сопротивлениями.

Эмиттеры триодов 14 и 15 связаны между собой через диод 25. Это позволяет обеспечить состояние триода 15 без применения специального запирающего источника напряжения. Полезная выходная мощность реле передается с коллектора триода 15 через диод 26 на управляющий электрод вспомогательного тиристора 27. Одновременно часть этого сигнала подается на базу триода 16 и запирает его. Таким образом, триод 16 находится в зыкрытом состоянии и сигнал управления с коллектора этого триода не передастся на управляющий электрод основного тиристора 28, в результате чего и конденсатор 29 при срабатывании устройства задерживает открытие триода 16.

Первоначальным нормальным состоянием бесконтактного промежуточного реле для первого и второго каналов считается состояние, когда при отсутствии управляющего сигнала на входе эмиттер-база триод 14 закрыт, а триод 15 открыт. В этом случае триод 16 закрыт. Первоначальным нормальным состоянием реле третьего канала считается состояние, когда триод 14 открыт, а триод 15 закрыт.

Бесконтактное выходное реле второго канала состоит из тиристоров 30 и 31, реле третьего канала - из тиристоров 32 и 33. Выходное бесконтактное реле первого канала состоит из двух тиристоров 27 и 28 (управляющих диодов), коммутирующего конденсатора 34, балластного сопротивления 35 и дугогасящего диода 36. При этом в силовую цепь тиристора 28 включается исполнительный орган (вентиль гидропередачи). Первоначальным нормальным состоянием бесконтактного выходного реле является состояние, когда тиристор 27 включен, а тиристор 28 выключен и на исполнительный орган сигнал не поступает. Так как тиристор и бесконтактное промежуточное реле питаются от одного и того же источника с последующим понижением напряжения, после перехода тиристоров во включенное состояние коллекторные цепи управляющих триодов запираются обратным напряжением, подаваемым с управляющих электродов тиристоров на диоды 26, 37. После переключения тиристоров рабочий ток в коллекторных цепях связанных с ними триодов исчезает, что облегчает условия работы и повышает надежность.

В устройство входят также полупроводниковые стабилизаторы напряжения на стабилитроне 38 и сопротивление 39. Конструктивно все указанные выше элементы устройства за исключением стабилизаторов и диодов 40 и 41 расположены на отдельных платах и соединяются друг с другом при помощи штепсельных разъемов. Стабилитроны 38, сопротивления 39 и диоды 40 и 41, предохраняющие от случайного неправильного включения полярности питающего напряжения, расположены на основной плате.

Устройство работает следующим образом.

На тепловозе перед началом работы включается аккумуляторная батарея, что обеспечивает подачу напряжения для питания третьего канала. При этом на тиристоры 32 и 33 подается полное напряжение, питание же бесконтактного промежуточного реле осуществляется через балластное сопротивление 39. Благодаря этому, а также стабилитрону 38 на реле подается пониженное напряжение стабильной величины, что позволяет сделать его работу независимой от величины колебания питающего напряжения.

Перед началом движения тепловоза напряжение на тахогенераторе 2 отсутствует, а поэтому нет напряжения на вторичной обмотке трансформатора. При этом в третьем канале (триоды 20, 21 и 22) триоды 20 и 22 открыты, триод 21 закрыт. Коллекторы триодов 21 и 22 связаны соответственно с управляющими электродами тиристоров 32 и 33, в результате чего тиристор 33 закрыт, а тиристор 32 открыт. При этом на вентиль торможения напряжение не поступает и он отключен.

При трогании с места на клемму +75 в первого и второго каналов подается напряжение питания. Одновременно с этим включается электрогидравлический вентиль заполнения первого гидротрансформатора (на схеме не показан). Входные триоды 14 и 17, поскольку трогание с места начинается при работающем дизеле, заперты положительным потенциалом, подаваемым на их базы с выпрямителя тахогенератора 1, триоды 15 и 18 открыты, а триоды 16 и 19 заперты. Следовательно, на управляющие электроды тиристоров 28 и 31 сигнал не подается и они закрыты. При этом электрогидравлические вентили отключены. По мере увеличения скорости движения тепловоза увеличивается и выпрямленное напряжение, создаваемое тахогенератором 2. При достижении этого напряжения, равного напряжению тахогенератора 1, снимаемого с регулировочных сопротивлений 5, на переход эмиттер-база триода 14 подается положительный сигнал, который открывает этот триод. В результате триоды 14 и 16 открыты, триод 15 закрыт.Следовательно, с управляющего электрода тиристора 27 сигнал снимается, а на управляющий электрод тиристора 28 - подается. Последний переходит во включенное состояние и включает электрогидравлический вентиль 42. Одновременно с этим тиристор 27 запирается коммутирующим конденсатором 34, в результате чего происходит переключение на второй гидротрансформатор. Аналогично, по мере дальнейшего увеличения скорости движения тепловоза выпрямленное напряжение тахогенератора 2 становится больше выпрямленного напряжения тахогенератора 1, снимаемого с сопротивлений 5 для второго перехода, и отпирает входной триод 17, что приводит к включению тиристора 31 и электрогидравлического вентиля 43. При этом происходит переключение со второго гидротрансформатора на третий. Переключение электрогидравлических вентилей при понижении скорости движения тепловоза происходит в обратном порядке. При этом сначала снимается управляющий сигнал с БПР второго канала, затем первого и БПР обоих каналов переходят в первоначальное состояние.

В этом случае сначала снимается управляющий сигнал с управляющего электрода тиристора 31 и подается на управляющий электрод тиристора 30, а затем с управляющего электрода тиристора 28 подается на управляющий электрод тиристора 27. Тиристоры 30 и 27 включаются и создают цепь для разряда конденсаторов 34. Так как разрядные токи этих конденсаторов направлены встречно по отношению к рабочим токам тиристоров 28 и 31, то ток в последних уменьшается до величины, при которой происходит запирание этих тиристоров. Запираясь, они поочередно отключают сначала электрогидравлический вентиль 43, а потом вентиль 42. После разряда коммутирующие конденсаторы 34 перезаряжаются и подготавливаются для прямого переключения гидроаппаратов.

Описанное устройство будет устойчиво переключать гидропередачи, имеющие перекрытие зон работы гидроаппаратов при их переключении. Такое переключение применяется на большинстве современных гидропередач.

В случае, если тепловоз достигнет предельной скорости движения, при которой создается опасность разрушения турбинных колес гидропередачи, происходит срабатывание вентиля торможения 13 и тепловоз тормозится. При этом выпрямленное напряжение, снимаемое с выпрямителя 11, становится больше опорного напряжения, снимаемого с делителя. В результате этого входной триод 20 запирается, триод 21 открывается, триод 22 закрывается. При этом с управляющего электрода тиристора 32 сигнал снимается, а на управляющий электрод тиристора 33 подается. Последний включается и включает вентиль торможения 13. Одновременно с этим коммутирующий конденсатор 34 запирает тиристор 32.

При снижении скорости движения тепловоза БПР этого канала возвращается в исходное состояние и вентиль 13 отключается.

1. Устройство для автоматического переключения ступеней скорости многоциркуляционных гидравлических передач транспортных машин, состоящее из приводимого от выходного вала гидропередачи бесконтактного тахогенератора, полупроводникового выпрямителя и промежуточных реле, подающих сигнал на выходные реле, управляющие исполнительными органами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности переключений и обеспечения надежности работы устройства, тахогенератор выходного вала гидропередачи соединен с узлом сравнения, получающим опорное напряжение через выпрямитель от бесконтактного тахогенератора входного вала гидропередачи и посылающим сигнал на бесконтактные промежуточные реле соответствующих ступеней переключения, управляющие бесконтактными выходными реле.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел сравнения выполнен из корректирующих стабилитронов, подключенных к выпрямителю тахогенератора входного вала гидропередачи и регулировочным сопротивлениям, соединенным с мостовыми сопротивлениями и входами бесконтактных промежуточных реле, регулировочных сопротивлений, подключенных к выпрямителю тахогенератора выходного вала гидропередачи, и сглаживающих конденсаторов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что бесконтактные промежуточные реле выполнены на трех триодах, из которых два объединены общей коллекторной и эмиттерной связью, коллектор одного из них соединен с управлляющим электродом вспомогательного тиристора выходного реле и базой третьего триода, коллектор которого соединен с управляющим электродом основного тиристора выходного реле, а питание всех триодов осуществляется от полупроводникового стабилизатора, состоящего из стабилитрона и гасящего сопротивления.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью предотвращения разрушения турбинных колес гидропередачи при превышении транспортной машиной допустимой скорости, с тахогенератором выходного вала гидропередачи соединен разделительный трансформатор, вторичная обмотка которого подключена через выпрямители и регулировочные сопротивления к входу бесконтактного промежуточного реле, посылающего сигнал на выходное бесконтактное реле, управляющее работой вентиля торможения машины.