Гідромеханічна передача

1 Гідромеханічна передача, що містить корпус, вхідний та вихідний вали, гідротрансформатор, автоматичну коробку передач, кінематично зв'язаний з вхідним валом акумулятор кінетичної енергії у вигляді маховика, гідромуфту, чотири муфти вільного ходу, сім керованих муфт, зубчатий механізм з проміжним колесом та зубчаті пари, при цьому гідротрансформатор включає зв'язане з вхідним валом насосне колесо, кінематично зв'язане з вихідним та вхідним валами турбінне колесо та зв'язані з корпусом за допомогою першої і другої муфти вільного ходу двоє реакторних коліс, вихідний вал за допомогою третьої муфти вільного ходу зв'язаний з турбінним колесом, яке у свою чергу за допомогою четвертої муфти вільного ходу зв'язане з вхідним валом, забезпечуючи одностороннє зворотне блокування вихідного вала з вхідним валом, перша керована муфта зв'язує турбінне колесо з насосним колесом для блокування гідротрансформатора, друга, третя, четверта керовані муфти за допомогою ВІДПОВІДНИХ зубчатих пар та п'ята керована муфта за допомогою зубчатого механізму з проміжним колесом зв'язують турбінне колесо з вихідним валом, утворюючи ВІДПОВІДНО ступінчаті механічні та реверсивну передачі автоматичної коробки передач, шоста керована муфта за допомогою ВІДПОВІДНИХ зубчатих пар і гідромуфти утворює гідромеханічний ланцюг, який зв'язує вхідний вал з маховиком, а сьома керована муфта за допомогою ВІДПОВІДНИХ зубчатих пар утворює механічний ланцюг, який зв'язує маховик з вхідним валом, яка відрізняється тим, що вона обладнана двома тахометрами, один із яких кінематично зв'язаний з веденим зубчатим колесом механічного ланцюга приводу маховика і призначений для здійснювання контролю за його обертами та визначання обертів маховика, а інший - кінематично зв'язаний з вхідним валом і призначений для здійснювання контролю за його обертами при синхронізації їх з обертами веденого зубчатого колеса приводу маховика у період включення керованої муфти механічного ланцюга Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний у приводах машин, володіючих великою шерційністю робочих органів, переважно у приводах швидкісних наземних транспортних засобів Найбільш близькою до винайденої за технічною суттю і досягаемому ефекту є гідромеханічна передача (ГМП), яка містить корпус, вхідний та вихідний вали, гідротрансформатор, автоматичну коробку передач, кінематично зв'язаний з вхідним валом акумулятор кінетичної енергії виконаний у вигляді маховика, гідромуфту, чотири муфти віль ного ходу (МВХ), сім керованих муфт, зубчатий механізм з проміжним колесом та зубчаті пари, при цьому гідротрансформатор включає зв'язане з вхідним валом насосне колесо, кінематично зв'язане з вихідним та вхідним валами турбінне колесо і двоє реакторних коліс, які зв'язані з корпусом за допомогою першої і другої МВХ, вихідний вал за допомогою третьої МВХ зв'язаний з турбінним колесом, яке у свою чергу за допомогою четвертої МВХ зв'язане з вхідним валом, забезпечуючи одностороннє зворотне блокування вихідного валу з вхідним валом, перша керована муфта зв'язує 2 Гідромеханічна передача за п 1, яка відрізняється тим, що передаточне число механічного ланцюга приводу маховика вибране із умови і £ Пн/Пв, Де і - передаточне число механічного ланцюга, Пн - максимальні оберти маховика, П в - максимальні оберти вхідного вала CO Ю Ю 55131 турбінне колесо з насосним колесом для блокування гідротрансформатора, друга, третя, четверта керовані муфти за допомогою ВІДПОВІДНИХ зубчатих пар та п'ята керована муфта за допомогою зубчатого механізму з проміжним колесом зв'язують турбінне колесо з вихідним валом, створюючи ВІДПОВІДНО ступінчаті механічні та реверсивну передачі автоматичної коробки передач, шоста керована муфта за допомогою ВІДПОВІДНИХ зубчатих пар і гідромуфти створює гідромеханічний ланцюг, який зв'язує вхідний вал з маховиком, а сьома керована муфта за допомогою ВІДПОВІДНИХ зубчатих пар створює механічний ланцюг, що зв'язує маховик з вхідним валом (Патент України №32731, F16H47/08, В60К17/18) Але у ВІДОМІЙ ГМП спостерігаються динамічні навантаження на її ланках під час включення муфти механічного ланцюга привода маховика, а також у неї відсутній контроль за обертами маховика, які при акумулюванні кінетичної енергії в деяких умовах праці передачі можуть намагатися перевищувати його розрахункові максимальні оберти з аварійною загрозою В основу винаходу покладене завдання удосконалення ГМП шляхом конструкційних доповнювань, забезпечуючих контроль за числом обертів вхідного валу та веденого зубчатого колеса механічного ланцюга привода маховика і здійснювання синхронізації обертів контролюруємих ланок у період включення керованої муфти механічного ланцюга Поставлене завдання вирішується тим, що запропонована ГМП обладнана двома тахометрами, один із яких кинематично зв'язаний з веденим зубчатим колесом механічного ланцюга привода маховика для здійснювання контролю за його обертами та визначання обертів маховика, а інший зв'язаний з вхідним валом для здійснювання контролю за його обертами, забезпечуючих їх синхронізацію з обертами веденого зубчатого колеса привода маховика у період включення керованої муфти механічного ланцюга Згідно винаходу передаточне число механічного ланцюга привода маховика вибране із умови і> Пм/Пв де і - передаточне число механічного ланцюга, Пм - максимальні оберти маховика, Пв - максимальні оберти вхідного валу Можливість синхронізації обертів вхідного валу з обертами веденого зубчатого колеса механічного ланцюга у період включення муфти останнього зменшує динамічне навантаження на ланках ГМП, що підвищує ДОВГОВІЧНІСТЬ останньої Завдяки можливості визначення обертів маховика шляхом помноження показників тахометра, який зв'язаний з веденим зубчатим колесом механічного ланцюга, на передаточне число останнього запобігаються випадки перевищення ним максимально можливих розрахункових обертів Суть запропонованого технічного рішення та принцип його роботи пояснюється кресленням, на якому схематично зображена ГМП ГМП містить корпус 1, вхідний 2 та вихідний З вали, гідротрансформатор, автоматичну коробку передач, кінематично зв'язаний з вхідним валом 2 акумулятор кінетичної енергії, виконаний у вигляді маховика 4, гідромуфту 5, чотири МВХ 6-9, сім керованих муфт 10 - 16, зубчатий механізм з проміжним колесом, складений колесами 17 - 19 та зубчаті пари, складеш колесами 20 - 36 При цьому гідротрансформатор включає зв'язане з вхідним валом 2 насосне колесо 37, кінематично зв'язане з вхідним та вихідним валами турбінне колесо 38 та двоє реакторних коліс 39 - 40, які зв'язані ВІДПОВІДНО за допомогою МВХ 6 і 7 з корпусом 1 Вихідний вал за допомогою МВХ 8 також зв'язаний з турбінним колесом 38, яке у свою чергу за допомогою МВХ 9 зв'язане з вхідним валом 2, забеспечуючи одностороннє зворотнє блокування вихідного валу з вхідним валом Керована муфта 10 зв'язує турбінне колесо 38 з насосним колесом 37 у період блокування трансформатора Керована муфта 11 за допомогою зубчатих коліс 1 9 - 2 2 зв'язує турбінне колесо 38 з вихідним валом З, створюючи першу понижену передачу автоматичної коробки передач Керована муфта 12 за допомогою зубчатих коліс 21 - 24 створює другу понижену передачу Керована муфта 13 за допомогою зубчатих коліс 25 - 27, 22 створює третю механічну передачу, передаточне число котрої рівно або більше одиниці Керована муфта 14 за допомогою зубчатого механізму з проміжним колесом 18 та зубчатої пари 22, 27 створює реверсивну передачу коробки передач Керована муфта 15 за допомогою зубчатих коліс 28 - 34 і гідромуфти 5 створює гідромеханічний ланцюг, який зв'язує вхідний вал 2 з маховиком 4, а керована муфта 16 за допомогою зубчатих коліс 33 - 36 створює механічний ланцюг, який зв'язує маховик 4 з вхідним валом 2 Описувана ГМП обладнана двома тахометрами 41 і 42, перший із яких кінематично зв'язаний з веденим зубчатим колесом 36 механічного ланцюга привода маховика 4 для здійснювання контролю за обертами колеса 36 та визначення обертів маховика 4, а другий - кінематично зв'язаний з вхідним валом 2 (або валом двигуна) для здійснювання контролю за його обертами при синхронізації їх з обертами веденого зубчатого колеса 36 у періоди включання керованої муфти 16 механічного ланцюга При цьому кінематичний зв'язок тахометрів 41 і 42 з ВІДПОВІДНИМИ ланками ГМП може бути виконаний за допомогою електричного або механічного привода Передаточне число механічного ланцюга привода маховика вибране із умови і > Пм/Пв, де і - передаточне число зубчатих коліс 33 36 механічного ланцюга, Пм - максимальні оберти маховика, Пв - максимальні оберти вхідного валу ГМП працює таким чином При підвищенні обертів вхідного валу 2 і наявності моменту опору на вихідному валу 3, а також при включеному перемикачу системи керування (не показана) ГМП, обертальний момент двигуна (не показаний) передається від вхідного валу 2 на насосне колесо 37 і збільшившись у 2 - 3 рази на колесах гідротрансформатора, передається від турбінного колеса 38 спочатку на першу понижену передачу автоматичної коробки передач При цьому обертальний момент турбінного колеса 38 передається через зубчаті колеса 19, 20, включену 55131 муфту 11 та зубчаті колеса 21, 22 на вихідний вал 3 і приводить останній до руху З підвищенням обертів вихідного валу 3 та зниженням на ньому моменту опору муфта 11 автоматично виключається, а муфта 12 другої пониженої передачі одночасно включається При цьому обертальний момент турбінного колеса 38 продовжує передаватися на вихідний вал 3 через зубчаті колеса 23, 24, муфту 12 та зубчаті колеса 21, 22 3 розгоном вихідного валу на другій передачі муфта 12 виключається, а муфта 13 третьої передачі включається для подальшої передачі моменту турбінного колеса 38 на вихідний вал через зубчаті колеса 25, 26, муфту 13 та зубчаті колеса 27, 22 Після подальшого разгону вихідного валу автоматично включається муфта 10, яка блокує колеса гідротрансформатора, для зменшення утрат передаваемої потужності Для гальмування вихідного валу 3 за допомогою маховика 4 спочатку включають керовану муфту 15, а потім приводний двигун переводять на режим холостого ходу, шляхом зменшення подачі палива При цьому обертальний момент, створений шерційністю робочих органів машини (не показані), передається від вихідного валу 3 на маховик 4 через МВХ 8, вал турбінного колеса 38, МВХ 9, вхідний вал 2, муфту 15, зубчаті колеса 28 - ЗО, гідромуфту 5 та зубчаті колеса 31 - 34, внаслідок чого маховик підвищує оберти, акумулюючи кінетичну енергію та гальмуючи вихідний вал Причому збільшення обертів маховика визначається по показникам тахометра 41 шляхом помноження обертів веденого зубчатого колеса 36 на передаточне число механічного ланцюга привода маховика Якщо при гальмуванні потрібна зупинка вихідного валу 3, тоді після припинення його сповільнювання муфту 15 виключають і продовжують гальмування за допомогою робочого гальма машини (не показане) При гальмуванні вихідного валу 3 в умовах руху транспортного засобу на довгих та крутих схилах доріг оберти маховика можуть намагатися перевищити розрахункові максимальні оберти, що фіксується збільшенням показників обертів на тахометрі 41 до величини для максимальних обертів вхідного валу 2 В цьому випадку муфту 15 виключають, припиняючи розгін маховика та попереджуючи аварійну загрозу, а приводний двигун переводять на режим гальма шляхом закриття випускної або впускної труби в залежності від типу двигуна, забезпечуючи подальше гальмування вихідного валу Для використання при пуску машини раніше акумульованої маховиком кінетичної енергії спочатку плавно підвищують оберти вхідного валу 2 за допомогою двигуна для синхронізації їх з обертами веденого зубчатого колеса 36, а коли показники тахометрів 41 і 42 співпадають між собою, включають керовану муфту 16 і одночасно переводять дизельний двигун на режим холостого ходу або визначено знижують навантаження карбюраторного двигуна При цьому обертальний момент маховика, який має великі оберти (20 - 50 тис хв 1) передається через зубчаті колеса 33 - 36, муфту 16, вхідний вал 2, колеса гідротрансформатора та одну із ступінчатих зубчатих передач на вихідний вал 3, здійснюючи подальший розгін робочих органів машини У міру витрачання маховиком кінетичної енергії його оберти зменшуються і настає період, коли зростання обертів вихідного валу припиняється, тоді муфту 16 виключають і одночасно підвищують навантаження двигуна, продовжуючи роботу машини з використанням енергії двигуна Завдяки здійснюванню синхронізації обертів вхідного валу 2 і веденого зубчатого колеса 36 за допомогою тахометрів 41 і 42 попереджуються динамічні навантаження на ланках ГМП у період включення керованої муфти 16, що дозволяє підвищити ДОВГОВІЧНІСТЬ ГМП Використання кінетичної енергії маховика, яка акумулюється на ньому в умовах гальмування транспортного засобу на схилах доріг, може здійснюватися безпосередньо у післягальмовий період, наприклад для подолання ПІДЙОМІВ доріг, шляхом включення муфти 16 і спільного тимчасового використання енергії маховика та двигуна Найбільш ефективно використовується кінетична енергія маховика спільно з енергією приводного двигуна для розгону вихідного валу при пуску машини В цьому випадку також спочатку плавно підвищують оберти вхідного валу 2 за допомогою двигуна і після зрівняння показників на тахометрах 41 і 42 включають муфту 16, а коли визначений запас кінетичної енергії маховика витрачається і зростання обертів вихідного валу 3 сповільнюється, тоді муфту 16 виключають, продовжуючи роботу машини лише за допомогою двигуна Завдяки спільному використанню енергії маховика і двигуна значно покращується вихідна моментна характеристика ГМП та пришвидшується розгін вихідного валу Таке виконання ГМП дозволяє підвищити її ДОВГОВІЧНІСТЬ за рахунок застосування двох тахометрів для здійснювання контролю за обертами ВІДПОВІДНИХ ланок передачі 55131 гг Фіг. Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24