Сцепное устройство автопоезда

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Высоцкий Михаил СтепановичХаритончик Сергей ВасильевичКочетов Сергей ИвановичГайсенок Иван ВалентиновичКомелев Владимир ВладимировичФедотов Иван ВадимовичШвецов Алексей МихайловичБолдорев Андрей ГригорьевичБелоусов Борис Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Сцепное устройство автопоезда, содержащее исполнительный механизм, включающий два силовых гидроцилиндра, связанных гидромагистралями через гидрораспределитель с источником давления рабочей среды и кинематически связанных со средством связи тягового модуля с полуприцепом, и систему управления исполнительным механизмом, содержащую электронный блок управления, входы которого связаны с датчиками, Фиг. 1 14752 1 2011.08.30 определяющими положение средства связи тягового модуля относительно полуприцепа,отличающееся тем, что исполнительный механизм дополнительно содержит два управляющих гидроцилиндра, обеспечивающих его угловое перемещение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и направляющее устройство в виде помещенного в корпус штока, взаимодействующего через кинематическую связь со средством связи тягового модуля с полуприцепом, в качестве которого служит улавливающий механизм, содержащий собственно уловитель, выполненный в виде полого конуса, имеющего два диаметрально расположенных по оси шипа, входящих в соответствующие подшипники,установленные в опорной рамке, и имеющих возможность поворота относительно этой оси, а опорная рамка также имеет два диаметрально расположенных шипа, расположенных перпендикулярно шипам уловителя и входящих в соответствующие подшипники,установленные на раме полуприцепа, обеспечивающие возможность поворота рамки относительно оси, на которой лежат ее шипы, при этом рамка жестко связана с блокиратором уловителя. 2. Сцепное устройство по п. 1, отличающееся тем, что кинематическая связь штока направляющего устройства исполнительного механизма с улавливающим механизмом представляет собой последовательно установленные подшипниковый узел, вал которого жестко соединен с пальцем, а корпус - со штоком направляющего устройства, и контактный элемент, выполненный в виде полусферы, установленный на пальце с возможностью осевого перемещения и подпружиненный относительно корпуса подшипникового узла для взаимодействия с внутренней поверхностью собственно уловителя, а палец имеет возможность фиксации его крайнего положения в уловителе. Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к сцепным устройствам автопоездов, и может быть использовано при маневрировании и при режиме сцепки-расцепки звеньев автопоезда. При переезде многозвенным автопоездом мостов существует ограничение по допустимой нагрузке на мосты. Выполнить это ограничение становится возможным при поочередном пересечении моста отдельными звеньями автопоезда. Это можно реализовать при использовании автоматизированного управления звеньями и осуществлении процессов сцепки и расцепки звеньев автопоезда во время движения через мосты с ограниченной несущей способностью. Известно тягово-сцепное устройство, которое состоит из гидроцилиндра, жестко соединенного с дышлом прицепа, снабженного гидросистемой, состоящей из гидрораспределителя, насоса, гидроаккумулятора, резервуара, при этом тягово-сцепное устройство имеет автономную систему привода от колес поворотной оси тележки с электроуправлением от блока управления с датчиками энергии и поворота, и включаемого в общую электросистему трактора датчика наименьшей длины, расположенного на гидроцилиндре во всех случаях датчики замыкают цепь возбуждения электрогенератора (питающего обмотки силовой электромагнитной муфты), осуществляющего запитывание электромагнитной силовой муфты 1. Недостатком известного устройства является низкая надежность конструкции. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является сцепное устройство автопоезда, выполненное с возможностью изменения своей длины посредством исполнительного механизма, которое содержит устройство связи тягового модуля с полуприцепом, выполненное в виде дышла, закрепленного на корпусе тягового модуля при помощи крюка, и исполнительный механизм, включающий два силовых гидроцилиндра, гидромагистралями связанных через гидрораспределитель с источником давления рабочей среды, а кинематически связанных со средством связи тягового модуля с 2 14752 1 2011.08.30 полуприцепом, и систему управления исполнительным механизмом, содержащую электронный блок, входы которого связаны с датчиками, определяющими положение средства связи тягового модуля относительно полуприцепа 2. Недостатками прототипа являются низкая надежность, т.к. возникающие при изменении длины дышла силы трения в месте контакта дышла с подрамником прицепа вызывают перекосы и заклинивание устройства, и ограниченные функциональные характеристики в связи с невозможностью осуществлять сцепку-расцепку соседних звеньев автопоезда в процессе движения. Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная задача решается в сцепном устройстве, содержащем исполнительный механизм, включающий два силовых гидроцилиндра, связанных гидромагистралями через гидрораспределитель с источником давления рабочей среды и кинематически связанных со средством связи тягового модуля с полуприцепом, и систему управления исполнительным механизмом, содержащую электронный блок управления, входы которого связаны с датчиками, определяющими положение средства связи тягового модуля относительно полуприцепа. Согласно предлагаемому изобретению, исполнительный механизм дополнительно содержит два управляющих гидроцилиндра, обеспечивающих его угловое перемещение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, и направляющее устройство в виде помещенного в корпус штока, взаимодействующего через кинематическую связь со средством связи тягового модуля с полуприцепом, в качестве которого служит улавливающий механизм. Улавливающий механизм содержит собственно уловитель, выполненный в виде полого конуса, имеющего два диаметрально расположенных по оси шипа, входящих в соответствующие подшипники, установленные в опорной рамке, и имеющих возможность поворота относительно этой оси, а опорная рамка также имеет два диаметрально расположенных шипа, расположенных перпендикулярно шипам уловителя и входящих в соответствующие подшипники, установленные на раме полуприцепа, обеспечивающие возможность поворота рамки относительно оси, на которой лежат ее шипы, при этом рамка жестко связана с блокиратором уловителя. Кинематическая связь штока упомянутого направляющего устройства исполнительного механизма с улавливающим механизмом представляет собой последовательно установленные подшипниковый узел, вал которого жестко соединен с пальцем, а корпус - со штоком направляющего устройства, и контактный элемент, выполненный в виде полусферы, установленный на пальце с возможностью осевого перемещения и подпружиненный относительно корпуса подшипникового узла для взаимодействия с внутренней поверхностью собственно уловителя, а палец имеет возможность фиксации его крайнего положения в уловителе. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено сцепное устройство автопоезда в сцепленном состоянии, вид сверху на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 сцепное устройство автопоезда в сцепленном состоянии, вид сбоку на фиг. 4 представлено сцепное устройство автопоезда в расцепленном состоянии, вид сверху на фиг. 5 - вид Б на фиг. 4. Сцепное устройство транспортного средства содержит улавливающий и исполнительный механизмы. Исполнительный механизм содержит два горизонтально расположенных силовых гидроцилиндра 1, установленных в сферических шарнирах 2, с одного конца на корпусе карданной опоры 3, закрепленной на раме 4 тягового модуля ведомого звена, а с другого конца на корпусе подшипникового узла 5, содержащего два упорных подшипника, один из которых воспринимает растягивающее усилие, а второй - сжимающее между соседними звеньями автопоезда. Исполнительный механизм содержит также направляющее устройство, выполненное в виде штока 6, помещенного в корпус 7, при этом корпус 7 жестко соединен с карданной опорой 3, а шток 6 - с корпусом подшипникового узла 5. Вал подшипникового узла 5 жестко соединен с пальцем 8, на конце которого выполнена 3 14752 1 2011.08.30 кольцевая проточка 9. На пальце 8 с возможностью осевого перемещения установлен контактный элемент 10, выполненный в виде полусферы, подпружиненный пружиной 11 относительно корпуса подшипникового узла 5. Исполнительный механизм содержит также управляющие гидроцилиндры 12 и 13, определяющие положение исполнительного механизма в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Шток гидроцилиндра 12 закреплен с возможностью углового перемещения на корпусе 7 направляющего узла, а его корпус шарнирно закреплен на раме 4 тягового модуля. Шток гидроцилиндра 13 шарнирно закреплен на карданной опоре 3, а его корпус - шарнирно на раме 4 тягового модуля. Улавливающий механизм (фиг. 2, 4, 5) содержит собственно уловитель 14, выполненный в виде полого конуса и имеющий два диаметрально расположенных по вертикальной оси шипа 15, входящих в подшипники 16, установленные в опорной рамке 17. Уловитель 14 имеет возможность поворота относительно вертикальной оси. Рамка 17 имеет также два диаметрально расположенных по горизонтальной оси шипа 18, входящих в подшипники 19, установленные на раме 20 полуприцепа ведущего звена. Рамка 17 имеет возможность поворота относительно горизонтальной оси. К рамке 17 жестко крепится своим корпусом блокиратор 21 поворота уловителя 14, имеющий конический шип. Блокиратор 21 имеет возможность осевого перемещения. Улавливающий механизм дополнительно содержит фиксатор 22 пальца 8 исполнительного механизма и блокиратор 23 фиксатора 22. При этом фиксатор 22 выполнен в виде скобы, подпружиненной пружиной 24 и расположенной в полости корпуса уловителя 14 с возможностью линейного перемещения, а блокиратор 23 - в виде цилиндра с лыской. Блокиратор 23 установлен на оси 25, жестко соединенной с корпусом уловителя 14, с возможностью поворота вокруг оси 25. Сцепное устройство снабжено системой управления (фиг. 1), содержащей электронный блок 26 с панелью управления, установленный в кабине водителя, входы которого связаны с датчиками датчик 27 - текущего положения сцепного устройства (показывающий сцепленное или расцепленное положение), установленный в уловителе 14 датчик 28 положения фиксатора 22 (показывающий, взведен или не взведен), установленный в уловителе 14 датчик 29 - текущего положения штоков силовых гидроцилиндров 1, установленный в силовом гидроцилиндре 1 датчик 30 - углового перемещения исполнительного механизма в горизонтальной плоскости, установленный на корпусе карданной опоры 3 датчик 31 - углового перемещения исполнительного механизма в вертикальной плоскости,установленный на корпусе карданной опоры 3 датчик 32 - положения пальца 8 в вертикальной плоскости, установленный в уловителе 14 датчик 33 - положения пальца 8 в горизонтальной плоскости, установленный в уловителе 14, а выходы электронного блока 26 с электрогидравлическим устройством 34 управления гидроцилиндрами 1, 12, 13. В сцепленном состоянии звеньев автопоезда сцепное устройство, улавливающий и исполнительный механизмы которого соединены, обеспечивает четыре степени свободы между ними, одна из которых управляема два силовых гидроцилиндра 1 в совокупности с направляющим устройством позволяют изменять расстояние между соседними звеньями автопоезда, карданная опора 3 допускает взаимный поворот звеньев относительно вертикальной оси (угол складывания) и относительно горизонтальной оси (угол в профиле)(эту же степень свободы обеспечивает улавливающий механизм относительно горизонтальной оси шипов 18), подшипниковый узел 5 допускает взаимный поворот звеньев относительно продольной оси (угол закрутки). Регулируемым является расстояние между соседними звеньями автопоезда в сцепленном состоянии. Это обеспечивается работой двух силовых гидроцилиндров 1 в совокупности с направляющим устройством. Для исключения воздействия изгибающих моментов на штоки силовых гидроцилиндров 1 они по обоим концам закреплены на сферических шарнирах 2. Для демпфирования возможных ударных нагрузок в процессе сцепки контактный элемент 10 подпружинен пружиной 11. 4 14752 1 2011.08.30 Управляющий гидроцилиндр 13 регулирует направление исполнительного механизма в горизонтальной плоскости, и управляющий гидроцилиндр 12 регулирует высоту исполнительного механизма в вертикальной плоскости, и они предназначены для осуществления сцепки двух соседних звеньев во время движения автопоезда благодаря повороту карданной опоры 3 в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Конструкция сцепного устройства позволяет считывать состояние (угол поворота) каждого звена и таким образом однозначно определять взаимное положение сцепляемых транспортных средств. При применении известных крюковых зацеплений или сферических шарниров это не представляется возможным. Во время движения автопоезда процесс расцепки осуществляется следующим образом водитель автопоезда воздействует на кнопку панели управления электронного блока 26,отвечающую за расцепку звеньев, при этом система управления определяет, в каком положении находится сцепное устройство, при помощи датчика 27, а фиксатор 22 пальца 8 переводится в крайнее правое положение (взведенное состояние). Палец 8 выходит из уловителя 14, освобождая блокиратор 23 фиксатора 22. Улавливающий и исполнительный механизмы разъединяются, и соседние звенья автопоезда расцепляются. Датчики 27 и 28 подают сигнал на электронный блок 26 с панелью управления о расцепленном состоянии сцепного устройства и далее на электрогидравлическое устройство 34, которое подает давление в полости управляющих гидроцилиндров 12 и 13, необходимое для поддержания в фиксированном положении исполнительного механизма сцепного устройства. Процесс сцепки звеньев автопоезда происходит следующим образом. Водитель автопоезда воздействует на кнопку панели управления электронного блока 26, отвечающую за сцепку звеньев, при этом система управления определяет в сцепленном или расцепленном положении находится сцепное устройство (при помощи датчика 27) и положение фиксатора 22 датчиком 28. При этом с помощью датчиков 32 и 33 определяется положение пальца 8 относительно уловителя 14. Фиксатор 22 пальца 8 находится во взведенном крайнем правом положении и удерживается в нем блокиратором 23. При этом в полости управляющих гидроцилиндров 12 и 13 подается давление и происходит перемещение их штоков, благодаря чему достигается соприкосновение сферической поверхности контактного элемента 10 с конической поверхностью уловителя 14. Движение контактного элемента 10 происходит по конической поверхности уловителя 14 до совмещения их осей. При этом палец 8 попадает в зону действия датчика 27, сигнал от которого поступает на электронный блок 26, далее на электрогидравлическое устройство 34,которое подает давление в полости силовых гидроцилиндров 1, штоки которых перемещаются. Палец 8 достигает крайнего положения, при этом сигнал от датчика 27 поступает в электронный блок 26, далее в электрогидравлическое устройство 34 и подача давления в гидроцилиндры 1, 12 и 13 прекращается. При перемещении в цилиндрической части уловителя 14 палец 8 воздействует на блокиратор 23 фиксатора 22 пальца 8, поворачивая его, тем самым освобождая фиксатор 22 пальца 8. Фиксатор 22 под действием пружины 24 входит в кольцевую проточку 9 на пальце 8, таким образом звенья автопоезда оказываются в сцепленном состоянии. После завершения процесса сцепки блокиратор 21 блокирует поворот уловителя 14 относительно вертикальной оси. Датчики 27 и 28 подают сигнал на электронный блок 26 и далее на панель управления о сцепленном состоянии сцепного устройства. Для обеспечения наилучших аэродинамических свойств автопоезда во время его движения расстояния между соседними звеньями устанавливаются минимальными. Однако при совершении маневров, например при повороте или при движении по дорогам с профильным радиусом, возникает возможность недопустимого контакта соседних звеньев. Для предотвращения этого при возникновении углового перемещения сцепного устройства в вертикальном или горизонтальном направлениях относительно рамы 4 тягового модуля ведомого звена автопоезда датчики 30 и 31 подают сигнал на электронный блок 5 14752 1 2011.08.30 26, и далее посредством электрогидравлического устройства 34 давление поступает в полости силовых гидроцилиндров 1. Происходит перемещение их штоков на величину, соответствующую угловому перемещению сцепного устройства. Применение изобретения позволит повысить надежность конструкции сцепного устройства и расширить его функциональные возможности. Источники информации 1. Патент РФ на изобретение 2149765, МПК 60 1/145, 2000. 2. Патент РФ на изобретение 2094282, МПК 62 53/00,60 1/145,60 1/155,1997. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7