Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства

Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства относится к трансг 0ртному машиностроению. Цель изобретения - повьпнение надежности. Гидромеханическая трансмиссия содержит гидротрансформатор 3, ко робку передач и систему унрав.чения, вк. ночающую (к новной насос 1, кнне- .матически связанный с насосным колесом гидротрансформатора, дополните,1ьныГ| пасос 4, связапньи с турбинным ко,тесо.м гидротрансформатора. Питание дополнительного насоса осуп1ествляется от нанорной гндро.чинни основног О насоса 1. Напорная гидролиння 8 основного насоса связана с главной магистралью 10 системы управления фрикционами коробки нередач 11. Изменение нроизводите, 1ьностп донолнительного насоса в зависимости от внешней нагрузки вызывает соответствующее деление потока масла между главной магистралью системы и контуром донолнительного насоса, образованного гндролинией 21. Увеличение внен1пей нагрузки приводит к увеличению нодачи масла в главную магистраль, р.) давления и увеличению коэффициента запаса фрикциоS (Л 5 2. 15 to со со 00 С5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.Я0„„1299846 А1

В 60 К 41100 1 Й, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А STGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3968555>30-11 (22) 23.10.85 (46) 30.03.87. Бюл.,E¹ 12 (71) с1елябинский филиал Государствениого союзногo научно-исследовательского тракторного института (72) В. В. Кийко, В., !. Довжик, )О. E. Колесов, В. М. Пестов и В. Л. Тарасов (53) 629.113-585.2 (088.8) (56) Тарасик В. 11. Фрикциоиные муфты автомобильиы.; гидромеханичесKHx передач.

Минск, Наука и те.;пика, 1973, с. 26. (54) ГИ IPOMEÕÀHÈ×EÑÊËß ТРАНСМИССИЯ ТРЛНСIIОРТНОГО СРЕг)СТВА (57) Гидромехапическая трансмиссия транспортного средства относится к трансцортпому YIBLIIHIIocTpoc!IHio. ель изооретения повыш IIHC надежности. Гидромехаии 1еская трансм иссия содержит гидротрансформатор 3, коробку передач и систем мправлеи и я, вкл!Оча юикук> oc iiAHilOH ll«icос 1, ки иемат«lc. cêH свяЗаииыи с иасосиым колесом гидротраисформ«>тора, дополш1тс.lьиыи 1га4, с в я 3 «1 и > 1 ы и с 13г p L> H I I I I I>I >I ILo,! cс О."11 гидротраисформатора. Питание дс>полиительного насоса осуществляется От напорной 1И1дролинии ос>н>вного насоса 1. Н«1порпая гидролиния 8 Основ>юго насоса связана с главной магис>ралью 10 системы управления фрикциоиами коробки передач 11. Изменение производитель11ости дополнительного пасоса в зависимости от внешней нагрузки вызывает соотвстствуloщее деление потока масла между главпой магистралью системы и контуром дополиител>и>ого насоса, образованного гидро21. \ вели«1еи1.1е BiK ц11«.H иагр > зки приводит и увели гс11ик> подачи масла в

ГЛаВНУ>О МаГИСтРаЛЬ, Рг>етУ ДаЬЛСНИЯ И УВЕличеии>о коэффицис1>та запаса фрикцио1299846 нов и наоборот. В гидролинии 16 поток масла, поступающий в главную магистраль системы, суммируется с потоком масла дополнительного контура 21 и подается на вход ГТР, подача масла в гидротрансформатор, радиатор и на смазку остается неизменной при любых колебаниях внешней нагрузки. При падении давления в главной магистрали 10 до определенного уровня, что возможно в момент заполнения бустеров фрикционов при их включении, при изИзобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к гидравлическим системам управления гидромеханическими трансмиссиями тяговых и транспортных машин.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг. 1 изображена гидравлическая схема системы управления гидромеханической трансмиссией; на фиг. 2 — графики расчетных зависимостей давлений в системе управления гидромеханической трансмиссии при трогании транспортного средства с места; на фиг. 3 — графики зависимости крутящих моментов ГТР, фрикциона, давлений в главной магистрали и бустере при изменении внешней нагрузки; на фиг. 4 — графики зависимости крутящих моментов,--давлений от частоты вращения двигателя.

Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства включает в себя гидротрансформатор, коробку передач и гидравлическую систему управления.

Гидросистема управления гидромеханической трансмиссии содержит основной насос 1 системы управления, кинематически связанный с насосным колесом 2 гидротрансформатора (ГТР) 3, дополнительный насос 4, кинематически связанный с турбинным колесом 5 ГТР 3. Всасывающая гидролиния 6 основного насоса 1 сообщается с гидробаком 7 системы управления.

Напорная гидролиния 8 основного насоса сообщается с всасывающей гидролинией 9 дополнительного насоса. Напорная гидролиния основного насоса связана так же с главной магистралью 1О системы гидроуправления 11 фрикциопными элементами коробки передач, содержащей гидрораспределитель управления 12, фрикционы включения 13, регулятор давления 14.

Выход 15 из системы управления фрикционами коробки передач гидролинией 16

1О

l5

40 носах в уплотнениях трансмиссии и движении транспортного средства на режимах, близких к холостом у ходу, управляем ый двухпозиционный гидрораспределитель 22 подключает напорную гидролинию 2 дополнительного насоса к главной магистрали системы. Обратный клапан 28, установленный на входе в главную магистраль, обеспечивает увеличение подачи масла в главную магистраль и стабилизации давления на допустимом уровне. 4 ил. связан с входом 17 гидротрансформатора 3.

Выход 18 гидротрансформатора связан с радиатором !9 и каналами смазки 20. Напорная гидролиния 21 дополнительного насоса связана с гидролинией 16 и с ГТР, радиатором и каналами смазки. В напорной гидролинии дополнительного насоса установлен двухпозиционный гидроуправляемый распределитель 22, имеющий вход

23, два выхода 24 и 25 и вход управления

26. Вход 23 связан с напорной гидролинией

21 со стороны дополнительного насоса, выход 24 — гидролинией 21 с гидролинией !6 и входом ГТР, выход 25 — с входом уllравления 26 гидролинией 27 и с главной магистралью 1О системы управления 11.

В главной магистрали системы между напорной гидролинией основного насоса и местом подключения гидролинии 27 устагговлен обратный клапан 28.

Гидромеханическая трансмиссия íà холостом ходу при нейтрали в КПП работает следующим образом.

При нейтральном (среднем по схеме) положении гидрораспределителя 12 управления и работающем двигателе транспортного средства фрикционы включения коробки передач разомкнуты. Нагрузка на турбине ГТР отсутствует, насосное и турбинное колеса ГТР вращаются с примерно равными частотами.

Масло от основного насоса 1 системы управления ГМТ, cBHçàííîãî с насосным колесом ГТР, по напорной гидролинии 8 подается во всасывающую гидролинию 9 дополнительного насоса 4. Одновременно масло поступает к обратному клапану 28, установленному на входе в главную магистраль системы управления фрикционами включения. Производительность основного насоса выбирается выше производительности дополнительного насоса, поэтому при pBBHblx частотах вращения дополнительный насос откачивает только часть масла, поступаю1299846 щего в напорную гидролинию основного насоса. Остатки масла поступают к обратному клапану 28, под действием напора в главной магистрали основного насоса обратный клапан открыт, и масло поступает по главной магистрали !О к гидрораспределителю управления 12 и регулятору давления 14.

Через регулятор давления 14 и выход 15 системы управления масло поступает в гидролинию 16. Гидравлическое сопротивление в регуляторе давления определяет величину давления масла в главной магистрали системы. Давление масла в главной магистрали по гидролинии 27 передается на вход управления двухпозиционного гидроуправляемого распределителя и он находится в верхнем по схеме положении.

От дополнительного насоса масло 1ю напорной гидролинии 2! поступает на вход

23 гидрораспределителя 22 и с его выхода

24 — в гидролинию !6. где суммируется с потоком масла, поступающим в гидролинию 16 из гидросистемы управления фрикциона IH включения. По гидролинии 16 масло подается на вход 17 гидротрансформатора, с выхода !8 которого масло поступает в радиатор 19 н в каналы смазки 20 трансмиссии.

Так как частоты врагцения основного и дополнительного насосов на режиме холостого хода гидромеханической трансмиссии равны, подача масла в систему управления фри кционам и м ин им альп ая.

При минимальной подаче масла через регулятор давления в главной магистрали поддерживается минимальная величина рабочего давления. Через гидротрансформатор и радиатор обеспечивается подача масла, на смазку трансмиссии, равная по величине производительности основного насоса.

Работа гидромеханической трансмиссии при переключении фрикционных муфт. Рассмотрим работу ГМТ на примере трогания транспортного средства с места.

Перед троганием транспортного средства с места гидрораспределитель 12 находится в нейтральном положении, муфты 13 разомкнуты. Нагрузка на турбинном валу

ГТР отсутствует. частоты вращения насосного и турбинного колес равны, подача масла в главную магистра-.ü системы и давление в ней минимальны.

При переводе гидрораспределителя из нейтрального положения в положение, соответствующее включенной передаче влево или вправо по схеме фрикцион включения, КГ1П сооб)цастся с главной магистралью системы. Масло начинает заполнять бустер фрикциона и давление в главной магистрали снижается 11иже минима IbHo допустиМОГО 3 poBIIH. При этт)."1 давление В ГHJpoлинии 27 и на входе управления 26 двух5

55 позиционного гидрораспределителя 22 также падает, и гидрораспределитель 22 переключается в нижнее по схеме положение, при этом вход 23 сообщается с выходом 25. и масло из напорной гидролинии 2(дополнительного насоса поступает в гидролинию

27 и главную магистраль системы. Обратный клапан 28 предотвращает возможность перетечки масла между напорной н всасывающей гидролиниями дополнительного насоса, обеспечивая подачу масла из напорной гидролинии основного насоса в главную магистраль системы.

При контакте поверхностей трения фрикционы включения давления в главной магистрали начинают повышаться и при достижении минимально допустимого уровня двухпозиционный распределитель возвращается в исходное положение, напорная гидролиния дополнительного насоса отключается от главной мап1страли и Ilc реключается на п)дротрансформатор. Предварительное поджатие фрикциона вклк)чения осуществляется при минимальном уровне давления в главной магистрали.

При пробуксовке фрнкциона турбина гидротрансформатора начинает нагружаться моментом. Частота вращения турбинного вала ГТР снижается. снижается час гота вращения и подача дополнительного н1соса.

Это приводит к тому, что часть масла, Откачивасмая из напорной пгдролинип основного насоса, начинает уменьшаться и подача масла в главную магистраль соответст- венно возрастает. Уве IH (clIHc подачи масла через регулятор вызывает рост давления в главной магистрали, увеличеllèñ уси;lия сжатия фрикциона, р )ст момента трения.

Это в свою очередь вызывает дальнейшес снижение частоты вращения турбины и рост давления в главной магистраlH.

По мере разгона выходного вала трансмиссии происходит блокирование фрнкциона включения. турбинный вал ГТР нагружается крутящим моментом от внсн)них сил сопротивления, начинается разгон ГТР. Ápcмя буксования и конечная величина давления в главной магистрали на момент блоKHpoBI

Hd фиг. 2 показано изменснис давления в главной магистрали сисгемы уllpd13ëcIIHll гидромеханической тp;Illcil llccHH РГ,1 и давления в бустере включаемого фрик1гиона

Рь (при различной внешней нагрузкс

М,> >М,) ..

Включение фрикциона в два этапа Ilpcдварительное частичное поджатие I;oBcðiíoñтей трения малым давле)исм. затем плавное, с нарастающей интснснгностью. дожатис

H ) o6ccIIcч и вает c ill! жен11с,ти нам и KH тра нсм исси и, Il pt, II)\рi111)1с1 I!oBcрхнОстH трения от черезмерного буксования. Для сокращения возрастаюи,ей при этом продол1299846

10

5 жительности включения фрикциона на время заполнения бустера к главной магистрали системы управления подключается дополнительный насос.

Гидромеханическая трансмиссия на тяговых и обгонных режимах работает следующим образом.

При движении транспортного средства (без изменения положения рейки топливного насоса двигателя) частота вращения турбинного вала гидротрансформатора меняется только в зависимости от величины внешней нагрузки. В соответствии с изменением внешней нагрузки меняется и частота вращения дополнительного насоса.

В главную магистраль системы управления

ГМТ поступает тем меньше масла, чем ниже нагрузка на турбине (внешнее сопротивление). В прямой пропорции от изменения подачи масла в главную магистраль происходит изменение давления на регуляторе

14, увеличение величины внешней нагрузки вызывает соответствующее увеличение давления в системе управления и коэффициентов запаса фрикционов и наоборот. Суммарное количество масла, поступающего в гидролинию 16 из системы управления фрикционами и контура дополнительного насоса, при этом не изменяется, расход масла через радиатор и на смазку трансмиссии остается постоянным, что обеспечивает хорошие условия для смазки и охлаждения гидромеханической трансмиссии как на режимах больших тяговых усилий, так и высоких скоростей движения во всем диапазоне передаточных отношений ГТР.

На фиг. 3 показаны зависимости, иллюстрирующие следящее действие гидромеханической трансмиссии за изменением внешней нагрузки при фиксированном положении сектора подачи топлива ДВС. Подача основного насоса в гидросистему управления фрикционами включениями(,) определяется разностью подач основного и дополнительного насосов, ЛЯ = Яс — Q, и зависит от режима работы гидротрансформатора 1р, от величины внешней нагрузки

М . Момент трения по коэффициенту трения (скольжения) фрикциона включения М зависит от давления в главной магистрали Р, которое определяется величиной подачи масЛа в главную магистральhg:

М < = f (Р „): Р„, = f<(sg), отсюда

Mg. = f(Mc)

При изменении положения рейки топливного насоса частота вращения двигателя и насосного колеса ГТР изменяется, если внешнее сопротивление М при этом остается неизменным. Например, при уменьшении частоты вращения двигателя производительность основного насоса уменьшается, но в то же время гидротрансформатор переходит на режим работы с более низким передаточным отношением, чем до изменения

55 б положения рейки насоса, т. е. снижается и частота вращения турбины, причем снижение частоты вращения турбины более значительно (по характеристике ГТР). Однако подача маслаАЯ в систему управления, равная разности подач основного и дополнительного насосов, не изменяется, не изменяется и величина момента трения фрикциона: она по-прежнему соответствует нагрузке на турбине.

На фиг. 4 показаны зависимости подач масла основного Я и дополнительного Q насосов, подачи масла AQ в главную магистраль системы управления от начальной частоты вращения двигателя (определяемой положением рейки топливного насоса) при двух различных неизменных уровнях внешнего сопротивления Мс и М „, которые и определяют подачу масла в главную магистраль AQ и момент трения фрикциона М :Ag ; М, а также момент на турбине ГТР M,=M при действии внешнего момента сопротивления М„и Ы,> M

М с = М, при действии момента М <„, .

При движении транспортного средства на режимах, близких к 1„= 1, при наличии эксплуатационных износов, обгонных режимах давление в главной магистрали может понизиться до минимально допустимого уровня, что вызывает соответствующее падение в гидролинии 27 и на входе управления 26 двухпозиционного гидрораспределителя 22. Гидрораспределитель подключает напорную гидролинию к главной магистрали системы управления, поддерживая давление в ней на допустимом уровне. При этом расход масла на охлаждение и смазку трансмиссии по-прежнему остается неизменным.

Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства обеспечивает плавное включение фрикционов, бесступенчатое регулирование расхода давления в главной магистрали системы управления в зависимости от величины внешней нагрузки, постоянство расхода масла на охлаждение и смазку узлов трансмиссии на всех режимах ее работы, предотвра.цает возможность самовыключения фрикцHQHQB при износах в трансмиссии и движении транспортного средства на обгонных режимах, что способствует снижению нагруженности трансмиссии транспортного средства, повышению ее долговечности.

Сопоставление предлагаемой гидромеханической трансмиссии с известной показывает, что в обеих трансмиссиях отсутствуют непроизводительные потери мощности на привод насосов систем управления вследствие непрерывного регулирования рабочего давления в системах и коэффициентов запаса фрикционов включения в соответствии с величинами внешней нагрузки.

1299846

Однако в предлагаемой гидромеханической трансмиссии обеспечиваются лучшие условия для охлаждения и смазки ее агрегатов и узлов вследствие того, что с увеличением внешней нагрузки и повышением потерь мощности в гидротрансформаторе расход масла через ГТР и радиатор не снижается.

При включении фрикционов осуществляются прямое и непосредственное регулирования давления в главной магистрали в бустерах фрикционов в зависимости от подачи масла в главную магистраль, что обеспечивает необходимую плавность включения. B прототипе для регулирования давления в главной магистрали в процессе вклю- 5 чения фрикциона используются специальные датчики, реагирующие на изменение режима работы ГТР и преобразующие устройства, что снижает быстродействие и точность регулирования этого процесса. Таким образом, предлагаемая гидромеханическая трансм исси я позволяет повысить и адежность за счет снижения тепловой и динамической нагруженностей, увеличить ресурс, улучшить плавность трогания с места и реверсирования.

Фор,и ул а изобретения

Гидромеханическая трансмиссия транспортного средства, содержащая гидротрансформатор, ступенчатую коробку передач с фрикционами вкл!очения и систему управления. включающую в себя основной насос, кинематически связанный с веду!цим валом трансм иссии и гидравлически сообщенный всасывающей гидролинией с гпдробаком, а напорной гидролинией — с основной магистрал ью систем ы уира влени я, к которой подключен п!дрорасп редел птель управления фрикционами и через регулятор давления вход гидротра нсформ атора, выход которого сообщен с гидробаком через радиатор, дополнительный насос, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, дополнительный насос кинем ати чески соединен с выходным валом гидротрансформатора, причем всасывающая п!дролиния дополнительного насоса сообщена с напорной гидролинией основного насоса, причем система управления снабжена обратным клапаном, установленным в основной магистрали, вход которого подключен между всасывающей гидролинией дополнительного насоса и напорной гидролинией основного насоса, и двухпозиционным треxëèíåéным раси редел ителем, при этом первая л и ни я подключена к напорной гидрол инни дополнительного насоса, вторая линия сообщена с входом гидротрансформатора, а т рс тья ли и и я и l ! () с! в;! 51 lo l I I 3 я Г! о. О с т ь ! Одключены к основной магистрали системы управления между выходом обратного клапана и регулятором давления, при этом двухпозиционны!! трехли!!ейный распределитель выполнен с возможностью сообщения в первой позиции перьой линии со второй, а во второй пози!ии первой линии с третьей.

1299846

П7т./7

Жи

Составитель А. Барынов

Редактор T. Митейко Техред И. Верее Корректор A. Обручар

3а каз 816/16 Тираж 599 Г1одписнос

ВНИИГ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Рауьпская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4