Объемная многофазная гидропередача переменного потока Сумцова Советский патент 1983 года по МПК F16H39/44 

(54) ОБЪЕМНАЯ МНОГОФАЗНАЯ ГИДРОПЕРЕДАЧА VПЕРЕМЕННОГО ПОТОКА СУМЦОВА

1

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к гид- . роприводу, и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства, в частности на самоходных машинах.

Известна объемная многофазная гидропередача переменного потока, содержащая насос с вхЪдным валом и гидромотор с выходным валом, рабочие полости которых попарно сообщены между собой фазными трубопроводами, и бак Г 1 Т

Х)днако в известной гидропередаче невозможно изменять передаточное .ЧИСЛО путем внешнего регулирования независимо от величины.передаваемого крутящего момента, а также низкий КПД и малый диапазон регулирования.

Кроме этого, реверс такой гидропередачи возможен лишь путем переключения двух фазных трубопроводов, что

следует считать сложным и неудобным в эксплуатации, так как требует дополнительного органа управления..

Целью изобретения является расширение функциональных возмс кностей.

Поставленная цель достигается тем, что объемная многофазная гидропередача переменного потока, содержащая насос с входным валом и гидромотрр с выходным валом, рабочие полости которых попарно сообщены между собой фазными трубопроводами, и бак снабжена суммирующим устройством с тремя входами и выходом, органом управления и замыкателем фазных трубопроводов с управляющим входом, причем один вход суммирующего устройства связан с органом управления, другой - с входным валом насоса, третий - с выходным валом гидромотора, а выход с управляющим входом замыкателя фазных трубопроводов.

Суммирующее устройство может быть выполнено в виде дифференциального механизма и взаимодействующего с ним рычага.

Замыкатель фазных трубопроводов выполнен в виде напорных золотников непрямого действия, количество которых, по меньшей мере, на единицу меньше количества фазных трубопроводов, а полости управления и выходы которых соответственно соединены между собой, и гидрораспределителя с двумя рабочими окнами, кинематически взаимодействующего с выходом суммирующего устройства, связанным с органом управления, а рабочие окна сообщены с полостями управления золотников и баком.

Кроме того, с целью упрощения реверсирования передачи,она снабжена переключающим устройством сдвига фаз с возможностью установки его между входным валом насоса и суммирующим устройством, между выходным валом гидромотора и суммирующим устройством, а также между выходом суммирующего устройства и управляющими входом замыкателя фазных трубопроводов. Далее тем, что гидрораспределитель снабжен дополнительным рабочим окном, связанным с полостями управления золотников.

На фиг. 1 изображена структурная схема гидропередачи с одним суммирующим устройством; на фиг. 2 - то же, с двумя суммирующими устройствами; на фиг. 3 - принципиальная гидрокинематическая схема нереверсив- . ной гидропередачи; на фиг. - то же, реверсивной гидропередачи; на фиг. 5 - планы .скоростей движения входов и выходов суммирующего устройства, соединенных соответственно с насосом, гидромотором и эксцентриком для трех случаев рйботы п.|,

-0,5п, где

Пгм о гм

п

н

ntrM Частота вращения вала гидромотора; Пц - частота вращения вала насоса; на фиг. 6 - графики, поясняющие принцип регулирования путем выделения части поворота входного вала насоса при незамкнутых фазных трубопроводах, толстой линией обозначены изменения объема рабочих полостей гидромотора.

Объемная многофазная гидропередача переменного потока (см. фиг. 1 и 2) структурно состоит из насоса

1 и гидромотора 2, соединенных между собой фазными трубопроводами 3, крторые в свою очередь соединены с замыкателем Ц фазных трубопроводов, управляющий вход 5 которого связан с выходом 6 суммирующего устройства 7, входы 8, 9 и 10 которого соединены соответственно с органом 11 управления , с насосом 1 и гидромотором 2. Суммирующее устройство 7 с тремя входами 8, 9 и 10 может быть заменено двумя двухвходовыми суммирующими устройствами 12 и 13 (см. фиг. 2).

Для реверсирования гидропередачи в одну из цепей суммирующего устройства 7 например, в цепь связи с входным валом 1.2 насоса 1 , введено переключающее устройство k, обеспечивающее сдвиг по фазе на угол iSo (см. фиг. 1). На фиг. 2 переключающее устройство 16 установлено между выходом 6 суммирующего устройства 7 и управляющимвходом 5 замыкателя Ц фазных трубопроводов. В соответствии с принципиальной гидрокинематической схемой (см. фиг. 3 и 4) объёмная многофазная гидропередача состоит из насоса 1 с выходным валом 15 и гидромотора 2 с выходным валом 16 с жестко установленными на них эксцентриками 17 и 18, контактирующими с соответствующими поршнями 19 и 20, образующих рабочие полости 21 насоса

1,и рабочие полости 22 гидромотора

2,которые попарно сообщены между собой фазными трубопроводами 3 Суммирующее устройство 7 (фиг. 1 и 2) может быть выполнено в виде дефференциального механизма 23 (фиг. 3 и t) , включающего сателит , шестерню 25, кинематически связанную с входным валом 15 насоса 1, шестерню 26, кинематически связанную с выходным валом 16 гидромотора 2, и эксцентрик 27. Замыкатель фазных трубопроводов (фиг. 1 и 2) выполнен в виде на.порных золотников 28 (фиг. 3 и 4) непрямого действия, количество которых, по меньшей мере, на единицу меньше количества фазных трубопроводов 3, полости 29 управления и выход 30 которых соединены между собой, и гидрораспределители 31 с двумя ос5 новными рабочими окнами 32 и 33, сообщены соответственно с полостями 29 напорных золотников 28 и баком 3 и дополнительным окном 35 фиг. 41, сообщенным с рабочим окном 32 и полостями 29 управления и золотником 36, кинематически взаимодействующим с органом 11 управления и эксцентриком 27 суммирующего устройства 7 через рычаг 37. Полости 29 управления напорных золотников 28 сообщены также с предохранительным клапаном 38. Кроме того, гидропередача снабжена системой подпитки, состоящей из наcoca 39, предЬхранительного клапана kQ и обратных клапанов il, соединенных с фазными трубопроводами 3. Многофазная объемная гидропередача переменного потока работает еледу«щим образом. При вращении входного вала 15 насоса 1 вращается жестко связанный с ним эксцентрик 17, заставляющий совершать возвратно-поступательное движение поршни 19- Рабочая жидкость нагнетаемая поршнями 19 насоса 1 в фазные трубопроводы 3 между рабочими полостями 21 и 22 насоса 1 и гидромотора 2, создает вращающееся: поле давления в рабочих полостях 22 гидро мотора 2, которое через поршни 20 и эксцентрик 18 вращает выходной вал 16 гидромотора 2.. Восполнение утечек в гидропередаче осуществляется в фазные трубопроводы 3 через обратные .клапаны k от насоса 39. Напорные золотники 28 управляются предохранительным клапаном 38 при перегрузке гидропередачи и гидрораспределителем 31 при передаточном отношении гидропередачи больше единицы. При этом на определенном угле поворота входного вала 15 насоса 1 гидрораспределитель 31 соединяет полости 29 управления напорных золотников 28 с баком З, а так как полос ти 29 управления и выходы 30 напорны золотников 28 соединены между собой, то происходит соединение между собой и фазных трубопроводов 3, и на гидромотор 2 во время этой части оборота входного,вала 15 насоса 1 не передается крутящий момент. Золотник 36 гидрораспределителя 31 приводится в движение эксцентриком 27 с помощью рычага 37, органом 11 управления, которым задается необходимое передаточное отношение гидропередачи. Пе редаточные числа в дифференциальном механизме 23 между входным валом 15 насоса 1, выходным валом 16 гидромотора 2 и эксцентриком 27, управ912 ляющим через рычаг 37 золотником 36 гидрораспредёлителя 31, выбраны так, что (см. фиг,- 5 ) при максимальной частоте вращения вала 16 гидромотора 2 вал 15 насоса 1 и эксцентрик 27 вращаются с такой же частотой, а при неподвижном вале 11 гидромотора 2 частота вращения эксцентрика 21 в два раза меньше частоты вращения 15 насоса 1. За счет этого при каждом обороте вала 15 насоса 1 момент соединения и разъединения между собой фазных трубопроводов 3 смещается от носительно положения вала 15 насоса 1 при предыдущем обороте в сторону вращения последнего на угол, равный повороту вала 16 гидромотора 2 за предыдущий оборот вала 15 насоса 1 (см. фиг. 5.), а поэтому обеспечивается правильная синхронизация смены циклов всасывания и нагнетания. Таким образом осуществляется синхронизированная широтно-импульсная модуляция объемной многофазной гидропередачи переменного потока, обеспечивая регулирование передаточного числа гидропередачи в широком скоростном диапазоне, вплоть до остановки гидромотора 2. Причем за счет ключевого режима работы регулирующих элементов обеспечивается работа с относительно высоким КПД гидропередачи. Реверсирование многофазной объемной регулируемой гидропередачи переменного потока (фиг. 1 и 2) осуществляется путем смещения на 180 угла соединения и разъединения между собой фазных трубопроводов 3 гидропередачи относительно угла соединения и разъединения при работе без реверса. Это может быть осуществлено путем установки в цепь одной из связей суммирующего устройства 7 с замыкателем Ц фазных .трубопроводов или одной из гидромашин переключающего устройства 1А, обеспечивающего сдвиг по фазе на угол . Например, на схеме, изображенной на фиг. , переключающее устройство 1 установлено в цепь связи суммирующего устройства 7 с замыкателем 1 фазных трубопроводов. Для этого конструкция гидрораспределителя 31 предусматривает наличие дополнительного рабочего окна 35. При работе без реверса золотник 36 разобщает основные рабочие окна 32 и 33, основное рабочее окно 33 и 7 дополнительное рабочее окно 35, т.е происходит запирание полостей 23 управления напорных золотников 28. При реверсе золотник Зб перекрывает дополнительное рабочее окно 35. Таким образом осуществляется смещение момента соединения и разъединения фазных трубопроводов 3 на угол 180. Если при поворота входного вала 15 насоса 1 идет цикл всасывания, а при iSo - цикл нагнетания, то при этом смещении происходит смена циклов на гидромоторе 2, т.е. реверс гидропередачи. Следует отметить, что при реверсе по описанному способу можно изменять передаточное число гидропередачи не до единицы, как при работе без реверса, а до двух. Частота вращения эксцентрика 27 при этом изменяется в Зависимости от перадаточного числа в пределах от 0,5 до 0,25 частоты вращения входного вала 15 насоса 1 (см. фиг. Это связано с тем, что если поршень 19 насоса 1 вытесняет жидкость в рабочую полость 22 гидромотора 2, в котором при прямом ходе поршень 20 выталкивал жидкость, то происходит реверс, а поменять циклы нагнетания и всасывания можно на угле поворота только 18(г , а не . Однако в большинстве случаев этого достаточно так как, например, почти у всех самоходных машин скорость заднего хода в несколько раз ниже, чем переднего. Управление гидропередачей осуществляется органом 11 управления, связан ным с рычагом 37 в среднем положе-. НИИ которого выходной вал 1б гидромо тора 2 неподвижен, а при перемещении указанного органа 11 управления в од ну или другую сторону частота вращения вала 16 гидромотора 2 увеличивается, причем при перемещении в одну сторону от среднего положения вал 16 гидромотора 2 вращается без ревер са, а при перемещении в другую сторо ну - с реверсом. При необходимости уменьшения пульсаций крутящего момента на выходном валу 16 гидро. мотора 2 между двигателем и насосрм 1 или между гидромотором 2 и потребителем может быть установлен .упругий элемент, например торсионный вал не показан). Для той же цели на фазных трубопроводах 3 могут быть установлены гидроаккумуляторы (не показаны), т.е. использованы широко применяемые для Зтого средства. 2 Простота конструкции, а следовательно, низкая стоимость и более высокая долговечность делает целесообразным массовое применение предложенной гидропередачи в машиностроении, особенно в транспортном. В частности, его использование и получение положительного эффекта от бесступенчатости регулирования возможно в недорогих передачах, как например на мотоциклах, автомобилях и тракторах, а также в машинах с относительно небольшим сроком эксплуатации, например в самоходных уборочных сельскохозяйственных машинах. Целесообразно использовать предложенную гидропередачу на самоходных машинах, у которых относительно велико время работы при минимальном передаточном числе трансмиссии (транспортные машины), так как при этом гидропередача имеет более высокий КПД, чем другие известные гидропередачи, а также при очень частых разгонах и торможениях самоходной машины (общественный транспорт). Кроме того, предложенная гидропередача может быть использована для перемещения некоторых спецефических объектов в связи с большой свободой компоновки, простотой конструкции и наличия бесступенчатого регулирования. Формула изобретения 1 . Объемная многофазная гидропередача переменного потока, содержащая насос с входным валом и гидромотор с выходным валом, рабочие полости которых попарно сообщены между собой фазными трубопроводами, и бак, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она снабжена суммирующим устройством с тремя входами и выходом, органом управления и замыкателем фазных трубопроводов с управляющим входом, причем один вход суммирующего устройства связан с органом управления, другой - с входным валом насоса, третий - с выходным; валом гидромотора, а выход с управляющим входом замыкателя фазных трубопроводов. 2. .Гидропередача по п. 1, о т л ичающаяся тем, что суммирующее устройство выполнено в виде дефферён(4иального механизма и взаимодействующего с ним рычага.

А. Гидропередача по пп. 1-3, о тличающаяся тем, что, с целью упрощения реверсирования передачи, она снабжена переключающим устройством сдвига фаз.

и управляющм входом замыкателя фаз.ных трубопроводов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

фи9. i

«

//

I

.2 ffХ a fffs/ ,г // Фи9Л

«

I

и

«

U (

«

ii

.1