Способ работы и устройство гидравлического привода транспортного средства

Способ работы и устройство гидравлического привода транспортного средства

Реферат

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в транспортных средствах для повышения их КПД, улучшения топливной экономичности и снижения вредных выбросов в атмосферу.

Примером реализации гидравлической объемной трансмиссии может служить трансмиссия экспериментального автобуса ТК-115, выпущенного фирмой "Теодор Клятте" (ФРГ) (В.М.Токаренко. Гидропривод и гидрооборудование автотранспортных средств. К.: Лыбидь, 1991, с.212-213). Мощность силового агрегата 125 кВт, максимальная скорость автобуса 125 км/час. Регулируемый гидронасос состыкован с рядным шестицилиндровым дизелем. Рабочая жидкость от насоса поступает по стальным трубопроводам и гибким рукавам к гидромоторам, размещенным вместе с тормозными барабанами и тормозными механизмами в каждом из четырех колес. Для изменения крутящего момента гидромоторов применен центробежный регулятор, механизм которого изменяет подачу гидронасоса от нуля до максимума путем поворота специального золотника на угол от 0 до 90°. Система регулирования обеспечивает стабильную нагрузку силового агрегата автобуса. Регулируемый гидронасос работает либо при малой подаче и высоком давлении, либо при большой подаче и низком давлении, в зависимости от скорости движения автобуса. Задний ход обеспечивается гидрораспределителем, переключающим всасывающие и нагнетательные трубопроводы. Трубопроводы трансмиссии имеют ребра для охлаждения рабочей жидкости.

Известна трансмиссия автомобиля с гидрообъемной передачей (В.Г.Некрасов. Трансмиссия автомобиля: механика или гидравлика // Автомобильная промышленность. 2001, №2, с.10-13), которая выбрана в качестве прототипа. Устройство этой трансмиссии и способ ее работы позволяют работать двигателю только на экономичных режимах, а автомобилю плавно трогаться с места и интенсивно разгоняться без пауз в передаче мощности ведущим колесам, при этом продлевается ресурс двигателя, повышается проходимость автомобиля и его топливная экономичность. Эта трансмиссия состоит из регулируемого гидронасоса на двигателе и нерегулируемых реверсивных обратимых в гидронасосы двигателей на колесах, которые соединены нагнетательным и сливным трубопроводами через главный распределитель. Маслорадиатор подключен к сливному трубопроводу. Масляный бак соединен трубопроводами с аккумулятором и главным распределителем, а сливным трубопроводом со всасывающим патрубком нерегулируемого насоса и маслорадиатором. Производительность гидронасоса на двигателе регулируется рычагом управления.

При движении автомобиля вперед рычаг управления переводится в положение "движение", шайба наклоняется, гидронасос перекачивает масло по системе. Под действием создаваемого им давления роторы гидродвигателей вращаются, вращая колеса. Скорость вращения определяется частотой вращения коленчатого вала двигателя и углом наклона шайбы гидронасоса.

При торможении автомобиля рычаг управления переводится в положение "аккумулирование". Двигатель начинает работать в режиме холостого хода, угол наклона шайбы становится равным нулю, тяговые гидродвигатели переводятся в режим работы гидронасосов. Они забирают масло из бака и через обратный клапан закачивают его в аккумулятор, сжимая там воздух. Давление нарастает плавно, поэтому столь же плавно увеличивается и усилие торможения. При движении вперед этот аккумулятор разряжается, передавая свою энергию колесам автомобиля.

При движении задним ходом рычаг управления переводится в положение "реверс", при котором подающая магистраль становится сливной, а сливная - подающей. Роторы гидродвигателей вращаются в противоположную сторону, обеспечивая движение задним ходом.

Основными недостатками прототипа являются высокая стоимость агрегатов, сравнительно низкий КПД при работе на малых скоростях и нагрузках, повышенный шум при больших скоростях и нагрузках, а также необходимость в специальной системе автоматического управления.

Целью изобретения является повышение топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания транспортного средства и увеличение его ресурса, а также снижение вредных выбросов в атмосферу.

Поставленная задача решается тем, что в способе работы гидравлического привода подают рабочую жидкость из бака в гидродвигатели реверсивные, обратимые в гидронасосы по подающим трубопроводам, и сливают эту жидкость из них в этот бак по сливным трубопроводам через охладитель жидкости при движении транспортного средства вперед, при его торможении подают рабочую жидкость по трубопроводам из бака через охладитель жидкости обращенными гидронасосами из реверсивных гидродвигателей в аккумулятор пневмогидравлический и при движении назад подают рабочую жидкость по сливным, а сливают по подающим трубопроводам, при этом закрывают электромеханические запорные устройства на сливных трубопроводах и трубопроводах, соединяющих подающие трубопроводы с баком и аккумулятором пневмогидравлическим, а открывают на подающих трубопроводах и трубопроводах, соединяющих бак со сливными трубопроводами при движении транспортного средства вперед, при его торможении закрывают электромеханические запорные устройства на подающих и сливных трубопроводах, соединяющих бак с подающими трубопроводами, а открывают на трубопроводах, соединяющих аккумулятор пневмогидравлический с подающими трубопроводами и бак со сливными трубопроводами, при движении транспортного средства назад закрывают электромеханические запорные устройства на подающих трубопроводах и на трубопроводах, соединяющих бак со сливными трубопроводами, аккумулятор пневмогидравлический с подающими трубопроводами, а открывают на сливных трубопроводах и трубопроводах, соединяющих бак с подающими трубопроводами. Кроме того, в предложенном способе изменяют количество проходящей рабочей жидкости через электромеханическое запорно-регулирующее устройство по трубопроводу, соединяющему нагнетательный патрубок гидронасоса со всасывающим, в зависимости от режима работы транспортного средства. Кроме того, подают рабочую жидкость при работе двигателя внутреннего сгорания гидронасосом через электромеханическое запорно-регулирующее устройство по подводящему трубопроводу в гидродвигатель масляного насоса, а сливают ее из этого двигателя по отводящему трубопроводу в бак, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через это запорно-регулирующее устройство по температуре масла на выходе из двигателя внутреннего сгорания. Причем в предложенном способе подают рабочую жидкость в гидродвигатель водяного насоса, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через электромеханическое запорно-регулирующее устройство по температуре охлаждающего теплоносителя, выходящего из двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, подают рабочую жидкость в гидродвигатель компрессора, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через электромеханическое запорно-регулирующее устройство по давлению нагнетания воздуха этим компрессором. Кроме того, в предложенном способе подают рабочую жидкость в гидродвигатель генератора, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через электромеханическое, запорно-регулирующее устройство по частоте вращения ротора генератора. Причем подают рабочую жидкость в гидродвигатель вентилятора, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через электромеханическое запорно-регулирующее устройство по температуре охлаждающего теплоносителя, поступающего в двигатель внутреннего сгорания. Кроме того, подают рабочую жидкость в гидродвигатели топливных насосов высокого и низкого давления, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через электромеханические запорно-регулирующие устройства по давлению топлива в трубопроводах высокого и низкого давления соответственно.

Устройство гидравлического привода транспортного средства содержит гидродвигатели реверсивные, обратимые в гидронасосы, установленные на колесах, подающие и сливные трубопроводы, соединенные с этими гидродвигателями, аккумулятор пневмогидравлический, подключенный к подающему трубопроводу через редукционный клапан, а также охладитель жидкости, расположенный на сливном трубопроводе, при этом его гидродвигатели реверсивные, обратимые в гидронасосы, соединены с гидронасосом двигателя внутреннего сгорания, подающими и сливными трубопроводами, на которых установлены электромеханические запорные устройства, они еще расположены на трубопроводах, соединяющих бак с подающими и сливными трубопроводами, а также аккумулятор пневмогидравлический с подающими трубопроводами, при этом всасывающий патрубок гидронасоса подключен к баку трубопроводом, подающие и сливные трубопроводы соединены с баком трубопроводами, на которых установлены электромеханические запорные устройства, а охладитель жидкости подключен к потребителю теплоты.

Всасывающий и нагнетательный патрубки гидронасоса соединены трубопроводом, на котором установлено электромеханическое запорно-регулирующее устройство.

Нагнетательный патрубок гидронасоса соединен с распределительным коллектором, к которому подключены трубопроводами гидродвигатели масляного и водяного насосов, компрессора, электрогенератора, вентилятора, а также топливных насосов высокого и низкого давления, на этих трубопроводах установлены электромеханические запорно-регулирующие устройства температуры масла и охлаждающего теплоносителя на выходе из двигателя внутреннего сгорания, частоты вращения ротора электрогенератора, температуры охлаждающего теплоносителя на входе в двигатель внутреннего сгорания и давления топлива в трубопроводах высокого и низкого давления соответственно, при этом выпускные патрубки этих гидродвигателей соединены с баком сливным трубопроводом.

Узлы управления двигателя внутреннего сгорания, электромеханические запорные устройства и электромеханические запорно-регулирующие устройства, а также датчики температуры масла и воды, давления воздуха и топлива, частоты вращения электрогенератора и двигателя внутреннего сгорания соединены с пультом или панелью управления электросвязями.

На чертеже показана принципиальная схема устройства и способа работы гидравлического привода транспортного средства.

Устройство гидравлического привода транспортного средства содержит гидроднасос 1, соединенный механической связью с двигателем внутреннего сгорания 2, а также гидродвигатели реверсивные, обратимые в гидронасосы 3, установленные на колесах 4 транспортного средства. Гидронасос 1 и эти гидродвигатели 3 соединены подающими 5 и сливными 6 трубопроводами, на которых установлены электромеханические запорные устройства 7 и 8, соединенные электросвязями с пультом или панелью управления 9. Кроме этого, к сливному трубопроводу 6 подсоединен охладитель жидкости 10, а к этому охладителю подключен потребитель теплоты 11. Нагнетательный патрубок гидронасоса 1 соединен с всасывающим патрубком этого насоса трубопроводом 12, на котором установлено электромеханическое запорно-регулирующее устройство 13 для регулирования производительности этого насоса. Всасывающий патрубок гидронасоса соединен еще с баком 14 впускным трубопроводом 15. Бак 14 соединен с подающим трубопроводом 5 трубопроводом 16, на котором расположено электромеханическое запорное устройство 17, а также со сливным трубопроводом 6 трубопроводом 18, на котором установлено электромеханическое запорное устройство 19. Аккумулятор пневмогидравлический 20 соединен с подающим трубопроводом 5 посредством трубопровода 21, на котором установлено электромеханическое запорное устройство 22, а также соединен с баком 14 трубопроводом 23, на котором установлен редукционный клапан 24. К нагнетательному патрубку гидронасоса 1 подключен еще распределительный коллектор 25, к которому подключены гидродвигатели 26, 27, 28, 29, 30, 31 и 32 насосов масляного 33, водяного 34, компрессора 35, генератора 36, вентилятора 37, насосов низкого и высокого давления 38 и 39 соответственно трубопроводами 40, 41, 42, 43, 44, 45 и 46, на которых установлены электромеханические запорно-регулирующие устройства 47, 48, 49, 50, 51, 52 и 53. Отводящие патрубки этих гидродвигателей соединены с баком посредством сливного трубопровода 54. Все электромеханические запорные и запорно-регулирующие устройства, а также узлы управления двигателя соединены с пультом или панелью управления 9.

Способ работы гидравлического привода транспортного средства осуществляют следующим образом. При движении автомобиля вперед гидронасос 1 забирает рабочую жидкость из бака 14 и нагнетает ее по подающим трубопроводам 5 через открытые электромеханические запорные устройства 7 в гидродвигатели реверсивные, обратимые в гидронасос 3, при закрытых электромеханических запорных устройствах 8, 17 и 22. Эти гидродвигатели вращают колеса 4. Отработавшая рабочая жидкость в гидродвигателях 3 сливается в бак 14 по сливным трубопроводам 6 через охладитель жидкости 10, а также по трубопроводу 18 через открытое электромеханическое запорное устройство 19. Теплота, выделяющаяся в теплообменнике, при прохождении рабочей жидкости передается теплоносителю, циркулирующему через потребитель теплоты. Количество рабочей жидкости, подаваемой в эти гидродвигатели гидронасосом 1, регулируемым изменениями режима работы двигателя внутреннего сгорания 2, а также количество проходящей рабочей жидкости из нагнетательного патрубка во всасывающий гидронасоса 1 по трубопроводу 12 через электромеханическое запорно-регулирующее устройство 13, связанное с пультом или панелью управления 9 электросвязью. При работе гидронасоса 1 подается еще рабочая жидкость в гидродвигатели масляного и водяного насосов 26 и 27, компрессора 28, генератора 29, вентилятора 30, топливных насосов высокого и низкого давления 31 и 32 через распределительный коллектор 25 по трубопроводам 40, 41, 42, 43, 44, 45 и 46, на которых установлены электромеханические запорно-регулирующие устройства 47, 48, 49, 50, 51, 52 и 53 соответственно, эти запорно-регулирующие устройства изменяют количество подаваемой рабочей жидкости в гидродвигатели 26, 27, 28, 29, 30, 31 и 32 в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания по сигналам, поступающим по электросвязям с пульта или панели управления. Сливается отработанная рабочая жидкость из этих электродвигателей по сливному трубопроводу 54.

При торможении транспортного средства гидродвигатели реверсивные, обратимые в гидронасосы 3, начинают работать в режиме гидронасоса, открываются электромеханические запорные устройства 22 и 19, а закрываются 7, 8 и 17, рабочая жидкость начинает поступать из бака 14 по трубопроводу 18 через электромеханическое запорное устройство 19, по сливному трубопроводу 6 через охладитель жидкости 10, по подающему трубопроводу 5 и трубопроводу 21 через электромеханическое запорное устройство 22 в аккумулятор пневмогидравлический 20. При достижении предельно-допустимого давления рабочей жидкости в этом аккумуляторе открывается редукционный клапан 24 и перепускает эту жидкость в бак 14. При движении транспортного средства опять вперед заряженный пневмогидравлический аккумулятор разряжается через гидродвигатели реверсивные, обратимые в гидронасосы 3, при этом рабочая жидкость, проходя через них, поступает опять в бак 14 по сливному трубопроводу 6 и трубопроводу 18 при открытом электромеханическом запорном устройстве 19.

При движении транспортного средства назад закрываются электромеханические запорные устройства 7, 19 и 22, а открываются 8 и 17. Рабочая жидкость начинает поступать под действием гидронасоса 1 по сливному трубопроводу 6 через открытые электромеханические запорные устройства 8 по сливным трубопроводам 6 в гидродвигатели реверсивных, обратимых гидронасосов 3, которые начинают вращать колеса транспортного средства в противоположном направлении и двигать автомобиль назад. Сливается отработанная рабочая жидкость из этих гидродвигателей по подающим трубопроводам 5, по трубопроводу 16 через открытое электромеханическое запорное устройство 17 в бак 14.

Преимущества разработанных способа и устройства по сравнению с аналогами и прототипом заключается в повышении топливной экономичности двигателя внутреннего сгорания транспортного средства и увеличения его моторесурса, а также в снижении вредных выбросов в атмосферу.

1. Способ работы гидравлического привода транспортного средства, включающий подачу рабочей жидкости из бака в гидродвигатели реверсивные, обратимые в гидронасосы, по подающим трубопроводам и слив этой жидкости из них в этот бак по сливным трубопроводам через охладитель жидкости при движении транспортного средства вперед, при его торможении подают рабочую жидкость по трубопроводам из бака через охладитель жидкости обращенными гидронасосами из реверсивных гидродвигателей в аккумулятор пневмогидравлический и при движении назад подают рабочую жидкость по сливным, а сливают по подающим трубопроводам, отличающийся тем, что закрывают электромеханические запорные устройства на сливных трубопроводах и трубопроводах, соединяющих подающие трубопроводы с баком и аккумулятором пневмогидравлическим, а открывают на подающих трубопроводах и трубопроводах, соединяющих бак со сливными трубопроводами при движении транспортного средства вперед, при его торможении закрывают электромеханические запорные устройства на подающих и сливных трубопроводах, соединяющих бак с подающими трубопроводами, а открывают на трубопроводах, соединяющих аккумулятор пневмогидравлический с подающими трубопроводами и бак со сливными трубопроводами, при движении транспортного средства назад закрывают электромеханические запорные устройства на подающих трубопроводах и на трубопроводах, соединяющих бак со сливными трубопроводами, аккумулятор пневмогидравлический с подающими трубопроводами, а открывают на сливных трубопроводах и трубопроводах, соединяющих бак с подающими трубопроводами.

2. Способ по п.1 отличающийся тем, что измеряют количество рабочей жидкости, проходящей через электромеханическое запорно-регулирующее устройство по трубопроводу, соединяющему нагнетательный патрубок гидронасоса с всасывающим, в зависимости от режима работы транспортного средства.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подают рабочую жидкость при работе двигателя внутреннего сгорания гидронасосом через электромеханическое запорно-регулирующее устройство по подводящему трубопроводу в гидродвигатель масляного насоса, а сливают ее из этого двигателя по отводящему трубопроводу в бак, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через это запорно-регулирующее устройство по температуре масла на выходе из двигателя внутреннего сгорания.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что подают рабочую жидкость в гидродвигатель водяного насоса, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через электромеханическое запорно-регулирующее устройство по температуре охлаждающего теплоносителя, выходящего из двигателя внутреннего сгорания.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что подают рабочую жидкость в гидродвигатель компрессора, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через электромеханическое запорно-регулирующее устройство по давлению нагнетания воздуха за этим компрессором.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что подают рабочую жидкость в гидродвигатель генератора, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через электромеханическое запорно-регулирующее устройство по частоте вращения ротора генератора.

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что подают рабочую жидкость в гидродвигатель вентилятора, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через электромеханическое запорно-регулирующее устройство по температуре охлаждающего теплоносителя, поступающего в двигатель внутреннего сгорания.

8. Способ по п.3, отличающийся тем, что подают рабочую жидкость в гидродвигатели топливных насосов высокого и низкого давления, при этом изменяют количество проходящей рабочей жидкости через электромеханические запорно-регулирующие устройства по давлению топлива в трубопроводах высокого и низкого давления соответственно.

9. Устройство гидравлического привода транспортного средства, содержащее гидродвигатели реверсивные, обратимые в гидронасосы, установленные на колесах, подающие и сливные трубопроводы, соединенные с этими гидродвигателями, аккумулятор пневмогидравлический, подключенный к подающему трубопроводу через редукционный клапан, а также охладитель жидкости, расположенный на сливном трубопроводе, отличающееся тем, что его гидродвигатели реверсивные, обратимые в гидронасосы, соединены с гидронасосом двигателя внутреннего сгорания подающими и сливными трубопроводами, на которых установлены электромеханические запорные устройства, они еще расположены на трубопроводах, соединяющих бак с подающими и сливными трубопроводами, а также аккумулятор пневмогидравлический с подающими трубопроводами, при этом всасывающий патрубок гидронасоса подключен к баку трубопроводом, подающие и сливные трубопроводы соединены с баком трубопроводами, на которых установлены электромеханические запорные устройства, а охладитель жидкости подключен к потребителю теплоты.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что всасывающий и нагнетательный патрубки гидронасоса соединены трубопроводом, на котором установлено электромеханическое запорно-регулирующее устройство.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что патрубок нагнетательный гидронасоса соединен с распределительным коллектором, к которому подключены трубопроводами гидродвигатели масляного и водяного насосов, компрессора, электрогенератора, вентилятора, а также топливных насосов высокого и низкого давления, на этих трубопроводах установлены электромеханические запорно-регулирующие устройства температуры масла и охлаждающего теплоносителя на выходе из двигателя внутреннего сгорания, частоты вращения ротора электрогенератора, температуры охлаждающего теплоносителя на входе в двигатель внутреннего сгорания и давления топлива в трубопроводах высокого и низкого давления соответственно, при этом выпускные патрубки этих гидродвигателей соединены с баком сливным трубопроводом.

12. Устройство по п.9 или 11, отличающееся тем, что узлы управления двигателя внутреннего сгорания, электромеханические запорные устройства и электромеханические запорно-регулирующие устройства, а также датчики температуры масла и воды, давления воздуха и топлива, частоты вращения электрогенератора и двигателя внутреннего сгорания соединены с пультом управления электросвязями.