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

 

СОК)З СОВГ,1СКИХ

СОЦИАПИСТИЧГ.СКИХ

Р -:СПУВПИК (я)5 В 60 К 41/12

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИГЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1f

24-.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4729622/11 (22) 16.08,89 (46) 15.11.91. Бюл. № 42 (71) Специализированное конструкторское бюро по специальным гусеничным тракторам класса 2 (72) Н.М. Чаплыгин (53) 629.11.-585(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 220077004477,, кКл, В 60 К 41 /12, 1965. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ

ДВИГАТЕЛЯ И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ

МАШИНЫ С БЕССТУПЕНЧАТОЙ ТРАНСМИССИЕЙ V

»5U 1691161 А1 (57) Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в системах автоматического управления бесступенчатых трансмиссий.

Цель изобретения — повышение экономичности работы двигателя. Устройство содержит два сервомотора 2, 13, поршни которых связаны соответственно с выходным звеном 8 датчика 7 и камерой 18 органа настройки посредством двуплечего рычага 22, органом управления бесступенчатой передачи 4, органом 15 подачи топлива, Рычаг 1 управления кинематически связан с дифференциальным рычагом 5 и посредством двучего рычага 23 с камерой 18 органа тройки, 1 ил.

i 691161

20

40

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в системах автоматического управления бесступенчатых трансмиссий.

Цель изобретения — повышение экономичности работы двигателя, На чертеже показана схема устройства положении при стоянке с работающим вигателем.

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 дифференциальным рычагом 5, Золотник 6 сервомотора 2 соединен датчиком 7 крутящего момента двигателя.

Датчик 7 крутящего момента должен быть устроен так, чтобы при возрастании крутя1цего момента под действием нагрузки (сигнал+М) его выходное звено 8 перемещалось бы принудительно, а при уменьшении кру тящегоо момента (сигнал -M) — под действием пружины 9. Таким образом, при отсутствии нагрузки и при нагрузках меньше расчетного крутящего момента пружина 9 постоянно выдает сигнал -M.

Дифференциальный рычаг 5 одним концом шарнирно соединен со штоком поршня

3; а другим упирается в звено 8 со стороны пружины 9. Этот упор образует обратную связь (ОС) одностороннего действия. Средняя часть рычага 5 через тягу 10 соединена с рычагом 1 управления, зафиксированным на шкале скоростей Va-Vm >, Укаэанные де1 тали образуют регулятор 11 передаточного числа бесступенчатой трансмиссии, предназначенный для поддержания постоянного крутящего момента двигателя.

Регулятор 12 скорости машины содержит регулятор непрямого действия, выполненный в виде гидравлического сервомотора 13, поршень 14 которого соединен с органом 15 подачи топлива в двигатель, Подпружиненный пружиной 16 золотник 17 сервомотора соединен через камеру 18 с приводимым от двигателя чувствительнымым элементом 19 (датчиком оборотов двигателя), выполненным в виде гидравлического, например, шестеренного насоса, Камера 18 сообщается с двумя регулируемыми дросселями 20 и 21, управляемыми двуплечими рычагами 22 и 23. Рычаг

22 соединен со штоком поршня 3, а рычаг 23 — с рычагом 1 управления. Дроссель 20 в исходном положении, например, когда машина стоит, открыт, а дроссель 21 закрыт.

Соединение рычагов 22 и 23 с поршнем

3 и рычагом 1 управления должно быть таким, чтобь1 при закрывании одного дросселя другой открывался, Золотник 17 выполнен с осевым и поперечным каналами 24 и

25, соединяющими камеру 18 с пространством между поясками золотника 17 для использования энергии чувствительного элемента 19 не только для управления золотником 17, но и для управления органом

15 подачи топлива в двигатель.

Устройство работает следующим образом, В положении "Стоянка с работающим двигателем" вращаются входной элемент находящейся в нейтрали бесступенчатой трансмиссии 4, приводимый через датчик 7 крутящего момента двигателя, и чуствительный элемент 19, органы настройки которого (дроссели 20 и 21) настроены на минимальные регулируемые обороты, которые больше оборотов холостого хода.

От отдельного источника давления к золотнику 6 сервомотора 2 подводится рабочая жидкость, как показано стрелкой. К сервомотору 13 рабочая жидкость подводится от чувствительного элемента 19 через каналы 24 и 25 в золотнике 17. Поскольку на стоянке нагрузка на двигатель отсутствует, пружина 9 датчика 7 крутящего момента выдает сигнал — М (стремится сдвинуть вниз золотник 6), то этот сигнал заблокирован упором выходного звена 8 датчика 7 момента в дифференциальный рычаг 5, который сдвинутся не может, так как его середина связана с рычагом 1 управления, зафиксированным на шкале скоростей Vo — Vmsx в положении V<, а другой конец связан со штоком поршня 3 сервомотора 2, нагруженного усилием перестановки органа управления бесступенчатой передачей, При трогании с места беэ нагрузки рычаг 1 управления перемещается из положения V< в сторону Vm», При этом дифференциальный рычаг 5, поворачиваясь вокруг неподвижного (пока) шарнира, связанного со штоком поршня 3. отходит от выходного звена 8 датчика 7 момента. Пружина 9 датчика момента немедленно перемещает вниз золотник 6 (реализуется сигнал -M), вследствие чего поршень 3 сервомотора 2 также перемещается вниз, изменяя передаточное число трансмисии.

Машина трогается с места

Перемещение поршня 3 вниз вызывает поворот связанного с ним дифференциаль- ного рычага 5 вокруг среднего шарнира, связанного с рычагом 1. При этом зазор между рычагом 5 и выходным звеном 8 уменьшается. Если рычаг 1 остановлен и зафиксирован на шкале скоростей, то, продолжая поворот, рычаг 5 сначала выбирает зазор между собой и выходным звеном 8, а затем возвра1691161

10 ется упором между дифференциальным 15

55 щает звено 8 и связанный с ним золотник 6 в исходное положение. Золотник перекрывает подачу жидкости к поршню 3 и последний также останавливается. Процесс регулирования закончился. Машина двигается со скоростью, определяемой достигнутым передаточным числом трансмиссии и минимальным, регулируемым числом оборотов двигателя.

Таким образом, скорость движения машины при малых нагрузках, когда необходимая мощность ниже мощности, соответствующей минимальным регулируемым оборотам, определяется и ограничиварычагом 5 и выходным звеном 8. Так происходит до исчерпания пределов регулирования передаточного числа трансмиссии, когда поршень 3 доходит до упора и дальше двигаться не может, несмотря на то, что золотник 6 обеспечивает доступ жидкости к нему. Начиная с этого момента зазор в обратной связи между рычагом 5 и звеном 8 не выбирается, а при дальнейшем перемещении рычага 1 увеличивается.

Одновременно с указанными процессами, происходящими в регуляторе 11 передаточного числа трансмиссии, в регуляторе 12 скорости происходит следующее, Приводимый от двигателя чувствительный элемент 19, выполненный, например, в виде гидравлического шестеренного насоса, подает рабочую жидкость в камеру 18, откуда она сливается через регулируемые дроссели 20 и 21. При этом в камере 18 и каналах 24 и 25 золотника 17 устанавливается некоторое расчетное давление. Это давление стремится сдвинуть золотник 17 вниз, но этому препятствует пружина 16.

При расчетном давлении золотник находится в нейтрали, Камера 18 с дросселями 20 и

21 является органом настройки чувствительного элемента 19.

При перемещении рычага 1 в сторону

У х, как было указано через двуплечий рычаг 23 происходит открытие дросселя 21, отчего давление в камере 18 уменьшается.

Пружина 16 перемещает золотник 17 вверх, а поршень 14 смещается вниз, увеличивая частоту вращения двигателя. При этом подача насоса увеличивается и вызывает повышение давления в камере 18 до расчетного. Это давление возвращает золотник 17 в нейтраль и регулирование частоты вращения двигателя прекращается.

Одновременно происходит перемещеwe штока поршня 3 вниз, что прикрывает дроссель 20, повышая давление в камере 18 и восстанавливая в ней исходное расчетное давление, т.е. исходный режим работы дви25

50 гателя. 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

23 и увеличению открытия дросселя 21 и перестройке органа настройки чувствительного элемента 19 на увеличение частоты вращения двигателя, Соответственно двигатель увеличивает частоту вращения. При минимальном передаточном числе трансмиссии дроссель 20 оказывается полностью закрыт и тогда изменение скорости движения происходит за счет изменения частоты вращения двигателя, т.е. величины открытия дросселя 21. С этого момента увеличение скорости движения происходит только за счет увеличения частоты вращения двигателя при постоянном минимальном передаточном 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 момента, При этом сигнал -M пропадает и датчик 7 возвращает золотник 6 в исходное положение. Поршень 3 останавливается 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 Vms, то дифференциальный рычаг 5 и рычаг 23 поворачиваются относительно неподвижного штока поршня

3. При этом образуется зазор между рычагом 5 и звеном 8, так как последнее не будет следовать за рычагом 5 вследствие отсутствия сигнала -M. Рычаг 23, повернувшись, пер::страивает дроссель 21 и элемент настройки на повышенную частоту вращения двига еля, отчего давление в камере 18 уменьшается, золотник 17 перещается вверх, а поршень 14 перемещается вниз и переставляет орган 15 управления подачей топлива в сторону повышения частоты вращения двигателя, С ростом частоты вращения двигателя растет и расход насоса, что повышает давление в камере 18 и перемещает золотник

17 в нейтраль, Увеличение частоты вращения прекращается. Машина двигается с по1691161 вышенной скоростью, для чего при данной При уменьшении нагрузки на режиме нагрузке требуется повышенная мощность, постоянной мощности процессы идут в обкоторая обеспечивается повышенной часто- ратном порядке. Сначала появляется сигнал той вращения двигателя. -M, золотник 6 перемещается вниз, порЕсли в условиях движения по предыду- 5 шень 3 уменьшает передаточное число щему абзацу возрастает внешняя, а вместе трансмиссии, отчего скорость движения с ней и приведенная к валу двигателя на- . увеличивается, Одновременно с перемещегрузка, то датчик 7 момента выдает сигнал нием штока поршня 3 вниз поворачиваются

+М и перемещает золотник 6 вверх, чему рычаги 5 и 22, Это приводит к уменьшению рычаг 5 не препятствует. В ту же сторону 10 зазора между рычагом 5 и звеном 8, а также перемещается и поршень 3, увеличивая пе- к перестройке настройки дросселя 20 в сторедаточное число трансмиссии так, чтобы рону уменьшения частоты вращения двигаприведенная к валу двигателя нагрузка теля, но пока частота вращения не снова сравнялась с настройкой датчика и меняется, так как в режиме постоянной сигнал +М исчез. 15 мощности дроссель 20 был перерегулироПеремещение штока поршня 3 вверх ван рычагом 22. вызывает поворот дифференциального ры- При дальнейшем перемещении штока чага 5 около его среднего шарнира, соеди- поршня 3 и повороте рычага 22 наступает ненного с неподвижным рычагом 1, и рычага момент, когда перерегулирование дросселя

22 дросселя 20 вокруг его точки опоры, При 20 20 заканчивается и двигатель начинает повороте рычага 5 увеличивается зазор уменьшать частоту вращения. Это переход между ним и звеном 8. При повороте рычага в режим постоянной скорости. С этого мо22 происходит изменение (увеличение) сум- мента скорость движения остается постоянмарного проходного сечения дросселей 20 ной, так как тенденция к ее увеличению и 21, т.е. перестройка элемента настройки 25 вследствие уменьшения передаточного чисна повышенную частоту вращения двигате- ла трансмиссии компенсируется уменьшением частоты вращения двигателя, Так увеличение передаточного числа транс- продолжается до достижения двигателем миссии уменьшает скорость движения, а минимальной регулируемой частоты вращеувеличение частоты вращения двигателя 30 ния, если рычагом 1 задана скорость ниже увеличивает ее, Эти два противоположных соответствующей минимальному передапроцесса компенсируют друг друга и скоро- точному числу трансмиссии, сть движения машины остается неизмен- Одновременно происходит касание рыной, Так поддерживается режим чага 5 и звена 8 и блокирование сигнала -М, постоянной скорости — один из двух основ- 35 так как, дальнейшая разгрузка привела бы к ных режимов работы устройства. Машина дальнейшему уменьшению передаточного движется с прежней скоростью.при увели- числа и превышению заданной скорости даченной внешней нагрузке, для чего требует- же при минимальной частоте вращения двися повышенная мощность, которую гателя. обеспечивает повышенная частота враще- 40 Если задана скорость выше указанной ния. величины, то при разгрузке в трансмиссии

При дальнейшем росте внешней нагруэ- достигается минимальное передаточное ки наступает момент, когда в результате число, а регулирование двигателя прекрауказанногопроцессачастотавращениядви- щается при некоторой величине частоты гателя становится максимальной, что озна- 45 вращения, большей минимальной, так как чает использование всей мощности дроссель 21 остается приоткрытым рычагом двигателя и исчерпание пределов его регу- 1 через рычаг 23, В этом случае зазор между лировки. При этом поршень 14останавлива- рычагом 5 и звеном 8 сохраняется, как укается не в силах переместить дальше орган зано.

15 управления подачей топлива. При даль- 50 При перемещении рычага 1 в сторону нейшем росте внешней нагрузки датчик мо- уменьшения скорости дифференциальный мента выдает сигнал +M, вследствие чего рычаг 5 и рычаг 23 поворачиваются относиувеличивается передаточное число транс- тельно неподвижного штока поршня 3, При миссии и скорость движения уменьшается, этом, если между рычагом 5 и звеном 8 иметак как для движения с прежней скоростью 55 ется зазор, то он уменьшается и воэдейстне хватает максимальной мощности двига- вия на звено 8 пока не происходит. Рычаг 23 теля, которая с этого момента не изменяет- закрывает дроссель 21 и перестраивает реся. Это переход ко второму главному гулятор 12 на меньшую частоту вращения режиму работы — режиму постоянной мощ- двигателя, отчего частота вращения двиганости, теля и скорость машины уменьшаются. При

1691161

Составитель А .Барыков

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор О. Кундрик

Редактор С. Лисина

Заказ 3895 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 дальнейшем перемещении рычага 1 рычаг 5 касается звена 8 и поднимает его (имитируется прохождение сигнала +М), Золотник 6 перемещается вверх, эа ним следует поршень 3 и переставляет трансмиссию в сто- 5 рону увеличения передаточного числа трансмиссии, Скорость движения теперь уменьшается в результате увеличения передаточного числа.

Преимущество предлагаемого устрой- 10 ства по сравнению с прототипом заключается в повышении точности поддержания регулируемых параметров, в обеспечении работы двигателя на минимальной регулируемой частоте вращения всегда, когда по 15 внешней нагрузке.большей мощности не требуется. Эти преимущества обеспечивают повышенную экономичность работы машины, Формула изобретения 20

Устройство для автоматического регулирования режимов работы двигателя и скорости движения машины с бесступенчатой трансмиссией, содержащее рычаг управления, регулятор передаточного числа транс- 25 миссии, имеющий сервомотор, поршень которого связан с органом управления бесступенчатой трансмиссии и посредством одного из плеч дифференциального рычага и тяг с рычагом управления, и золотник управления, датчик оборотов двигателя, связанный через регулятор скорости с органом подачи топлива в двигатель, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности работы двигателя, оно снабжено датчиком крутящего момента двигателя, выходное звено которого размещено с воэможностью одностороннего взаимодействия с вторым плечом дифференциального рычага; регулятор скорости содержит сервомотор, поршень которого связан с органом подачи топлива, камеру настройки, золотник, один торец которого подп ружинен, а другой размещен в камере настройки, при этом камера настройки соединена с выходом датчика оборотов двигателя, выполненного в виде шестеренчатого насоса, и содержит два управляемых дросселя, один из которых тягой связан с рычагом управления, а другой — с поршнем сервомотора регулятора передаточного числа трансмиссии, при этом рычаг управления посредством тяги связан со средней частью упомя нутого дифференциального рычага.