Гидропривод самоходной машины

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Королькевич Александр Викторович Шевченко Василий Савельевич Брилевский Олег Валентинович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Гидропривод самоходной машины, содержащий регулируемую гидромашину, связанную с двигателем, снабженным датчиком частоты вращения его вала, гидромотор привода колес, подводящей и отводящей гидролиниями соединенный с регулируемой гидромашиной, гидроаккумулятор высокого давления, через первый обратный клапан соединенный с отводящей гидролинией, гидрораспределитель, механизм бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины с датчиком положения упомянутого механизма, запирающий клапан гидромотора привода колес с датчиком положения упомянутого клапана и блок электронного управления, входы которого соединены с соответствующими выходами датчиков частоты вращения вала двигателя, положения механизма бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины и положения запирающего клапана гидромотора привода колес, отличающийся тем, что содержит гидроаккумулятор низкого давления,9413 1 2007.06.30 насос подпитки, насос ручной подкачки, напорный, переливной и предохранительный клапаны, датчик давления гидроаккумулятора высокого давления и обратные клапаны со второго по пятый гидрораспределитель выполнен трехпозиционным с электромагнитом управления и содержит возвратную пружину и хвостовик с фиксатором среднего положения гидрораспределителя с электромагнитом управления, причем трехпозиционный гидрораспределитель первым входом соединен с подводящей, а первым выходом - с отводящей гидролиниями, вторым входом соединен с гидроаккумулятором высокого давления, а вторым выходом - со сливом, гидроаккумулятор низкого давления соединен со входом механизма бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины и через напорный клапан - с выходом насоса ручной подкачки, через второй обратный клапан соединенного с гидроаккумулятором высокого давления, насос подпитки выходом через третий обратный клапан соединен с подводящей гидролинией, переливной клапан соединен с гидроаккумулятором низкого давления и через четвертый обратный клапан - с выходом насоса подпитки, а через пятый обратный клапан - с отводящей гидролинией,предохранительный клапан включен между подводящей и отводящей гидролиниями для обеспечения возможности ограничения давления жидкости в круге ее циркуляции регулируемая гидромашина - гидромотор привода колес, при этом выход датчика давления гидроаккумулятора высокого давления соединен с соответствующим входом блока электронного управления, выходы которого соответственно соединены с электромагнитом управления запирающего клапана, электромагнитом управления трехпозиционного гидрораспределителя,электромагнитом управления фиксатора среднего положения гидрораспределителя и электромагнитом управления механизма бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины. Изобретение относится к машиностроению в частности, к устройствам с пуском двигателей внутреннего сгорания от гидропривода, и может быть использовано в конструкции малогабаритных сельскохозяйственных тракторов и дорожно-строительных машин. Известно устройство для пуска двигателя внутреннего сгорания (А.с. СССР 2022153,опубл. в Бюл.20, 1994). Устройство содержит гидроаккумулятор, обратимую роторную гидромашину, трехпозиционный гидрораспределитель, датчики давления и частоты вращения двигателя и блок электронного управления. К недостаткам этого устройства следует отнести отсутствие регулирования рабочего объема гидромашины при работе ее в режиме гидромотора, т.е. в процессе пуска двигателя. Это приводит к непроизводительному расходу энергии из гидроаккумулятора во время пуска. Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является гидропривод транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания (заявка ФРГ 2462059, опубл. в 1976 г.). Гидропривод содержит регулируемую гидромашину, связанную с двигателем,гидромотор привода колес, соединенный с гидромашиной подводящей и отводящей гидролиниями, гидроаккумулятор, распределители и блок электронного управления. К недостаткам описанного устройства следует отнести использование дроссельного способа ограничения частоты вращения вала гидромашины и связанного с ним вала двигателя. Дроссельный способ регулирования (ограничения) связан с повышенным расходом энергии, в том числе энергии, запасенной в гидроаккумуляторе. Процесс пуска двигателя внутреннего сгорания можно разделить на четыре этапа 1. Процесс страгивания вала двигателя с места и начало разгона. 2. Разгон вала двигателя до пусковой частоты. 3. Вращение вала двигателя с пусковой частотой. 4. Воспламенение горючей смеси в цилиндрах. 2 9413 1 2007.06.30 Первый этап характерен тем, что для преодоления трения покоя подвижных частей двигателя (коленчатого вала, поршней, механизма газораспределения и др.) необходимо наибольшее значение пускового момента гидромашины. Рабочий объем гидромашины должен быть максимальным. На втором этапе также желательно иметь максимальное значение момента гидромашины. В этом случае доля энергии, затраченная на разгон, минимальна. А значит и затраты энергии, запасенной в гидроаккумуляторе, минимальны. На третьем этапе пусковой момент гидромашины необходимо ограничить. В противном случае, пусковая частота вращения вала двигателя превысит рекомендуемые, по условиям запуска, значения. По данным авторов книги Джиенкулова С.А. и др. Гидропривод сельскохозяйственных машин ч. 1, Алма-Ата, РИК, 1992, с. 222, для запуска двигателей внутреннего сгорания требуется небольшая пусковая частота вращения вала двигателя для бензиновых двигателей 3070 об/мин, для дизельных 125250 об/мин, но не более 400 об/мин. При повышенной пусковой частоте вращения вала двигателя и связанного с ним вала гидромашины происходит непроизвольный расход жидкости из гидроаккумулятора. На четвертом этапе, при воспламенении горючей смеси в цилиндрах двигателя, происходит быстрый разгон вала двигателя до частоты вращения холостого хода, что составляет для бензиновых двигателей около 500 об/мин, для дизелей 1000 об/мин. На этом этапе подачу жидкости из гидроаккумулятора в гидромашину можно отключить. В основу изобретения положена задача повышения к.п.д. устройства за счет уменьшения расхода жидкости из гидравлического аккумулятора высокого давления путем оптимизации пусковой частоты вращения вала двигателя и связанного с ним вала гидромашины. Поставленная задача достигается тем, что гидропривод самоходной машины содержит регулируемую гидромашину, связанную с двигателем, снабженным датчиком частоты вращения его вала, гидромотор привода колес, подводящей и отводящей гидролиниями соединенный с регулируемой гидромашиной, гидроаккумулятор высокого давления, через первый обратный клапан соединенный с отводящей гидролинией, гидрораспределитель,механизм бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины с датчиком положения упомянутого механизма, запирающий клапан гидромотора привода колес с датчиком положения упомянутого клапана и блок электронного управления, входы которого соединены с соответствующими выходами датчиков частоты вращения вала двигателя,положения механизма бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины и положения запирающего клапана гидромотора привода колес, причем согласно изобретению гидропривод дополнительно содержит гидроаккумулятор низкого давления, насос подпитки, насос ручной подкачки, напорный, переливной и предохранительный клапаны,датчик давления гидроаккумулятора высокого давления и обратные клапаны со второго по пятый, гидрораспределитель выполнен трехпозиционным с электромагнитом управления и содержит возвратную пружину и хвостовик с фиксатором среднего положения гидрораспределителя с электромагнитом управления, причем трехпозиционный гидрораспределитель первым входом соединен с подводящей, а первым выходом - с отводящей гидролиниями, вторым входом соединен с гидроаккумулятором высокого давления, а вторым выходом - со сливом, гидроаккумулятор низкого давления соединен со входом механизма бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины и через напорный клапан с выходом насоса ручной подкачки, через второй обратный клапан соединенного с гидроаккумулятором высокого давления, насос подпитки выходом через третий обратный клапан соединен с подводящей гидролинией, переливной клапан соединен с гидроаккумулятором низкого давления и через четвертый обратный клапан - с выходом насоса подпитки, а через пятый обратный клапан - с отводящей гидролинией, предохранительный клапан включен между подводящей и отводящей гидролиниями для обеспечения возможности ограничения давления жидкости в круге ее циркуляции регулируемая гидромашина - гид 3 9413 1 2007.06.30 ромотор привода колес, при этом выход датчика давления гидроаккумулятора высокого давления соединен с соответствующим входом блока электронного управления, выходы которого соответственно соединены с электромагнитом управления запирающего клапана,электромагнитом управления трехпозиционного гидрораспределителя, электромагнитом управления фиксатора среднего положения гидрораспределителя и электромагнитом управления механизма бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины. На чертеже представлена принципиальная схема гидропривода самоходной машины. Гидропривод самоходной машины включает регулируемую гидромашину 1, связанную с двигателем 2, снабженным датчиком 3 частоты вращения его вала, гидромотор 4 привода колес (не показаны), подводящей и отводящей гидролиниями 5 и 6 соответственно, соединенный с регулируемой гидромашиной 1, гидроаккумулятор 7 высокого давления, через первый обратный клапан 8 соединенный с отводящей гидролинией 6,гидрораспределитель 9, механизм 10 бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины 1 с датчиком 11 положения упомянутого механизма 10, запирающий клапан 12 гидромотора 4 привода колес с датчиком 13 положения упомянутого клапана 12 и блок 14 электронного управления, входы которого соединены с соответствующими выходами датчиков 3, 11 и 13 соответственно, частоты вращения вала двигателя 2, положения механизма 10 бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины 1 и положения запирающего клапана 12 гидромотора 4 привода колес, гидроаккумулятор 15 низкого давления, насос 16 подпитки, насос 17 ручной подкачки, напорный, переливной и предохранительный 18, 19 и 20 соответственно клапаны, датчик 21 давления гидроаккумулятора 7 высокого давления и обратные клапаны 22, 23, 24 и 25 со второго по пятый соответственно, гидрораспределитель 9 выполнен трехпозиционным с электромагнитом 26 управления и содержит возвратную пружину 27 и хвостовик 28 с фиксатором 29 среднего положения гидрораспределителя 9 с электромагнитом 30 управления, причем трехпозиционный гидрораспределитель 9 первым входом соединен с подводящей, а первым выходом - с отводящей гидролиниями 5 и 6, вторым входом соединен с гидроаккумулятором 7 высокого давления, а вторым выходом - со сливом 31, гидроаккумулятор 15 низкого давления соединен со входом механизма 10 бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины 1 и через напорный клапан 18 - с выходом насоса 17 ручной подкачки, через второй обратный клапан 22 соединенного с гидроаккумулятором 7 высокого давления,насос подпитки 16 выходом через третий обратный клапан 23 соединен с подводящей гидролинией 5, переливной клапан 19 соединен с гидроаккумулятором 15 низкого давления и через четвертый обратный клапан 24 - с выходом насоса подпитки 16, а через пятый обратный клапан 25 - с отводящей гидролинией 6, предохранительный клапан 20 включен между подводящей и отводящей гидролиниями 5 и 6 для обеспечения возможности ограничения давления жидкости в круге ее циркуляции регулируемая гидромашина 1 - гидромотор 4 привода колес, при этом выход датчика 21 давления гидроаккумулятора 7 высокого давления соединен с соответствующим входом блока 14 электронного управления,выходы которого соответственно соединены с электромагнитом 32 управления запирающего клапана 12, электромагнитом 26 управления трехпозиционного гидрораспределителя 9,электромагнитом 30 управления фиксатора 29 среднего положения гидрораспределителя 9 и электромагнитом 33 управления механизма 10 бесступенчатого регулирования рабочего объема гидромашины 1. Блок 14 управления соединен с источником питания выключателем 34. Гидроаккумулятор 7 снабжен запорным вентилем 35. Устройство работает следующим образом. Для пуска двигателя 2 замыкают контакты выключателя 34. Блок 14 электронного управления, используя энергию гидроаккумулятора 15 низкого давления, посредством механизма 10 регулирования рабочего объема гидромашины 1 устанавливает максимальный рабочий объем ее, контролируемый датчиком 11. Блок 14 переключает запирающий клапан 12, датчик 13 посылает сигнал в блок 14 управления, включающий тяговый электромагнит 26 гидрораспределителя 9, который, сжимая 4 9413 1 2007.06.30 пружину 27, перемещается в крайнее левое положение. Одновременно блок 14 включает электромагнит 30 фиксатора 29. Из гидроаккумулятора 7 под давлением через гидрораспределитель 9 по гидролинии 5 жидкость поступает в гидромашину 1, заставляя вращаться валы гидромашины 1 и двигателя 2. Далее по гидролинии 6 через гидрораспределитель 9 жидкость поступает на слив. При достижении требуемой для пуска частоты вращения вала двигателя 2 датчик 3 частоты вращения вала двигателя 2 посылает сигнал в блок 14, и он,воздействуя на механизм 10 регулирования рабочего объема гидромашины 1, уменьшает объем последней. В момент пуска частота вращения вала двигателя 2 увеличивается, и датчик 3 посылает сигнал в блок 14. Блок 14 выдает команду механизму 10 регулирования рабочего объема гидромашины 1 на уменьшение рабочего объема до нуля и отключение электромагнита 26 гидрораспределителя 9. Гидрораспределитель 9 под действием пружины 27 перемещается при этом в среднее положение, т.к. фиксатор 29 препятствует дальнейшему его перемещению. Выход потока из гидроаккумулятора 7 прекращается, а выходная гидролиния 6 соединяется с входной гидролинией 5. При достижении нулевого рабочего объема гидромашины 1 блок 14 отключает электромагнит 30 фиксатора 29 и запирающего клапана 12. Гидрораспределитель 9 перемещается в крайнее правое положение, разъединяя все подходящие к нему гидролинии. Гидроаккумулятор 7 высокого давления может быть заряжен от гидромашины 1, для этого гидромотор 4 необходимо затормозить либо запирающим клапаном 12, либо тормозом самоходной машины (не показан). Зарядка гидроаккумулятора 7 производится от гидромашины 1 через обратный клапан 8. После зарядки гидроаккумулятора 7 датчик 21 посылает сигнал на блок 14, который отключает запирающий клапан 12, переводя его в нижнее положение. Для зарядки гидроаккумуляторов 7 и 15 при неработающем двигателе 2 можно использовать насос 17 подкачки. При работе насоса 17 поток от него через обратный клапан 22 поступает на зарядку гидроаккумулятора 7. После зарядки гидроаккумулятора 7 высокого давления открывается напорный клапан 18 и поток поступает на зарядку гидроаккумулятора 15 низкого давления. Насос 16 подпитки забирает масло из маслобака 31 и обеспечивает восполнение утечек и создание избыточного давления в замкнутом круге циркуляции жидкости гидромашина 1 - гидромотор 4 через обратные клапаны 23 или 25. Обратный клапан 24 уменьшает утечки из гидроаккумулятора 15, переливной клапан 19 поддерживает давление подпитки. Предохранительный клапан 20 ограничивает давление в круге циркуляции гидромашина 1 гидромотор 4. Изобретение позволяет повысить к.п.д. устройства при пуске двигателя за счет более рационального использования энергии гидроаккумулятора при помощи машинного регулирования расхода потока и, как следствие, повысить надежность пуска. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5