Способ передачи механической энергии от ее источника к потребителю и гидравлическая передача для осуществления способа

нЫЙ с поршнем цилиндра расширения, а также трубопровод для соединения цилиндров сжатия и расширения в последовательную гидравлическую цепь передачи гпуптульсов, огтцшчатощаяся тем, что каэкдьпй из цилиндров снабжен двухпозиционным клапаном для соедштег-гия с упомянутьтм трубопроводом, а послешшй вьшоштен с объмом не менее чем в 10 раз большим, чем объм полости одного из указанных гшлиндров.5. Передача но п. 4, отштчающаяся тем,что она снабжена подключеШ-тьш к трубопроводу через дополнительно установленный управляемый клапан вспомогательным цишанцром с пошгруэтсткптештьш поршнем.б. Передача по п. 4, отличающаяся тем,что она выполнена в виде нескольких параллельно установленных Щдравтшчестшх Целейпередачи импульсов и снабжена подключх-гной ко всем клапанам системой управлетшя, вьшолненной с устройством изменения последовательности и частоты переключения клапанов каждой из указанных цепей.Изобретение относится к гидравлическим устройствам ДЛЯ передачи механической энергии и может быть использовано на транспортных медианах в качестве трансмиссии, а также в других механизмах, передающих энерпяпо от двигателя к исполнительному органу. Для передачи механической энергии в различного типа машинах широкое распространение благодаря простоте прокладки коммуникаций, хорошим показателям по удельной передаваемой мощности, безопасности в эксплуатации получили гидравтшческие системы. Энергия в этих системах передается в основном сжатой хщдкостью, при ЭТОМ ПРРШИМНГСЯ, ЧТО ХШДКОСГЬ НВСЭКРШЗМН,а работу получают за счет срабатывания в гидравлическом приводе исполнительного МСХЗНИЗМЯ ДЗВПСНИЯ НСИДКОСТИ, ПОЛУЧСННОЮ В Гидронасосе.Известны гидравлические передачи,способ работы которых заключается в сжатии хсидкости, транспортировании жидкости по линии высокого давления, срабатывании Давления жидкости с передачей энергии исполнительному механизму и ВОЗВРЗТС ЖИДКОСТИ ПО ЛИНИИ НИЗКОГО ДИВ ления. Такая типичная передача энергии представлена, например, в 1. Известный гидравлический привод содержит расходную емкость с рабочей хшдкостью, гидронасос,исполнительный механизм в виде гидроЦилиндра, гидравлические линии высокого и низкого давления, оборудованные клапанами. Известное техническое решение отличается простотой конструкции,отработанностью элементов гидравлической системы, что обеспечивает высокую надежность работы и приемлемую стоимость изготовления.ОДНЗКО. НЗВССТНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ решение имеет очень ограниченные технологическиевозможности и не может обеспечить динамические и регулировочные характеристики передачи механической энергии от двигателя к исполнительному механизму в таких случаях, как, например, трансмиссия транспортного средства или привод сложного технологического оборудовал-кия.Известны технические решения, позволяющие обеспечивать требуемые характеристики гидравлического привода для регулирования мощности и скорости исполнительного механизма, например, 2.Однако, известное техническое решение отличается большой сложностью, наличием двух гидромультипликаторов, большого количества различного типа клапанов, что удорожает изготовление, усложняет эксплуатацию, приводит к увеличению веса и габаритов гидросистемы, причем вызвано это необходимостью улучшить динамику переходных процессов в напорной гидролинии,т.е. связано с основным недостатком изВССТНЬЕХ СПОСОбОВ передачи ЭНЕРГИИ В ГИДРОсистемах приводов - наличием линий высокого и низкого давления для преобразования энергии сжатой жидкости в механическую работу, что приводит к появлению перетечек между этими линиями.Известны технические решения, позволяющие использовать энергию сжатой жидкости для привода исполнительного механизма без ее возврата по линии низкого давления, например, З. В известном устройстве, содержащем исполнительный механизм в виде гидроцилиндра и ручной гидронасос, соединенные единственной гидролинией, предложено накапливать энергию сжатой жидкости. а затем превращать ее в механическую энергию штока гидроцилиндра с помощью клапана,обеспечивающего передачу энергии в виде импульса сжатой хсидкости.Однако, известное техническое решение не обеспегшвает передачу механической энергии с регулированием мощности и скорости вращающегося исполнительного механизма,например, колеса транспортного средства,что уменьшает его технологические возможности.Из известных технических решений наиболее близким объектом к заявляемому способу и устройству для его осуществления по совокупности существенных признаков является способ передачи мехаштческой энергии от двигателя к исполнительному механизму и гидравлическая передача, описанные в 4,которые авторы приняли за прототип.Принятый за прототип объект представляет собой способ передачи механической энергии от ее источника к потребителю, при котором в начале последовательной гидравлической цепи сжимают жидкость с помощью механизма источника энергии,передают энергию по трубопроводу импульсами сжатой жидкости с последующим ее расширением в конце цепи при взаимодействии с механизмом потребителя.Гидравлическая передача для осуществления этого способа содержит установленные в корпусе механизм источника энергии,кинематически связанный с поршнем цилшщра сжатия, и механизм потребителя энергии,кинематически связанный с поршнем Цилиндра расширения, а также трубопровод для соединения цилиндров сжатия и расширения в последовательную гидравлическую цепь передачи импульсов.Принятый за прототип способ обеспечивает передачу механической энергии для вращения колес, а также надежность и удобство при эксплуатации, а принятая за прототип установка обеспечивает достаточно высокие удельные показатели.Однако, способ, принятый за прототип не исчерпывает всех возможностей передачи механической энергии с помощью гидравлической системы, а принятая за прототип гидравлическая передача недостаточно надеэкна при передаче больших мощностей,что не позволяет ей конкурировать с известными техническими решениями в автомобилестроении.Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование способа передачи механической энергии с помощью гидравлической системы, создание гидравлической передачи существенно более простой, чем известные, более эффективной, за счет исключения объемных потерь, позволяющей использовать для ее управления наиболее современные средства, передачи,имеющей минимальные габариты и вес при удобстве ее монтажа и эксплуатации, чтоконечного изделия, например, транспортного средства на рынке самой современной техники.В результате решения поставленной задагш достигнут новый технический результат, заключающийся в создании гидравлической системы, например, транспортного средства,обеспечивающейвысокую экономичность экологическую чистотуышнималъньте гидравлические потери бесшумностьДанный технический результат достигнут тем, что при осуществлении способа передачи механической энергии от ее источника к потребителю, при котором в начале последовательной гидравлической цепи сжимают жидкость с помощью механизма источника энергии, передают энергию по трубопроводу импульсами сжатой хпшкости с последующим ее расширением в конце цепи при взаимодействии с механизмом потребителя, согласно изобретению, сжатие и расширение осуществляют поочередно,причем расширение производят после завершения деформирования жидкости в трубопроводе с объемом не менее чем в 10 раз больнтим объема сжимаемой или расширяемой жицкости, при этом, для исключения мертвых точек и более равномерной передачи вращения, импульсы деформированной исидкосги- передают по нескольким параллельно установленным гидравлическим цепям со сдвигом момента времени передачи Импульса по углу поворота механизмов источника и потребителя энергии на величину, кратную числу гидравлических цепей,кроме того, передаваемую энергию регулируют с помощью программируемой системы управления путем изменения частоты передаваемьтх импульсов с подключением к трубопроводу дополнительного объема всадкости.В грщравлической передаче для осуществления заявляемого способа, содержащей установленные в корпусе механизм источника энергии, кинематически связанный с поршнем цилиндра сжатия, и механизм потребителя энергии, кинематически связанный с поршнем цилиндра расширения, а также трубопровод для соединения цилиндров сжатия и расширения в последовательную гидравлическую цепь передачи импульсов, согласно изобретению, каждый из цилиндров снабжен двухпозиционным КЛаПШ-ЮМ ДЛЯ соединения с упомянутым трубопроводом, а последний выполнен с объемом не менее чем в 10 раз большим,чем объем полости одного из указанныхцилтштдров, при этом передача снабжена подютюченттьтм к трубопроводу через депеш-штельно установленный управляемый клапан вспомогательным цилиндром с подпружиненньтм поршнем, кроме того, передача выполнена в виде нескольких параллельно установленных гидравлических цепей передачи импульсов и снабжена подключенной ко всем клапанам системой управления, выполненной с устройством изменения последовательности и частоты переключения штанах-тов каждой из указанных цепей.Отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что сжатие и расширение осуществляют поочередно,причем расширение производят после завершения деформирования жидкости в трубопроводе с объемом не- менее чем в 10 раз большим объема сжимаемой или расширяемой жгшкости. При этом, в отличие от прототипа, в заявляемомспособе используется именно сэтсиьтаемость хсидкости как физического тела, т.е. используют деформацию хшдкости. При этом трубопровод используется в качестве аккумулятора энергии деформированной хсидкости, которая передается через него не за счет течения жидкости, а за счет передачи ее деформации (со скоростью распространения звука в экидкости), или хранится в этом трубопроводе как угодно долто пока хщдкоеть сдеформирована. Перетечтсамгт через трубопровод, связанными с заполнением и опорожнением цилиндров и канала с дополшгттеттьньш объемом, можно в первом приближении пренебречь, т.к. перетекающие объемы составляют меньше 10 объема жидкости в трубопроводе.заявляемый способ позволяет передавать энергию импульсами деформированной жидкости и такая гидравлическая система может быть названа гидроимттульсной передачей.Гидроимпульсная передача обеспечивает взаимодействие двигателя-генератора вращательного движения и потребителя вращательного движеъшя - исполнительного мехаьшзма в условиях чисто ггщравлической связи между потребителем и генератором при отсутствии передающих валов, шестерен,рычагов и других механических звеньев. Генератор и потребитель вращательного движения могут при этом меняться ролями, что обеспечивает возможность рекуперации энергии. Например, парой генератор - потребитель может слухсить маховик двигателя и колесо транспортного средства. Заявляемая передача обеспечивает взаимодействие между источником и приемником механической энергии за счет деформации хшдкости и трубопровода, в котором она заключена, что значительно расширяет технологические возмохсности такой передачи.где Е - модуль упругости экидкости, который для масел и нефти находится в предепах 14000 кг/см х 20000 кг/смв - относительная деформация ишдкости,равная отношению объема цилиндра к объему хсидкости в трубопроводе и цилъшдре.При отношении объема полости трубопровода к объему полости цилиндра более десяти можно принятьЭнергия А, запасенная хшдкостью под давлением р, определяется по формулеЗадавшись величиной энергии А, мохсно подобрать диаметр и ход поршня пщроцилиндра, создающего иштульс деформированнои япадкости.Отличительной особенностью является также то, что для передачи вращения импульсы деформированной хсидкости передают по нескольким параллельно усгановленньш гидравлическим цепям со сдвигом моментавремени передачи импульса по углу поворотамеханизмов источника и потребители энергии на величину, кратную числу гидравлических цепей, что обеспечивает отсутствие мертвых точек при передаче крутящего момента.Еще одной отличительной особенностью заявляемого способа является то, что передаваемую энергию регулируют с помощью программируемой системы управления путем изменения частоты передаваемых импульсов с подключением к трубопроводу дополнительного объема жидкости.Соответственно одной из отличительных особенностей заявляемой гидравлической передачи является то, что каждый из ЦИЛИНдров снабжен двухпозиционным клапаном для соединения с упомянутым трубопроводом, а последний выполнен с объемом не менее чем в 10 раз большим, чем объем полости одного из указанных цилиндров.Такое соотношение объемов Цилиндров и трубопроводов обусловлено достижимыми современными средствами давлениями жидкости, характеристикам сжимаемости применяемых рабочих экидкостей гидросистем и прочностью элементов гидросистемы. При отношении объемов полости трубопровода и Цилиндра менее чем 10 давление сжатоймеханизмом источника жидкости достигает величины более 1500 кг/кнсм, что делает проблематичным обеспечение надежности элементов гидросистемы.Другой отличительной особенностью передачи является то, что она снабжена подключенным к трубопроводу через дополнительно установленный управляемый клапан вспомогательным цилиндром с подпруишненньш поршнем, что обусловлено необходимостью регулирования передачи энергии, позволяет реализовать реэким холостого хода, а также обеспечить рассштхронизацию вращения валов источника и потребителя Механической энергии.Кроме того, отличительной особенностью передачи является то, что она вьшолнена в виде нескольких параллельно установленных гидравлических цепей передачи импульсов и снабжена подключенной ко всем клапанам системой управления, вьшолненной с устройством изменения последовательности и частоты переключения клапанов каждой из указанных цепей.Наличие уггравляемьтх клапанов позволяет организовать передачу энергии между цилиндрами через трубопровод и, используя канал,в котором находится дополнительный объем жидкости, регулировать мощность передаваемой энергии путем изменения отношения между числом рабочих и холостых ходов портшчей.Наиболее простым способом обеспечения холостых ходов поршней является работа гицропередачи со всеми открытыми клапанами. При этом жидкость дотгжна перетекать из одних цилшщров в другие без деформации за счет наличия дополнительного объема, который компенсирует перемещение поршней,принимая и возвращая с помощью пружины обгьемьт хшдкости, соответствующие перемещениям поригней. Дополнительный объем хшдкости при этом позволяет изменять направление передачи энергии, что и открывает возможность использовать для регулирования такой гидравтшческой передачи принципиально новый метод, основанный на применении электронной техники.Наличие программного управления клапанашт позволяет осуществлять все фазы обмена энергией при вращении валов с разными скоростями и с произвольным сдвигом фаз вращения. Если передача дошкна осуществляться в синхронном режиме, то управление может быть упрощено и может производиться с помощью механического переключения клапанов от кулачкового вала,связанного с ведущим валом.Заявляемое изобретение устраняет основной недостаток известных способов обеспечения передачи механической энергии спомощью гидравлических систем - наличие большого количества различных клапанов и разделение гидросистемы, для обеспечения управляемости передачей энергии и надежности работъ 1 на часть низкого давлетшя и часть высокого давления, что приводит к больцшм (до 15) объемным потерям.Таким образом, приведенные отличительные особенности заявляемого изобретения в сравнении с известными техническими решешшш позволяют создать гидравлическую передачу существенно более простую,чем известные, с миъшмальъгьпии объемными потерями, позволяющую использовать для ее управления наиболее современные электронные средства имеющую минимальные габариты и вес при удобстве монтажа и эксплуатации, что соответственно обеспечивает коъпсурентоспособность на современном рынке.На фиг.1 представлена принципиальная схема одной линии гидравлической передачи,поясняющая осуществление заявляемого способа передачи механической энергии, На фиг.2 представлена схема нескольких(трех) параллельно установленных гидравлических цепей передачи иштулъсов.Гидравлическая передача содержит источник механической энергии - двигатель 1,снабженный маховиком 2 взаимодействующим с установленным в цилиндре 3 первым перца-тем 4. Второй поршень - 5, установлен во втором цилиндре б и взаимодействует с диском 7, приводшцим в движение механизм потребителя энергии - колесо 8, Каэкдый цилиндр 3 и 6 снабжен только одним клапаном, соответствет-Шо клапанами 9 и 10, а гидравлическое соединение вьшолнено в виде одного трубопровода 11 с объемом полости не менее чем в 10 раз больцшм,чем объем полости первого - 3 или второго б цилшчдров.Канская из трех, изобраэкет-п-тьвс на фиг.2 гидравгшчесшш линий, вьшолнена точно таким же образом.К трубопроводу 11 через управляемый клапан 12 подключен заполненный хищкостью дополнительный канал 13, снабженньпй поштрухшненньтм поршнем 14.Все ютапаньт подключены с помощью исполнительных механизмов 15 к системе управления 16, а последняя снабжена электронными устройствами изменения последовательности и частоты переключения клапанов, работающими по задаваемым программам с использованием датчиков положения 17, установленном на маховике 2 двигателя, и 18 - на диске 7 колеса.Количество описанных выше линий гидравлических соединений между источником механической энергии и механизмом потре