Устройство для автоматического регулирования режимов работы двигателя и скорости движения машины с бесступенчатой передачей

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано на гусеничных машинах, у которых трансмиссия выполнена с использованием бортовых бесступенчатых передач. Цель изобретения - повышение экономичности работы двигателя путем повышения точности регулируемых параметров. Устройство содержит два сервомотора 2, 14, золотники которых соответственно связаны с датчиком 8 крутя щего момента двигателя и датчиком 18 оборотов двигателя. Поршни 3, 15 сервомоторов соответственно связаны с органом 19 настройки, выходным звеном 9 посредством дифференциальных рычагов 6, 5, органом управления бесступенчатой передачей 4, органом 16 подачи топлива. Рычаг 1 управления кинематически связан с дифференциальными рычагами 5, 6. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 60 К 41/12

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4729623/11 (22) 16.08.89 (46) 07.11.91. Бюл. М 41

P1) Специализированное конструкторское бюро по специальным гусеничным тракторам класса 2 (72) Н.М.Чаплыгин (53) 629.113-585.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 207047, кл. В 63 С 20/30, 1965.

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧ ЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ

ДВИГАТЕЛЯ И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ

МАШИНЫ С БЕССТУПЕНЧАТОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ (57) Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть исполь„„Я2„„1689136 А1 зовано на гусеничных машинах, у которых трансмиссия выполнена с использованием бортовых бесступенчатых передач. Цель изобретения — повышение экономичности работы двигателя путем повышения точности регулируемых параметров. Устройство содержит два сервомотора 2; 14, золотники которых соответственно связаны с датчи- ком 8 крутящего момента двигателя и датчиком 18 оборотов двигателя. Поршни 3, 15 сервомоторов соответственно связаны с органом 19 настройки, выходным звеном 9 посредством дифференциальных рычагов 6, 5, органом управления бесступенчатой передачей 4, органом 16 подачи топлива. Рычаг

1 управления кинематически связан с дифференциальными рычагами 5, 6. 1 ил.

1689136.Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в системах автоматического управления бесступенчатых трансмиссий, Цель изобретения — повышение экономичности работы двигателя путем повышения точности регулирования параметров управления.

На чертеже показана схема устройства в положении при стоянке с работакнцим двигателем.

Устройство содержит рычаг 1 управления и регулятор непрямого действия, выполненный в виде гидравлического сервомотора 2, поршень 3 которого соединен с органом управления бесступенчатой трансмиссией 4 и двумя дифференциальными рычагами 5 и 6. Золотник 7 сервомотора

2 соединен с датчиком 8 крутящего момента двигателя. Датчик крутящего момента должен быть устроен так, чтобы при возрастании крутящего момента под дейст вием нагрузки (сигнал +М) его выходное звено 9 перемещалось принудительно, а при уменьшении крутящего момента(сигнал -М) — под действием пружины 10. Таким образом, при отсутствии нагрузки и при нагрузках меньше расчетного крутящего момента пружина

10 постоянно выдает сигнал -M.

Дифференциальный рычаг 5 одним концом шарнирно соединен со штоком поршня

3, а другим упирается в звено 9 со стороны пружины 10, Этот упор образует обратную связь одностороннего действия, Средняя часть его через тягу 11 соединена с рыча ам

1 управления, зафиксированным на шкале скоростей Чо — Ч с. Описанные детали образуют регулятор 12 передаточного числа бесступенчатой трансмиссии, и редназначенный для поддержания постоянного крутящего момента двигателя независимо от внешней нагрузки.

Регулятор 13 скорости машины содержит регулятор непрямого действия, выполненный в виде гидравлического сервомотора 14, поршень 15 которого соединен с органом 16 подачи топлива в двигатель. Золотник 17 сервомотора соединен с приводимым от двигателя центробежным датчиком 18 оборотов„ орган 19 настройки (пружина) которого через шток 20 шарнирно соединен с одним концом дифференциального рычага 6, середина которого через тягу

21 соединена с рычагом 1 управления, а другой конец шарнирно соединен со штоком поршня 3.

Устройство работает следующим образом.

8 положении "Стоянка с работающим двигателем" (фиг. 1) вращаются входной

35 элемент находящейся в нейтрали бесступенчагой трансмиссии 4, приводимый через датчик 8 крутящего момента двигателя, и центробежный датчик 18, орган 19 настройки которого настроен на минимальные регулируемые обороты, которые больше оборотов холостого хода, От отдельного источника давления к золотникам 7 и 17 сервомоторов 2 и 14 подводится рабочая жидкость (показано стрелками), Поскольку на стоянке нагрузка на двигатель отсутствует, пружина 10 датчика 8 крутящего момента выдает сигнал -М (стремится сдвинуть вниз золотник 7), но этот сигнал заблокирован упором выходного звена 9 датчика 8 момента в дифференциальный рычаг 5. который сдвинуться не может, TBK как ег0 середина связана с рычагом 1 управления, зафиксиpoBBHHblt4 HB шкале скоростей /o смаке в положении /О, а другой конец связан со штоком поршня 3 сервомотора 2, нагруженного усилием перестановки органа управления бесступенчатой трансмиссией.

При трогании с места без нагрузки рычаг 1 управления перемещается из положения 1/о в сторону V<>«, При этом дифференциальный рычаг 5, поворачиваясь вокруг неподвижного пока шарнира, связанного со штоком поршня 3, отходит от выходного звена 9 датчика 8 момента. Пружина 10 датчика момента немедленно перемещает вниз золотник 7 (реализуется сигнал

-М), вследствие чего поршень 3 сервомотора 2 также перемещается вниз, изменяя передаточное число трэн=миссии, Машина трогается с места. Перемещение поршня 3 вниз вызывает поворот связанного с ним дифференциального рычага 5 в противоположном направлении вокруг среднего шарнира, связанного с рычагом 1. При этом зазор между рычагом 5 и выходным звеном

9 уменьшается, Если ры гаг 1 осгановлен и зафиксирован на шкале скоростей, то, продолжая поворст, рычаг 5 сначала выберет зазор между собой и выходным звеном 9, а затем вернет звено 9 и связанный с ним золотник 7 в исходное положение. Золотник перекроет подачу жидкости к поршню 3 и последний также остановится. Процесс регулирования закончился. Машина будет двигаться со скоростью, определяемой достигнутым передаточным числом трансмиссии и минимальным регулируемым числом оборотов двигателя., . Таким образом, ско55- рость движения машины и ри малых нагрузках, когда потребная мощность ниже мощности, соответствующей минимальным регулируемым оборотам, определяется, и ограничивается упором между дифференциальным рычагом 5 и выходным звеном 9, Так проис1689136

10 чаг 1 перемещается в сторону Чмакс. Диффе- 15

25

40 ходит до исчерпания пределов регулирования передаточного числа трансмиссии, когда поршень 3 доходит до упора и дальше двигаться не может несмотря на то, что золотник 7 обеспечивает доступ жидкости к нему. Начиная с этого момента, зазор в обратной связи между рычагом 5 и звеном 9 не выбирается, а при дальнейшем перемещении рычага 1 — увеличивается, Одновременно с описанными процессами, происходящими в регуляторе 12 передаточного числа трансмиссии, в регуляторе 13 скорости происходит следующее, При трогании с места без нагрузки рыренциальный рычаг 6, поворачиваясь вокруг неподвижного пока шарнира на штоке поршня 3, другим своим концом воздействует на орган 19 настройки датчика 18 оборотов двигателя, настраивая его на повышениечастоты вращения двигателя. От этого грузики датчика 18 сходятся и перемещают золотник 17 вниз, который откры вает доступ жидкости к поршню 15 сервомотора 14, Поршень 15 перемещается вверх и перестраивает орган управления подачи топлива в двигатель в сторону увеличения оборотов, и двигатель увеличивает обороты. Однако шток поршня 3 в это время уже движется вниз, что вызывает поворот дифференциального рычага 6 вокруг среднего шарнира в противоположном направлении. Это перестраивает орган 19 настройки на более низкий скоростной режим и ограничивает изменение частоты вращения двигателя.

При остановке и фиксировании, рычага 1 на шкале скоростей продолжающееся движение штока поршня 3 через рычаг 6 возвращает орган 19 настройки в исходное положение. К этому моменту двигатель успел повысить свои обороты, поэтому грузики датчика 18 расходятся и перемещают золотник 17 вверх, что вызывает движение поршня 15 вниз и возвращение режима работы двигателя в исходное состояние.Машина движется со скоростью, определяемой передаточным числом трансмиссии при минимальной регулируемой частоте вращения двигателя.

Так происходит до исчерпания пределов регулирования передаточного числа трансмиссии. После этого шток поршня 3 перестает двигаться и дальнейшее перемещение рычага 1 приводит к повороту рычага

6 и перестройке органа 19 настройки датчика 18 на увеличение частоты вращения двигателя, Соответственно двигатель увеличивает частоту вращения. С этого момента увеличение скорости движения только эа счет увеличения частоты вращения

55 двигателя при постоянном минимальном передаточным числе трансмиссии, При движении под нагрузкой при некотором промежуточном передаточном числе в трансмиссии наступает равновесие между внешней нагрузкой, приведенной к валу двигателя, и настройкой датчика 8 крутящего момента. При этом сигнал — М пропадает и датчик 8 возвращает золотник 7 в исходное положение. Поршень 3 остоо-навг ивается и регулирование трансмиссии прекращается. Машина движется со скоростью, определяемой данным передаточным числом и минимальной регулируемой частотой вращения двигателя, При этом двигатель развивает мощность, необходимую для движения с данной скоростью при данной нагрузке.

Если в этих условиях рычаг 1 передвинуть дальше в сторону Ч„,, то оба дифференциальных рычага 5 и 6 повернутся относительно неподвижного штока поршня

3. При этом образуется зазор между рычагом 5 и "-âåíîì 9,,так как последнее не будет следовать за рычагом 5 из-за отсутствия сигнала -M, Рычаг 6, повернувшись, перестроит орган 19 настройки на повышенную частоту вращения двигателя, отчего грузики датчика 18 сойдутся, золотник 17 переместится вниз, а поршень 15 переместится вверх и перестроит орган 16 управления подачей топлива в сторону повышения частоты вращения двигателя. Когда заданная частота вращения будет достигнута, грузики разойдутся и переместят золотник 17 в нейтраль. Увеличение частоты вращения прекратится. Машина будет двигаться с повышенной скоростью, для чего при данной нагрузке требуется повышенная мощность, которая обеспечивается повышенной частотой вращения двигателя.

Если в условиях движения по предыдущему абзацу возрастает внешняя, а вместе с ней и приведенная к валу двигателя нагрузка, то датчик 8 момента выдает сигнал

+M и переместит золотник 7 вверх, чему рычаг 5 не препятствует. В ту же сторону переместится и поршень 3, увеличивая передаточное число трансмиссии так, чтобы приведенная к валу двигателя нагрузка снова сравнялась с настройкой датчика 8 и сигнал +M исчез. Перемещение штока поршня

3 вверх вызывает поворот дифференциальных рычагов 5 и 6 около их средних шарниров., соединенных с неподвижным рычагом

1. При повороте рычага 5 увеличивается зазор между ним и звеном 9, При повороте рычага 6 происходит перестройка органа 19 настройки на повышенную частоту вращения двигателя, вслед за чем двигатель увеличивает частоту вращения. Увеличение

1689136 сохраняется передаточного числа трансмиссии уменьшает скорость движения, а увеличение частоты вращения двигателя увеличивает ее, Эти два противоположных процесса компенсируют друг друга и скорость движения машины остается неизменной. Так поддерживается режим постоянной скорости— один иэ двух основных режимов работы устройства, Машина движется с прежней скоростью при увеличенной внешней нагрузке, для чего требуется повышенная мощность, которую обеспечивает повышенная частота вращения, При дальнейшем росте внешней нагрузки наступает момент, когда в результате описанного процесса частота вращения двигателя станет максимальной, что означает использование всей мощности двигателя и исчерпание пределов регулировки двигателя. При этом поршень 15 останавливается, не в силах переместить орган 16 управления подачей токлива, При дальнейшем росте внешней нагрузки датчик 8 момента выдает сигнал +М, вследствие чего увеличивается передаточное число трансмиссии и скорость движения уменьшается, так как для движения с прежней скоростью не хватает максимальной мощности двигателя, которая с этого момента не изменяется. Это переход ко второму главному режиму работы - режиму постоянной мощности.

При уменьшении нагрузки из режима постоянной мощности процессы идут в обратном порядке. Сначала появляется сигнал

-M, золотник 7 перемещается вниз, поршень 3 уменьшает передаточное число трансмиссии, отчего скорость движения увеличивается. Одновременно с перемещением штока поршня 3 вниз поворачиваются рычаги 6 и 5. Это приводит к уменьшению зазора между рычагом 5 и звеном 9, перестройка органа 19 настройки в сторону уменьшения частоты вращения не меняется, так как в режиме постоянной мощности орган 19 настройки был перерегулирован р ычд Гом 6.

При дальнейшем перемещении штока поршня и повороте рычага 6 наступает момент, когда перерегулирование органа 19 настройки заканчивается и двигатель начинает уменьшать частоту вращения, Происходит перехоц в ражим постоянной скорости, С этого момента скорость движения остается постоянной, так как тенденция к ее увеличению из-,за уменьшения. передаточного числа трансмиссии компенсируется уменьшением частоты вращения двигателя, Так продолжается до достижения двигателем минимальной регулируемой частоты вращения, если рычагом 1 задана скорость

2О

3О

4О

5О

55 ниже соответствующей минимальному передаточному числу трансмиссии, Одновременно происходят касание рычага 5 и звена 9 и блокирование сигнала -M, так как дальнейшая разгрузка привела бы к дальнейшему уменьшению передаточного числа и превышению заданой скорости даже при минимальной частоте вращения двигателя.

Если задана скооость выше упомянутой величины, то при загрузке в трансмиссии достигается минимальное число передаточное, а регулирование двигателя прекращается при некоторой величине частоты вращения, большей минимальной, В этом случае зазор между рычагом 5 и звеном 9

При перемещении рычага 1 в сторону уменьшения скорости дифференциальные рычаги 5 и 6 поворачиваются относительно неподвижного штока поршня 3, При этом, если между рычагом 5 и звеном 9 имеется зазор, то он уменьшается и воздействия на звено 9 пока не происходит, Рычаг 6 перестраивает орган 19 настройки на меньшую частоту вращения двигателя, отчего частота вращения двигателя и скорость машины уменьшаются. При дальнейшем перемещении рычага 1 рычаг 5 касается звена 9 и поднимает его вверх (имитируется прохождение сигнала+М), Золотник 7 перемещается вверх, за ним следует поршень 3 и перестраивает трансмиссию в сторону увеличения передаточного числа трансмиссии.

Скорость движения теперь уменьшается за счет увеличения передаточного числа трансмиссии.

Преимущество предложенного устройства по сравнению с известным заключается в повышении точности поддержания регулируемых параметров, в обеспечении работы двигателя на минимальной регулируемой частоте вращения всегда, когда по внешней нагрузке большей мощности не требуется. Эти преимущества обеспечивают повышенную экономичность работы машины.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования режимов работы двигателя и скорости движения машины с бесступенчатой передачей, содержащее рычаг управления. регулятор передаточного числа трансмиссии, имеющий cepBGM0Yop поршень которого связан с органом управления бесступенчатой трансмиссии, и золотник управления, центробежный датчик оборотов двигателя, связанный через регулятор скорости с органом подачи топлива, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью. повышения .

1689136

Составитель А.Барыков

Редактор А.Гратилло Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т.Палий

Заказ 3774 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-З5, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 экономичности работы двигателя путем повышения точности регулирования параметров управления, оно снабжено датчиком крутящего момента двигателя, двумя дифференциальными рычагами. регулятор скорости содержит сервомотор, поршень которого связан с органом подачи топлива; золотник управления и орган настройки, выполненный в виде пружины, один конец которой связан с выходным звеном датчика оборотов двигателя и золотником управления, а другой — с одним из плеч первого дифференциального рычага, при этом выходное звено датчика крутящего момента связано с золотником управления регулятора передаточного числа трансмиссии и раэ5 мещено с возможностью одностороннего взаимодействия с одним иэ плеч второго дифференциального рычага, причем вторые плечи дифференциальных рычагов Связаны с поршнем сервомотора регулятора переда10 точного числа трансмиссии, а средние части посредством тяг связаны с рычагом управления.