Гидравлическая передача Советский патент 1935 года по МПК B61C9/16 

В основном авторском свидетельстве № 37435 описана гидравлическая передача, заключающая в себе первичный двигатель и поршневые насос и гидравлический двигатель, из коих насос и гидравлический двигатель имеют общее рабочее пространство, сообщающееся с отдельной камерой через окна, которые остаются открытыми в течение всего нерабочего хода поршня этого двигателя, а при рабочем ходе того же поршня остаются открытыми лишь при нерабочем ходе поршня насоса. Недостатком этой передачи является то, что поршень гидравлического двигателя может сообщать вращающий момент ведущим колесам тепловоза или вообще ведомому валу лишь при движении своем в одну сторону.

Предлагаемая передача устраняет этот недостаток тем,что в ней гидравлический двигатель является уже двигателем двойного действия. Это достигается тем, что поршень гидравлического двигателя взаимодействует уже не с одним, а с двумя поршнями насоса, жестко связанными между собою и помещенными на одной геометрической оси в общем цилиндре по одному с ка ч(дой стороны поршня гидравлического двигателя. Образующиеся при этом два рабочих пространства, отдеГ387)

ленные друг от друга поршнем двигателя, сообщаются с общей отдельной камерой через окна, расположенные по окружности в теле цилиндра.

На чертеже фиг. 1 изображает боковой вид передачи с частичным разрезом; фиг. 2-вид той же передачи с частичным разрезом в плане; фиг. 3-вертикальный разрез той же передачи по линии СД фиг. 1; фиг. 4, 4-продольный и поперечный разрезы золотника; фиг. 5-деталь системы управления золотником; фиг. 6, 7 и 8 - систему управления золотнико.м; фиг. 9, 10, 11, 11, 12,12(разр. по 5-Гфиг. 12), 13 (разр. по А-Б фиг. 10), 14 и 14-устройство для изменения радиуса кривошипа первичного двигателя и детали этого устройства; фиг. 15 (разр. по Ж-3 фиг. 7)- устройство для реверсирования передачи; фиг. 16-разрез сальника для штока поршня гидравлического двигателя; фиг. 17-общий боковой вид тепловоз;.

По обеим сторонам рамы тепловоза установлены цилиндры с тремя поршнями в каждом и шатунно-кривошипные механизмы для передачи движения от среднего поршня на ведущие оси тепловоза. Крайние поршни 2,3 (фиг. 1, 2) жестко связаны между собой рамой, а в пространстве между ними ходит третий поршень /, шток которого про

ущен сквозь шток заднего поршня 2. Поршни 2 и 3 связаны через посредство шарнирно-шатунного механизма с кривошипом 4 (фиг. 2, 9, 10, 13) на валу дизеля. Кривошип имеет особое устройство, позволяющее изменять величину хода работаюших от него поршней. Поршни 2, 5 передают от двигателя рабочее усилие на оси тепловоза путем сжатия жидкости, находяш,ейся между ними и поршнем /, воспринимающим от них движение. Когда один нагнетающий поршень производит сжатие, второй в это время производит засасывание жидкости через открываемые золотником 5 окна 6 (фиг. 1 - 3), расположенные по всей окружности цилиндра. При встречном движении крайних и среднего поршней жидкость выталкивается наружу в запасную камеру, окружающую цилиндр. Путем изменения величины хода нагнетаюн:их поршней изменяется скорость движения их, а значит и число оборотов колес тепловоза. Во избежание гидравлических ударов и чрезмерных давлений устроен стабилизатор 7 (фиг. 1) с поршнями 8 W. 9, на которые через каналы в теле цилиндра воздействует жидкость последнего. Поршни 8, 9 опираются на концы рессоры 10. При нередаче усилия сжимаемая жидкость давит на эти поршни и изгибает рессору; таким образом, давление в цилиндре поднимается по плавной кривой. В случае, если давление превысит нормальное, поршень, опускаясь ниже, открывает канал // и выпускает излищнюю жидкость обратно в камеру 12. В тех случаях, когда поршень / движется быстрее нагнетающего поршня, в целях устранения вредных разрежений, штоки 13 и 14 норшней 5, 9 имеют свободный ход вверх. Золотник 5 (фиг. 1, 2, 4) представляет собою тонкостенный цилиндр. С каждой стороны окон 6 имеется по два уплотняющих кольца, чтобы избежать утечки жидкости при ее сжатии. Чтобы удержать эти кольца на месте, когда окна открыты, золотник имеет но краям пальцы 15. По бокам к золотнику прилиты штоки :16 и 77, пропуш,енные сквозь кожух камеры 72 и шарнирно соединенные с серьгой 18 (фиг. 5) и дальше с шатуно.м 19 (фиг. 1,

6, 8), имеющим на конце палец с камнем 20. Камень 20 входит в прорез кулисы 2/, которая соединена шариирно с шатуном 22. Шатун 22 имеет шарнирный излом посредине и удерживается от дальнейшего изгиба в этом месте коромыслом 25 с серьгой 24. Золотник 5 нриволится в движение от кривошипа валика 25 (фиг. 1, 2, 6), который приводится во вран1ение с одинаковой скоростью с валом дизеля нон посредстве конических шестерен 26. Работа его происходит в следующем порядке: когда нагнетающий поршень начинает выходить из мертвого положения для всасывания кривошип валика 25 двигается из точки Л (фиг. 6) и золотник открывает окна 6. При наивысщей скорости поршня кривошип стоит в точке М и окна открыты полностью. При приходе поршня в другое мертвое положение коивошип валика 25 становится в точку Л и окна закрыты. При сжатии золотник движется в том порядке, продолжая перекрывать окна, причем OKHBj расположенные по другую сторону порщня /. остаются все время открытыми. При таком устройстве открытие окон 6 происходит при максимальной скорости золотника и задержка засасываемой жидкости при открытии окон сводится К минимуму. Кулачная щайба 27 (фиг. 1, 6), по ободу которой катятся ролики коромысла 23, вращается с одинаковой скоростью с колесами тепловоза при помонхи двух пар конических Шестерен 28 и 29 (фиг. 7). Как только поршень / начинает подходить к крайнему положению, ролики коромысла 25 начинают катиться уже по кулаку шайбы 27, что вызывает перестановку золотника, так как при этом коромысло, изменяя свой наклон, увеличивает или уменьшает угол излома щатуна 22 и вместе с этим устанавливает серьгу 18 в несколько наклонном положении уже в другую сторону, чем прежде, а это вызывает переход работы золотника на другие окна. Кривошипы ведущих колес, сочлененные с nopuiнем /, по одну сторону рамы тепловоза повернуты но отношению к кривошипам другой стороны на 90°, чтобы избежать мертвых точек. Соответственно с этим и кулачки шайб 27 повернуты друг к Другу на 90°,

Управление тепловозом сводится к следующему. Для изменения хода тепловоза на обратный достаточтО валик с кулачковыми шайбами пове нуть на 180°; при этом коромысло с новится в противоположное прежне положение и золотники переходят раб тать на другие окна. Таким образо дизель здесь применяется не реверси ный. Для осуществления указанно действия передвигают при помощи м ховика 30 (фиг. 7, 15, 17) и тяги рейк 31, которая через зубчатку 32 вращае валик с шайбой 27, причем зубчатка 3 связана пружинным фрикционом с KOHI ческой шестерней 29.

Для обеспечения полной перестановк хода около маховика имеется др1фер блат со стрелкой. Холостой ход дизеля т. е. разъединение его с колесам тепловоза достигается рукоятью 3 (фиг. 17), которая при помощи тяг и рычага 34 (фиг. 8) поднимает шатун Л вверх и устанавливает камень 20в пентре качания кулисы 2/, благодаря чему несмотря на продолжающееся качание кулисы 2J, шатун J9 остается неподвижным, а вместе с этим золотник остается неподвижным в среднем положении, при котором окна 6 с обеих сторон цилиндра остаются открытыми и поршни работают вхолостую.

Изменение передаточного отношения достигается изменением величины эксцентриситета кривошипа 4, от которого работают нагнетательные поршни 2, 3. Кривошип 4 (фиг. 9) свободно входит своими цапфами 35 к 36 ъ гнезда плеч 37, 38 (фиг. 10) вала дизеля, а квадратом 39 он жестко связан с пальцем 40 (фиг. 10, 11, 1Г), башмачки 41 и 42 которого входят в эксцентрично расположенные каналы 43 и 44 (фиг. 12) шайбы 45. Поворачивая шайбу 45, изменяют наклон кривошипа 4 и расстояние а (фиг. 13) шейки его от оси вала дизеля, а значит и величину хода нагнетающих поршней, равную 2а. Поворот шайбы 45 производится при помощи шестеренок, из которых шестерни 46 к /закреплены винтами неподвижно на валу дизеля, шестерни 48 и 49 (фиг. 10, 14) отлиты за одно целое с корпусом двух одинаковых шайб 50 и 51, а шестерня 52 жестко связана с корпусом шайбьг 45.

В каждой шайбе 50 и 51 имеется пара насаженных на одну ось планетных шестерен 53 и 54. Если передаточное отношение для шестерен 52 и 53 равно

10/ то для шестерен 47 и 64 оно

;100

10/ При вращении шайбы 50

равно

вокруг вала на один оборот шайба 45 поворачивается около того же вала только на 0,01 оборота. Точно такое же отношение имеют шестерни шайбы 51. Значит, чтобы повернуть шайбу 45 на полъоборота, шайба 5(9-должна сделать 50 оборотов, а шайба 51-5 000 оборотов. Для вращения последней щайбы 5/ имеется маленькая воздущная турбинка 55 (фиг. 10), которая работает от вентилятора 5ff (фиг. 2) на конце вала дизеля. Вращение щайбы о/ может производиться и от электромоторчика. Таким образом, из.менение скоростей происходит совершенно плавно при помощи регулирования подачи воздуха для вращения турбинки в ту или иную сторону.

Для предохранения от замерзания воды в цилиндрах во время морозов горячая вода из охлаждающей системы дизеля подводится по трубам 57 (фиг. 3) и обогревает резервуар 12. Воз.можно также, что при работе жидкость будет сама нагреваться от трения.

Неотъемлемой частью дв хцилиндровой передачи является тяжелыймаховик, который должен поглощать мощность двигателя в те короткие промежутки, когда нагнетательные поршни стоят в мертвом положении. При передаче очень больших мощностей, например, в несколько тысяч сил, есть смысл поставить с другой стороны двигателя другой кривошип, повернутый относительно кривошипа 4 на 90 с двумя дополнительными цилиндрами; тогда передача усилий будет более непрерывной, а это избавит вал двигателя от слишком сильных колебаний нагрузки и от необходимости ставить слишком громоздкий маховик. Благодаря чрезвычайной гибкости передачи для режима работы дизеля создаются самые благоприятные условия в отношении равномерности его нагрузки за счет плавного и непрерывного изменения передаточного отношеиия.

Предмет изобретения.

1.Форма выполнения гидравлической передачи по основному авторскому свидетельству № 37435, отличающаяся тем, что, в целях воздействии на поршень двигателя при обоих ходах последнего, насос снабжен двумя расположенными на одной геометрической оси и жестко связанными между собою поршнями, поме.ш,енными в обш,ем цилиндре по одному с каждой стороны поршня двигателя и образующими с поршнем двигателя два рабочих пространства, сообщающиеся с общей отдельной камерой через окна, расположенные по окружности цилиндра.

2.Форма выполнения передачи но п. 1, отличающаяся тем, что для перекрывания окон 6 (фиг. 1) нрименен общий для обоих рабочих (Пространств цилиндра золотник 5, выполненный в виде втулки, охватывающей тело цилиндра и совершающей возвратно-поступательное движение.

3.Форма выполнения передачи по п. 2, отличающаяся тем, что для сообщения золотнику возвратно-поступательного движения применена передача от вала первичного двигателя, заключающая в себе кривошипный валик 25 и кулисную систему .

4.Форма выполнения передачи по пп. 2 и 3, отличающаяся тем, что для обеспечения быстрого сообщения рабочих пространств с камерой 12 при перемене хода норшпей насоса кривошип валика 25 смещен на 90 относительно сопряженного с поршнями насоса кривошипа 4 первичного двигателя таким образом, чтобы к началу нового хода поршня насоса золотник мог переместиться на половину своего хода.

5.Форма выполнения перел.ачи по пн. 2 и 3, отличающаяся тем, что для автоматического переключения работы золотника с одного рабочего пространства цилиндра на другое применена кулачная шайба 27 (фиг. 1), взаимодействующая посредством коромысла 2. И серьги 24 с составленным из двух

звеньев шатуном 22 и сопряженная с ведомым валом посредством зубчатой передачи с передаточным числом, равным единице.

6.Форма выполнения передачи по пп. 1-3, 5, отличающаяся тем, что для произвольного поворачивания шайбы 27 па 180°, с целью реверсирования передачи, применен винт с маховиком 30 (фиг. 7) и зубчатая передача 37, 32.

7.Форма выполнения передачи по пп. 1-3, отличающаяся тем, что для перестановки камня 20 в кулисе 21, с целью выключения передачи, применена рычалсная система 33, 34.

8.Форма выполнения передачи ио п. 1, отличающаяся тем, что диаметр и ход поршня насоса соответственно меньше диаметра и хода поршня двигателя.

9.Форма выполнения передачи по пп. 1, 8, отличающаяся тем, что для изменения передаточного отношения кривошип 4 имеет произвольно изменяемый рад,иус.

10.Форма вынолнения передачи по п. 9, отличающаяся тем, что кривошип 4 (фиг. 9-14) поворотно укренлен в плечах 37, 38 вала первичного двигателя и может быть пропзвольпо поворачиваем относительно этих плеч при помощи планетарной передачи 46-54.

11.Форма выполнения передачи по пп. 1-10, отличающаяся тем, что для предотвращения жестких ударов и чрезмерного давлепия в рабочих пространствах цилиндра последние помимо окон 6 могут сообщаться с камерой /2 через каналы 11 (фиг. 1), нерекрываемые поршнями S, 9, взаимодействующими посредством своих щтоков /3, 14 с рессорой 10.

12.Форма выполнения нерелачи по ни. 1-11, отличающаяся тем, что в целях выравнивания крутящих моментов на ведомом валу применены две параллельно действующих системы передачи, сообщающие вращение ведомому валу посредством отдельных кривошипов, смещенных относительно друг друга па 90