Гидравлический привод с рекуперацией энергии торможения Советский патент 1980 года по МПК B60K17/10 

Изобретение относится к гидравлическим системам транспортных средств и может быть использовано для привода наземного трансаоЫ та (автомобиль, самоходное шасси, трактор, мотовоз). Известен гидравлический пр1|вод, содержащий двигатель, насос, приводимый этим двига телем/ резервуар для жидкости, систему управления скоростью движения и гидромотор, вращающий выходное звено 1. Недостатком этого привода является низкий коэффициент полезного действия из-за больших потерь энергии при дросселировании жидкости в элементах управления скоростью и направлениел движения. Известен также гидравлический привод с рекуперацией энергии торможения, содержащий насос переменной производительности с регулятором подачи, включающим золотник, кинематически связанный с пружиной, гидропневматический аккумулятор, соединенный гидролинией с напорной гидролинией насоса, обратамый гидродвигатель с органом управления, гидравлически соединенный с напорной и сливной гидролиниями насоса, предохранительный клапан, установленный в гидролинии, соединяющей напорную и сливную гидролинии, систему управления приводом, включающую органы управления ускорением и торможением транспортного средства.и гидроцилиндр управления, кинематичесю связанный с органом управления обратимого гадродвигателя 2. Недостатком данного гидравлического привода является также низкий коэффициент полезного действия на отдельных режимах из-за потери гидроэнергии за счет слива части рабочей жидкости под больщи1и давлением. Цель изобрете1Шя - повыщегше коэффиирента полезного действия гидропривода. Указанная цель достигается тем, что гидравлический привод снабжен двухпозиционным краном, установленным в гндролинии, соединяющей гидропневматический аккумулятор с напорной гидролинией насоса, и тремя дополнительными гидроцилиндрами, подвижные элементы первых двух из которых кинематически связаны с органами управления ускорением и торможением, а третьего - с пружиной зо373jiotioHca регулятора подачи насоса, притем гидроцилиндр управления обратимого гидродвигателя вьшолнен в виде корпуса с размещенными ft нем двумя поршнями, связанными с подпружиненным штоком и образующими две камеры которые соединены соответственно с поршневыми полостями первых двух дополнительных гидроцилнндров, а поршневая полость третьего дополнительного гидроцилиндра соединена с поршневой полостью первого дополнительного гидроцилнндра. . Для улучшения динамических характеристик гидропривода он может снабжен четвертым дополнитель гым гищюцилинщюм обратным и золотшковым клапанами, причем золотник последнего подпружинен с одной стороны и кинематически связан с четвертым допЬлнительiibtM гидроцилиндром, при этом обратный и золот шковый клапаны установлены параллельно в гидролннии, связывйющей гидропневматНческий аккумулятор с напорной пщролинией насоса, штоковая полость четвертого дополнительного гндроцили {дра соединена со иггоковой полостью первого дополнительного гидроцилиндра а обратный клапан установлен с возможностью перепуска рабочей жидкости по направлению от напорной гидролинии насоса. На чертеже представлена схема гидравлического привода. Гидравлический привод содержит насос 1, приводимый двигателем 2, обратимый гидродви гатель 3, содержащий регулирующий орган и выходное звено, гидропневматический аккумулятор 4, двухпозиционньш кран 5, предохранительный клапан б, фильтр 7, резервуар для жидкости 8, первый дополнительный гидрощ liKHffp 9, связанный с педалью ускорения, второй допол1штельный гидро1далиндр 10. связанщ 1Й с педалью торможения, двухкамерный педроцилиндр } i для управления регулирующи органом гидродвигателя 3, обратный клапан 12 клапан 13 холостого пробега, электрическое реле 14, кощхевые выключатели IS, 16, сигнализатор давления 17 и фиксатор 18, позволяющий удерживать регулирующий орган гидродвигателя 3 в жйтральном положении, компен « ционные линии с обратными клапанами 19, 2 Обратимый гадродвигатель 3 представляет собой обычный поршневой гидромотор с золот никовым распределителем и регулирующим ор ганом (наклонная шайба, наклонная люлька, эксцентричная беговая дорожка), который может занимать любое промежутотаое положение от положительного максимального до отрицательного максимального. Регулирующий Орган гидродвигателя 3 связан с гидрощшвнщюм И, состоящим из корпуса, штока 21 с упорами 22 и 23, пружины 24, удерживающей регулирукяций орган на максимальном положительном угле, поршней 25 и 26. Причем в корпусе между поршнями 25 и 26 вьшолнен упор 27. Нижняя полость порщця 25 сбединена гидравлической линией со вторым дополнительным гищюцилиндром 10 и через обратный клапан 19 с линией слива. Нижняя полость поршня 26 (вязана линией с первым дополнительным гидроцилиндром 9 и через обратный клапан 20 с линией слива. Пружина 28 золотника 29 регулятора подачи {{асоса 1 кинематически связана с третьим дополнительным гидрош линдром 30. Поршневая полость четвертого дополнительного гидроцилиндра 31 гидравлически соединена с поршневой полостью третьего допол1штельного гидроцилиндра. П1дроцилиндр 31 К1тематически посредством штока 32 связан с подпружнненньсм с одного торца пружиной 33 золотником 34. Золотник 34 и обратный клапан 35 установлены параллельно в гидролинии, связывающей гищ опневмоаккумулятор с напорной гидролинией насоса. Запитка обмоток двухпозициощюго крана 5 осуществляется через контакты реле 14. Обмотка реле 14 соединена с положителыюй шиной через концевой выключатель 15, закрепленный на пщроцилиндре II у1фавления регулирующим органом гидродвигателя 3. Кроме того, обмотка 14 подсоединена через концевой выключатель 16, установлешиый на гндроцилиндре 9, и контакты сигнализатора давления 17 к положительной ШИ1Ю. Обмотка электромагнитного фиксатора 18 соединена с положительной шиной через концевой выключатель 16. Линия нагнетания перед гидродвигателем 3 соединена с лишен слява через клапан свобод1ЮГО пробега i 3, а после обратного клапана 12 через предохраннгельный клапан 6. Сигнализатор давления 17 подсоеданен к линии нагнетания между двухпозисиюнным краном 5 и гидропневматическим аккумулятором 4. Пр11вод работает следуюишм образом. Перед запуском даигателя необходимо иажать на шток гидроцилиняра 10 торможения, тогда рабочая ха дкость из цилиндра 10 будет вытесняться и поступать в полость поршня 25 гщфоцилиндфа 11 управления. Регулирующий орган гидродвигателя 3 займет отрицателысый угол, и при опускании тормозной педали пружина 24 будет стремиться перевести его на положительный, но фиксатор 18 удержит регулирующий орган в нейтральном положении. После этой операщт можно запускать двигатель и иачать раскручивать вал насоса 1. В связи с тем. что давление в гидроцилиндре 30 мало и пружина 28 золотника регулятора подачи гидронасоса 1 затянута слабо, давление на выходе будет незначительно, регулирующий орган гидронасоса будет находиться около нейтрального положения. Насос 1 будет только восполнять утечки, следовательно, момент на его враще. ние будет мал из-за малого давления и малой подачи. Для начала движения вперед необходимо нажать на шток гидроцнлинщза ускорения, поршень гидроцшшндра 9 начнет вытеснять рабочую жидкость вгидроцилидр 30, тем самым увеличивая затяжку пружи{ш 28. Следовательно насос будет повышать давление на выходе. Вел чина давления на выходе насоса зависит от величины обжатия пружины 28. Одновременно с жагаем на шток гидрощошндра 9 ускорения сработает концевой k выключатель 16, oткpoefcя фиксатор 18 и регулирующий орган гидродвигателя 3 за счет действия пружины 24 перейдет на максимальный положительный угол. Выходное звено привода начнет движение, так как обратимый гидродвигатель 3 будет работать в режиме гидромотора при максимальном угле отклонения регулирующего органа. Л1ля получеиия большего момента на валу гвдромотЬра необходимо повышать давление на выходе из насоса 1, что достигается путем дальнейшего увеличения нажима на шток гидроцилиндра 9 ускорения. Максимальный момент на выходном звене ожет быть развит при достамяшш максимального рабочего давления и при нахождении регулирующего органа гидродаигателя 3 на максимальном угле. При этом будет снимать ся наибольшая мощность от двигателя, приводящего насос. Скорость движения выходного звена будет зависеть от величины максимальной подачи насоса, следавателыю, от скорости вращения двигателя. В связи с тем, что геометрическая подача насоса в несколько раз меньше, чем максимальный геометриче;ский расход через вс« гидродвигатели, то скорость движения выходного звена будет мала. Для дальнейшего набора скорости необходимо продолжать перемещать шток гидроцилиндра 9 ускореиия и повыщать давление до тех пор, пока гидроциляндра 30 не досшгнет упора и давление на выходе насоса не досгагнет рабочего, после чего поршень 26 гидроцилиидра 11 управления преодолевает натяжение пружины 24 и начнет уменьшать угол наклона регулирующего органа обратимого гидродвигателя 3. Геометрический расход утиеньшится и выходное звено будет раскру вгааться быстрее, даже при фикс1фованной максималыюй подаче насоса 1. Это увеличение скорости может продолжаться до тех пор, пока момент ва валу гидродвигателя 3 не станет равным моменту торможения на выходном звене. При малом сопротивлении враще1шю и малых потерях в гндромоторах теоретически может быть получена неограниченная скорость вращения выходного звена при фиксировазшой подаче насоса 1. При малой постоянной скорости вращения давление в системе будет мало и равно давлению, которое необходимо развить для вращения выходного звена прн большом угле наклона регулирующего органа пуфодвигателя 3. Для движения выходного звета в свободном пробеге необходимо опустить шток цилиндра ускорения и нажать на шток тормозного цилиндра, переместив последний на величину поЛоъ1ты хода штока цилинщ а торможения. Тогда регулирующий орган гидродвигателя зафиксируется фиксатором 18 в нейтральном положении. При этом за стет движения штока 21 вверх ослабнет нажим упора 23 на Поршень 26, давление в гйдроцилиндре 9 уменьшится, следовательно, автоматически уменьшится давление в гидроцилнндре 30 насоса I. Насос перейдет в режим работы с разгрузкой по давлению и подаче. Если регулирующий орган не совсем точно занимает нейтральное положение и расход через гидродйигатель будет превышать подачу насоса, то откроется обратный клапан 13, и жхЁдкость из линии слива будет поступать в гидродвигатель. Для торможения необходимо переместть шток гидроцит1ндра торможения 10 больше, чем на половину его хода. Тогда регулируннций орган гидродаигателя 3 займет отрицательный угол, гидродвигатель начнет подавать рабочую жидкость из бака в линию нагнетания, закроются обратные клапаны 12 и 13 и давление в системе будет повышаться, хотя насос при зтом будет разгружен. В связи с тем, что при движении штока 21 ги;фоцилиндра 11 управления вверх сработает концевой выключатель 15 и реле 14 подаст ток в левую обмотку двухпозициОнного крана 5, последний откроется и рабочая жидкость от гидродвигателя 3 будет поступать через обратный клапан 35 в гидроаккумулятор 4. За счет того, что гидфо; игатель потребляет момент от выходного звена, то будет происходить его торможение с одновременной зарядкой гидропнеВматического аккумулятора. Если торможение было длительным, то ги;ц)оаккумулятор не сможет поглотить всю Энергию торможения, тогда при полностью заряжеююм гищюаккумуляторе откроется предохранительный клапан 6 и избыточная мощность торможения будет тратиться на дросселкрование жидкости через предохранительный клапан 6. Момент торможения будет зависеть от величины отрицательного угла регулирующего органа гидродвигателй. При прекращении торможения пружина 24 гидроцииндра 11 управления переведёт регулирующий орган гидродвигателя 3 в нейтрально полоясение, а фиксатор 18 будет удерзкйвать его в этом положении. Выходное звено буДет двигаться в свободном пробеге (если торможение был не полным) или остановится, если торможение законшдось. Для удержания выходного звена в неподзижном Состояшш необходимо иметь стояночный механический тормоз. При фиксации регулирзтощего органа в нейтральном положении отключится концевой вы1 лючател1 15, сработает реле 14 и двухпозиционный кран 5 закроется, тем самым нредотвратется разрядка гидроаккумулятора 4. Формула изобретения 1. Гидравлический привод с рекуперацией энергии торможения, содержащий насос переменной прС1Изво1дительнОсти с регулятором подачи, включающим золотник, кинематтнчёски связатд ш с пружиной, гидропневматический а1скумулятор, соединенный гидроли шей с напорной гидролинией насоса, обратимый гидродвйгатель с органом управления, гидравлически соедине шьш с напорной и сливной гидролшшямй насоса, предохранительный клапан, установ ленньп в гадролинии, соединяющей напорную к сливнутЬ гидролинии, систему управления протодом, включающую органы управления ускорением и торможением транспортного сред :Ства и гидроцшшндр управления, кинематически связанный с органом управления обратимог гидродвигателя, отличающийся тем что, с целью повышения КПД гидропривода, он снабжен двухпозиционным краном, установленным в пздролишщ, соединяющей гидропневматический аккумулятор с напорной гидролинией liacoca, и трелгя дополнительными гидроцилиндрами, подвиж11ые элементы первых двух из, коtopbix кинематически связаны с органами управления ускорением и торможением, а третьего - с пружиной золот1шка регулятора подачи насоса, причем гидроцилшщр управления обратиКюго Тидродвигателя выполнен в виде корпуса с размещенными в нем двумя поршнями, связаннь1ми с подпружинегаатми штоком и образующими две камеры, которые соединены соответственно с поршневыми полостями первых двух дополнительных гидроцилиндров, а поршневая полость третьего дополнительного гидроцшшндра соединена с поршневой полостью первого дополнительного гидроцилиндра. 2. Привод по п. 1,отлйчающийс я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик гидропривода, он снабжен четвертым Дополнительным пвдроцилиндром, обратным и золотниковым клапанами, причем золотник последнего подпружинен с одной стороны и кинематически .связан с четвертым допол1штельным гидроцилиндром, при этом обратный и золотниковый клапаны установлены параллельно в гидролинии, связывающей гидропневматический аккумулятор с напорной шдролинией наСоса, штоковая полость четвертого дополнительного гидрош1линдра соединена со штоковой полостью первого дополнительного гидроцилиндра, а обратный клапан установлен с возможностью перепуска рабочей жидкости по направлению от напорной гидролинии насоса. Источ1шки информации, принятые во внимание при зкспертизе 1. Башта Т. М. Объемные насосы и гидрав.лические двигатели гидросистем. М., Машино строение, 1974, с. 430. . 2. Патент США № 3892283, кл. В 60 К 17/00, 1975.