Пневматична система автоматики мобільного енергетичного засобу

Пневматична система автоматики мобільного енергетичного засобу, що включає компресор з приводом і механізмом включення привода, акумулятор тиску з відвідною пневмолінією і підвідною, яка зв’язує його з компресором, відрізняється тим, що в ній додатково установлений чутливий елемент з пневмолінією, виконаний у вигляді діафрагми, периферійна частина якої закріплена нерухомо, а основа зв’язана з одним кінцем пружини, додатково установлена перша релейна ланка, відсікач повітря, виконаний у вигляді розподілювача з 30763 знаходяться в контакті, поверхонь гальмівного і нерухомого дисків. Все це погіршує роботу пневматичної системи, знижує точність підтримування нею необхідного тиску повітря в ресивері (акумуляторі), а також знижує надійність і довговічність, і є причиною обмеження області її використання. Таким чином, відома пневматична система автоматики мобільного енергетичного засобу за конструкцією має низьку динамічну точність роботи і обмежену область її використання. Для підвищення динамічної точності роботи і розширення області використання пропонується удосконалення пневматичної системи мобільно-енергетичного засобу, яке полягає в тому, що система додатково оснащається пневматичним чутливим елементом релейного типу, пневматичним виконавчим механізмом релейного типу і відсікачем повітря, який зв’язаний з виходами чутливого елемента і одним виходом виконавчого механізму, другий вихід якого з’єднаний з механізмом включення компресора. При цьому штокова порожнина діафрагми виконавчого механізму сполучується з порожниною акумулятора тиску через відсікач повітря, а безштокова порожнина діафрагми чутливого елемента - безпосередньо, відсікач повітря виконаний у вигляді циліндричної втулки з радіальним і осьовим отвором, в який установлюється золотник з осьовим і двома радіальними отворами, з можливістю переміщення в осьовому отворі циліндричної втулки і збіжності з її радіальним отвором одного з радіальних отворів золотника. Циліндрична втулка відсікача повітря через релейну ланку у вигляді упора, який взаємодіє з підпружиненим роликом, з’єднується зі штоком діафрагми виконавчого механізму, а золотник також через аналогічну релейну ланку - зі штоком діафрагми чутливого елемента таким чином, що при спрацюванні і переміщенні діафрагми чутливого елемента радіальний отвір золотника збіжиться з радіальним отвором циліндричної втулки, сполучуючи при цьому порожнину акумулятора тиску повітря через перший радіальний, осьовий, другий радіальний отвори золотника і радіальний отвір циліндричної втулки зі штоковою порожниною діафрагми виконаного механізму, чим забезпечується при спрацюванні виконавчого механізму переміщення його діафрагми, а разом з нею циліндричної втулки на величину, при якій відсікачем повітря роз'єднується штокова порожнина діафрагми виконавчого механізму з порожниною акумулятора тиску. При зворотному русі діафрагми чутливого елемента золотник відсікача переміщується з зворотному напрямку до збіжності його радіального отвору з радіальним отвором циліндричної втулки, чим і забезпечується сполучення штокової порожнини діафрагми виконавчого механізму з порожниною акумулятора тиску повітря. В результаті спрацювання релейної ланки чутливого елемента, штокова порожнина діафрагми виконавчого механізму через відсікач повітря сполучається з порожниною акумулятора тиску, що відповідає гранично допустимому максимальному тиску в ньому повітря, при якому останній при більшому перепаді тиску із акумулятора через відсікач різко поступить в штокову порожнину діафрагми виконавчого механізму, також різко перемістить її шток і зв’язаний з ним механізм відключення, рі зко відключаючи при цьому компресор від привода його обертання. У випадку зворотного переміщення діафрагми чутливого елемента, яке здійсняється при мінімально допустимому тиску повітря в акумуляторі, його порожнина через відсікач сполучується зі штоковою порожниною діафрагми виконавчого механізму, завдяки чому повітря із штокової порожнини діафрагми виконавчого механізму, яка має максимальний тиск і забезпечує положення діафрагми, що відповідає відключеному компресору, через збіжний при цьому радіальний отвір циліндричної втулки, радіальний перший, осьовий і радіальний другий отвір золотника відсікача, із-за більшого перепаду тиску, різко стравиться в порожнину акумулятора, також різко переміщуючи діафрагму, а разом з нею виконавчий механізм включення компресора в зворотному напрямку, забезпечуючи різке включення компресора. Тому в основу винаходу поставлено задачу підвищення динамічної точності роботи і розширення області використання пневматичної системи автоматики мобільно-енергетичного засобу з можливим ступінчастим як включенням, так і відключенням компресора від привода. Для вирішення даної задачі в запропонованій пневматичній системі автоматики мобільно-енергетичного засобу, яка включає компресор з приводом і механізмом включення привода, акумулятор тиску з відвідною пневмолінією і підвідною, що зв’язує його з компресором, відповідно до винаходу, суттєвими ознаками є додатково установлений чутливий елемент з пневмолінією, виконаний у вигляді діафрагми, периферійна частина якої закріплена нерухомо, а основа зв'язана з одним кінцем пружини, перша й релейна ланка, відсікач повітря, виконаний у вигляді розподілювача з пневмоканалом гнучкої і жорсткої пневмоліній, золотник якого з’єднаний з виходом першої релейної ланки, а пневмоканал через гнучку і жорстку пневмолінії сполучений з акумулятором тиску, а втулка відсікача - з перепускним отвором, гнучкою і жорсткою пневмолініями, з'єднана з додатково установленою другою релейною ланкою, виконавчим механізмом, виконаним у вигляді діафрагми, периферійна частина якої закріплена нерухомо, а основа зв’язана, з однієї сторони, з пружиною другої релейної ланки, а, з другої сторони, - з механізмом включення привода компресора, причому штокова порожнина діафрагми виконавчого механізму зв’язана з жорсткою пневмолінією відсікача, а безштокова порожнина діафрагми чутливого елемента пневмолінією - з акумулятором тиску, при цьому перша і друга релейні ланки виконані у вигляді штоків з пружинами і упорами, в які упираються ролики оснащені пружинами з регулювальними гвинтами. Технічна реалізація пневматичної системи дасть можливість запобігти виникненню автоколивань в системі автоматичного регулювання тиску повітря в акумуляторі, а також зменшити час фрикційного включення або виключення, а отже, фрикційного буксування, з'єднувальних фрикційних поверхонь механізму привода компресора, що в результаті підвищить динамічну точність роботи пневматичної системи, зменшить знос тертьових поверхонь механізму включення і відключення 2 30763 компресора і, тим самим, підвищить його надійність і довговічність, що загалом розширить область використання запропонованої системи. На представленому кресленні (фіг.) показано принципову схему пневматичної системи автоматики мобільного енергетичного засобу. Пневматична система автоматики мобільного енергетичного засобу вміщує штатний акумулятор 1 тиску повітря з підвідною 2 і відвідною до споживачів стисненого повітря пневмолінією 3, порожнина якого через пневмолінію 4 безпосередньо сполучається з безштоковою порожниною "А" чутливого елемента 5. Чутливий елемент 5 має діафрагму 6, периферійні ділянки якої за допомогою кришки 7 герметично з’єднанні з нерухомим корпусом 3, а основа 9 через сідло 10 - з одним кінцем пружин 11 і 12. Другий кінець пружини 12 впирається в корпус 8, а пружини 11 зв’язаний з релейною ланкою 13 у вигляді штока 14 з упором 15, поверненим нахилом до ролика 16, який взаємодіє з одним кінцем пружини 17. Другий кінець якої упирається в регулювальний гвинт 18. Ролик 16, пружина 17 і регулювальний гвинт 18 розміщені в напрямній 19, яка жорстко закріплена на корпусі 8 чутливого елемента. Шток 14 релейної ланки 13 зв’язаний із золотником 20 відсікача повітря 21, що переміщується в осьовому отворі його циліндричної втулки 22. Золотник 20 має перший радіальний "В", осьовий "С" і другий радіальний "D" отвори. Радіальний отвір "D" за допомогою гнучкої 23 і жорсткої 24 пневмоліній сполучається з порожниною акумулятора 1 тиску повітря. Втулка 22 має радіальний отвір "Е", який за допомогою гнучкої 25 і жорсткої 26 пневмоліній сполучається із штоковою порожниною "F" виконавчого механізму 27. Механізм 27 вміщує діафрагму 28, периферійні ділянки якої герметично, за допомогою кришки 29, з’єднані з нерухомим спільним корпусом 8, а основа 30 через сідло 31 - з одним кінцем пружин 32 і 33. Другий кінець пружини 33 впирається в корпус8, а пружини 32 - зв’язаний з релейною ланкою 34 виконавчого механізму у вигляді штока 35 з упором 36, поверненим нахилом до ролика 37, який взаємодіє з одним кінцем пружини 38, другий кінець якої упирається в регулювальний гвинт 39, ролик 37, пружина 38 і регулювальний гвинт 39 розміщені в напрямній 40, яка жорстко закріплена на загальному корпусі 8 виконавчого механізму. Шток 36 релейної ланки 34 виконавчого механізму зв’язаний з циліндричною втулкою 22 відсікача повітря 21. В порожнині "F" установлений вихідний шток 41, з’єднаний одним кінцем з основою 30 діафрагми 28, а протилежним кінцем - з витискним підшипником 42 механізму 43 включення привода компресора. Для забезпечення герметичності в порожнині "F" до штока одним кінцем приєднаний еластичний чохол 44, другий кінець якого зв’язаний з корпусом 8 виконавчого механізму. На вихідному штоку 41 установлена зворотна пружина 45 таким чином, що її один кінець з’єднаний через сідло 46 зі штоком, а другий кінець через сідло 47 - з корпусом 8. Витискний підшипник 42 взаємодіє з веденим диском 48, який установлений з можливістю осьового переміщення на валу 49 компресора 50. Диск 48 через фрикційні поверхні з’єднуються з ведучим диском 51, який вільно посаджений на вал 49, і за допомогою клинопасової передачі 52 обертає вал компресора 49 від первинного двигуна внутрішнього згоряння мобільно-енергетичного засобу. Принцип дії пневматичної системи такий. При довгочасно непрацюючому двигуні внутрішнього згоряння мобільно-енергетичного засобу також не працює компресор 50, і тиск повітря в його акумуляторі 1 і в порожнинах "А" чутливого елемента 5 і "F" виконавчого механізму 27 дорівнює тиску повітря оточуючого середовища. В цьому випадку зворотна пружина 45 через шток 41 і підшипник 42 притискає ведений 48 до ведучого диска 51, забезпечуючи через клинопасову передачу 52 постійно включеним привод колінчастого вала 49 компресора 50 з двигуном внутрішнього згоряння. Після запуску двигуна і при його роботі стиснене повітря із компресора 50 пневмолінією 2 підводиться до акумулятора 1, підвищуючи в ньому тиск. При цьому стиснене повітря із акумулятора 1 через жорстку 24 і гнучку пневмолінію 23 поступає в отвори "В", "С" і “D” золотника 20, однак із-за незбіжності отворів "В" золотника 20 з отвором "Е" втулки 22 дальше відсікача 21 не поступає, а через пневмолінію 4 поступає в порожнину "А" чутливого елемента 5, підвищуючи в ньому тиск. Ролик 16 релейної ланки 13 під дією пружини 17 упирається в упор 15 і, незважаючи на податливість пружин 11 і 12 від дії діафрагми 6 утримує шток 14 і зв’язаний з ним золотник 20 відсікача 21 у вихідному положенні. З мірою підвищення тиску повітря в порожнині "А" чутливого елемента 5 до відповідної величини, яка складає, наприклад 90% від гранично допустимого його величини і що відповідає лівому положенню діафрагми 6, пропорційно переміщенню, вона під дією дисбалансу сил атмосферного тиску і надлишкового тиску повітря в порожнині "А", стискуючи пружини 11 і 12, а також долаючи зусилля пружини 17, що діє на ролик 16, буде разом з пружинами 11 і 12 перемішуватися вліво. Таким чином, протягом періоду подачі повітря в акумулятор 1, а отже, і в порожнину "А" чутливого елемента 5 до відповідного в них тиску, ролик 16 переміщується по всій нахиленій поверхні упора 15, однак не в змозі перейти на його протилежну сторону. В цьому випадку перепускні отвори відсікача 21 перекриті, і повітря із акумулятора через нього в порожнину "F" виконавчого механізму 27 не поступає. Як тільки тиск повітря в акумуляторі 1 і порожнині "А" досягне свого гранично допустимого максимального значення від подальшої його подачі компресором 50, збільшується ще більше дисбаланс сил, що діють на діафрагму 6, яка подолавши остаточне зусилля пружини 17, ще додатково переміститься вліво і стисне пружини 11 і 12 на таку величину, що ролик 16 переміститься на протилежну (зворотну) сторону упора 15. В результаті цього додаткового переміщення діафрагми 6 і зв’язаного з нею через пружину 11 і шток 14 золотника 20, його отвір "В" співпадає з отвором "Е" втулки 22 і стиснене повітря із акумулятора 1 через жорстку 24 і гнучку пневмолінію 23, отвори "В", "С" і "D" золотника 20, отвір "Е" втулки 22, гнучку 25 і 3 30763 жорстку пневмолінію 26 різко буде поступати в порожнину "F" виконавчого механізму 27, різко підвищуючи в ній тиск повітря. Від виникаючого при цьому дисбалансу сил, надлишкового тиску в порожнині "F" і атмосферного повітря діафрагма 28 виконавчого механізму 27, додаючи зусилля зворотній пружині 45 буде переміщуватися вправо, стискуючи пружини 32 і 33 другої релейної ланки 34 до тих пір, поки її зусилля не досягне такої величини, при якій упор 36, долаючи зусилля пружини 38, відведе ролик 37 настільки, що він перейде на протилежну (зворотн) сторону упора 36. В результаті діафрагма 28 через пружину 32 і шток 35 різко перемістить втулку 22 відсікача 21 вправо, також різко відсікаючи поступлення повітря із акумулятора 1 через пневмолінії 24 і 23, отвори "В", "С", "D" і "Е" відсікача 21, пневмолінії 25 і 26 в порожнину "F" виконавчого механізму 27. При цьому різне переміщення діафрагми 28 вправо і утримування її в цьому положенні, наявність в ній різко відсіченного при допустимому тиску повітря, а також дією на ролик 37 упора 36 забезпечить, шляхом різкого стиску зворотної пружини 45,через шток 41 і підшипник 40, також різке відведення веденого 48 від ведучого диска 51, а отже, різке відключення приводу компресора 50 від двигуна внутрішнього згоряння. Таким чином, при відключеному приводі компресора 50 в порожнині "F" незмінним зберігається перекритий відсікачем 21, гранично допустимий максимальний тиск повітря, а в акумуляторі 1 і в решті сполучених з ним порожнин запропоновано системи, в момент відключення компресора тиск залишиться гранично допустимим, а дальше буде зменшуватися. З мірою витрати повітря із акумулятора 1 на споживачі тиск в ньому і в порожнині "А" чутливого елемента 5 буде зніжуватись. При цьому ролик 16 релейної ланки 13 під дією пружини 17 впирається в упор 15 і, незважаючи на податливість пружини 11 від дії на неї від пружини 12 діафрагми 6, продовжує утримувати шток 14 і зв’язаний з ним золотник 20 відсікача 21 в перекритому їх отвори положенні. З пониженням тиску повітря в порожнині "А" чутливого елемента 5 до відповідної величини, яка складає, наприклад, 40% від гранично допустимого його значення і яка відповідає правому положенню діафрагми 6, пропорціонально ходу, вона під дією пружини 12, дисбалансу сил атмосферного тиску і надлишкового тиску повітря в порожнині "А", розтягуючи пружину 11, а також долаючи зусилля пружини 12, що діє на ролик 16 буде разом з пружинами 11 і 12 переміщуватися вправо. Таким чином, протягом періоду витрати повітря із акумулятора 1, а отже, і із порожнини "А" чутливого елемента 5 до певного в них тиску, ролик 16 переміщується по всій нахиленій поверхні упора 15, однак не в змозі перейти на його протилежну сторону. В цьому випадку перепускні отвори відсікача 21 залишаються перекритими і повітря із порожнини "F" виконавчого механізму 27 в акумулятор не поступає, забезпечуючи відключеним компресор 50. Як тільки тиск повітря в акумуляторі 1 із порожнині "А" досягне свого гранично допустимого мінімального значення, від продовжуючої його ви трати на споживачі, збільшується ще дисбаланс сил, діючих на діафрагму 6, яка від дії пружини 12, подолавши остаточне зусилля пружини 17, ще додатково переміститься вправо і розтягне пружину 11 на таку величину, що ролик 16 переміститься на протилежну (зворотну) сторону упора 15. В результаті цього допоміжного переміщення діафрагми 6 і зв'язаного з нею через пружину 11 шток 14 золотника 20 його отвір "В" збігається з отвором "Е" втулки 22 і стиснене повітря із порожнини "F" виконавчого механізму 27 через жорстку 26 і гнучку 24 пневмолінії, отвір "Е" втулки 22, отвори "В", "С" і "D" золотника 20, гнyчку 23 і жорстку 24 пневмолінії різко поступить в порожнину акумулятора 1, різко знижуючи в ній тиск повітря. Від виникаючого дисбалансу сил, надлишкового тиску в порожнині "F" і атмосферного тиску, а також під дією зворотних пружин 33 і 45, діафрагма 28 виконавчого механізму 27 буде різко переміщуватися вліво, розтягуючи пружину 32 другої релейної ланки 34 до тих пір, поки її зусилля не досягне такої величини, при якій упор 36, подолавши зусилля пружини 38, відведе ролик 37 настільки, що він перейде на протилежну (зворотну) сторону упора 36. В результаті діафрагма 28 через пружину 32 і шток 35 різко перемістить втулку 22 відсікача 21 вліво, також різко відсікаючи поступлення повітря із порожнини "F" виконавчого механізму 27 через пневмолінії 25 і 26, отвори "В", "С", "D" і "Е" відсікача 21 і пневмолінії 24 і 23 в акумулятор 1. При цьому різке переміщення діафрагми 20 вліво і утримування її в цьому положенні, наявність в ній різко відсіченого при допустимому мінімальному тиску повітря, а також дія на ролик 37 упора 36, забезпечить шляхом різкого відтискання зворотних пружин 33 і 45, через шток 41 і підшипник 42, також різке введення в зачеплення відомого 48 і ведучого 51, а отже, різке включення привода компресора 50 для обертання його від двигуна внутрішнього згоряння. Таким чином, при включеному приводі компресора 50 в порожнині "F" незмінним зберігається перекритий відсікачем 21, гранично допустимий мінімальний тиск повітря, який забезпечує надійне включення привода, а в акумуляторі 1 і в решті сполучених з ним порожнин пневматичної системи, в момент включення компресора тиск зберігатиметься мінімально допустимим, а дальше буде збільшуватись від поступаючого в них від компресора 50 повітря. Як при досягненні граничне допустимого максимального, так і мінімального тиску повітря в акумуляторі 1 запропонованої пневматичної системи, завдяки дії двох релейних ланок і зв’язаного з ними відсікача повітря, відповідно, включення і відключення привода компресора 50 буде здійснюватися ступінчасто, що забезпечить при підключенні різке відведення, а при включенні - введення в зачеплення фрикційних поверхонь відомого і ведучого дисків привода і, тим самим, вилучить можливі автоколивання в перехідних процесах, підвищивши динамічну точність регулювання тиску повітря в пневматичному акумуляторі мобільноенергетичного засобу, а також надійність і довговічність привода компресора. Настройка релейних ланок 13 і 34 на необхідний тиск спрацювання здійснюється, відповідно, 4 30763 регулювальними гвинтами 18 і 39. Так, при вгвинчуванні їх у відповідні напрямні 19 і 40 тиск спрацювання збільшується, при вигвинчуванні – зменшується. Запропонована пневматична система автоматики мобільного енергетичного засобу, виконана у вигляді окремої приставки, тому може бути використана на двигунах внутрішнього згоряння мобільного енергетичного засобу, які серійно випускаються, без істотних змін їх базової конструкції, а також на таких, що розробляються заново. Використання запропонованої пневматичної системи автоматики мобільного енергетичного засобу у порівнянні з уже відомими, дасть можливість: - підвищити динамічну точність підтримування потрібного тиску повітря в акумуляторі і в усій пневматичній системі мобільного енергетичного засобу; - підвищити динамічну точність функціонування споживачів стисненого повітря мобільного енергетичного засобу; - збільшити строк служби компресора; - підвищити довговічність і надійність взаємодіючих тертьових поверхонь веденого і ведучого дисків і в цілому всього привода компресора; - підвищити економію палива первинного двигуна внутрішнього згоряння мобільного енергетичного засобу за рахунок відключення компресора; - підвищити середню експлуатаційну потужність двигуна внутрішнього згоряння мобільного енергетичного засобу за рахунок відключення компресора; - підвищити середню експлуатаційну швидкість руху мобільного енергетичного засобу і тим самим маневреність і виробність; - покращити умови праці водія за рахунок вилучення шуму, пов’язаного з роботою компресора і запобіжного клапана; - зменшити аварійність мобільно-енергетичних засобів завдяки підвищення надійності роботи запропонованої пневматичної системи автоматики, що загалом дасть народному господарству певний економічний ефект. Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5