Система охлаждения гидромеханической трансмиссии и подвески транспортного средства

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, конкретно касается конструкции систем охлаждения трансмиссии и подвески транспортных средств. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения гидромеханической трансмиссии и подвески. Решение поставленной задачи достигается тем, что система охлаждения дополнительно снабжена второй и третьей секциями теплообменника, выполненными в едином корпусе с первой секцией теплообменника, внутренние полости которых соединены между собой трубками, а межтрубные полости секций теплообменника разделены перегородками, при этом межтрубная полость второй секции теплообменника соединена входными и выходными каналами с контуром охлаждения гидрообъемного механизма поворота, межтрубная полость третьей секции теплообменника соединена входными и выходными каналами с контуром охлаждения гидродинамического трансформатора и планетарной коробки передач, а внутритрубные полости дополнительных секций теплообменника соединены входными и выходными каналами с контуром охлаждения блока гидроамортизаторов. 1 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и конкретно касается конструкции систем охлаждения трансмиссии и подвески транспортных средств.

Известна система охлаждения гидромеханической трансмиссии и подвески транспортного средства [1], выбранная в качестве прототипа, содержащая автономный контур охлаждения гидродинамического трансформатора и планетарной коробки передач, включающий первый радиатор и первый насос, привод которого соединен с тяговым двигателем, автономный контур охлаждения гидрообъемного механизма поворота, включающий второй радиатор и второй насос, привод которого соединен с тяговым двигателем, автономный контур охлаждения блока гидроамортизаторов, включающий третий радиатор и третий насос, привод которого соединен с тяговым двигателем, а также автономный контур охлаждения редуктора привода резервных генераторов, включающий четвертый насос, привод которого соединен с тяговым двигателем, и первую секцию теплообменника, межтрубные полости которой соединены входными и выходными каналами с контуром охлаждения редуктора привода резервных генераторов, а внутритрубные полости секции теплообменника соединены с контуром охлаждения блока гидроамортизаторов.

Недостатком прототипа является нерациональное малоэффективное охлаждение контуров гидромеханической трансмиссии и подвески, так как, во-первых, все контуры охлаждения выполнены автономно, то есть не имеют между собой общих элементов, в связи с чем размеры радиаторов этих контуров завышены, так как рассчитаны на режим максимального тепловыделения, длительность которого может происходить непродолжительное время, в связи с этим рабочая (охлаждающая) жидкость не успеет нагреться и, следовательно, тепловая нагрузка контура не будет максимальной и в итоге такая конструкция контуров охлаждения имеет нерациональное исполнение; во-вторых, тепловыделение в элементах контуров происходит по противофазным законам [2,3], то есть на одних и тех же режимах работы одни элементы нагреваются, а другие, в это же время, охлаждаются, а на других режимах работы наоборот. Так, при прямолинейном движении транспортного средства нагревается рабочая жидкость в гидродинамическом трансформаторе и планетарной коробке передач, а рабочие жидкости в редукторе привода резервных генераторов и гидрообъемного механизма поворота, наоборот, только охлаждаются; при совершении поворота нагревается дополнительно рабочая жидкость в гидрообъемном механизме поворота, но при этом снижается скорость движения, а следовательно, и температура нагрева жидкости в амортизаторах; при работающем двигателе на стоянке нагревается рабочая жидкость только в редукторе привода резервных генераторов, остальные элементы при этом работают в режиме охлаждения. Кроме того, при движении в благоприятных дорожных условиях (ровное дорожное покрытие, например, асфальт, бетон) гидродинамический трансформатор может блокироваться водителем и в этом случае гидродинамический трансформатор будет только охлаждаться, температура нагрева же жидкости в амортизаторах прямо пропорциональна квадрату полного хода его штока [2]. В связи с этим контур охлаждения подвески будет тоже охлаждаться.

Таким образом, на привод насосов контуров охлаждения постоянно затрачивается мощность, а охлаждение контуров необходимо производить только на определенных режимах работы транспортного средства, в связи с чем общий КПД систем охлаждения является низким, а, следовательно, также низка и их эффективность.

Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения гидромеханической трансмиссии и подвески.

Решение поставленной задачи достигается тем, что система охлаждения дополнительно снабжена второй и третьей секциями теплообменника, выполненными в едином корпусе с первой секцией теплообменника, внутренние полости которых соединены между собой трубками, а межтрубные полости секций теплообменника разделены перегородками, при этом межтрубная полость второй секции теплообменника соединена водными и выводными каналами с контуром охлаждения гидрообъемного механизма поворота, межтрубная полость третьей секции теплообменника соединена входными и выводными каналами с контуром охлаждения гидродинамического трансформатора и планетарной коробки передач, а внутритрубные полости дополнительных секций теплообменника соединены водными и выходными каналами с контуром охлаждения блока гидроамортизаторов.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая система охлаждения гидромеханической трансмиссии и подвески колес транспортного средства отличается тем, что она снабжена дополнительно второй и третьей секциями теплообменника, выполненными в едином корпусе с первой секцией теплообменника, что позволяет обеспечить передачу тепла от одного контура охлаждения к другому на различных режимах работы транспортного средства и, как следствие, сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена схема системы охлаждения.

Система охлаждения гидромеханической трансмиссии и подвески содержит контур 5 охлаждения гидродинамического трансформатора 1 и планетарной коробки передач 4, включающий первый радиатор 3 и первый насос 2, связанный через привод с тяговым двигателем (на чертеже не показан), контур 11 охлаждения гидрообъемного механизма поворота, включающий гидронасос 7, гидромотор 8, второй насос 9, связанный через привод с тяговым двигателем, второй радиатор 10 и механизм управления 22, контур 21 охлаждения редуктора 19 привода резервных генераторов и четвертого насоса 20, связанный через привод с тяговым двигателем, контур 15 охлаждения блока 12 гидроамортизаторов, третьего радиатора 13 и третьего насоса 14, связанный через привод с тяговым двигателем, теплообменник 6, включающий первую секцию 16, вторую секцию 17, третью секцию 18, выполненные в едином корпусе, внутреннюю полости которых соединены между собой трубками, а межтрубные полости секций 16, 17 и 18 теплообменника 6 разделены перегородками, при этом межтрубная полость первой секции 16 теплообменника 6 соединена входными и выходными каналами с редуктором 19 привода резервных генераторов, межтрубная полость второй секции 17 теплообменника 6 соединена входными и выходными каналами с контуром 11 охлаждения гидрообъемного механизма поворота, межтрубная полость третьей секции 16 теплообменника 6 соединена входными и выходными каналами с контуром 5 охлаждения гидродинамического трансформатора 1 и планетарной коробки передач 4, а внутренние полости секций 16, 17 и 18 теплообменника 6 соединены входными и выходными каналами с контуром 15 охлаждения блока 12 гидроамортизаторов.

Система охлаждения гидромеханической трансмиссии и подвески работает следующим образом.

При прямолинейном движении транспортного средства наиболее теплонапряженным является контур 5 гидродинамического трансформатора 1 и планетарной коробки передач 4. Теплогидравлический поток в контуре 5 проходит по следующему пути: планетарная коробка передач 4, радиатор 3, насос 2, гидродинамический трансформатор 1, межтрубная полость секции 18 теплообменника 6 и планетарная коробка передач 4. Аналогичным образом контур 5 работает и в режиме охлаждения. Контур 21 охлаждения редуктора 19 привода резервных генераторов в этом случае не работает, так как отключен его насос 20. В режиме охлаждения в этом случае работает контур 11 гидрообъемного механизма поворота, так как нет передачи мощности от гидронасоса 7 на гидромотор 8, так как нет воздействия от водителя на механизм управления 22 и в связи с чем теплогидравлический поток в контуре 11 проходит по следующему пути: радиатор 10, насос 9, секция 17 теплообменника 6, радиатор 10. При прямолинейном движении транспортного средства по дороге с ровным покрытием (асфальт, бетон) в режиме охлаждения работает также контур 15 блока гидроамортизаторов 12. В случае же движения по неровной дороге (булыжник, крупный гравий) контур 15 будет работать в режиме нагрева. В обоих случаях охлаждающая жидкость (антифриз) в контуре 15 проходит по следующему пути: блок 12 гидроамортизаторов, радиатор 13, насос 14, внутритрубные полости секций 16, 17, 18 теплообменника 6 и возвращается в блок 12 гидроамортизаторов, амортизаторов. Кроме того, гидродинамический трансформатор 1 может принудительно блокироваться водителем на всех передачах и в этом случае нагреваться рабочая жидкость будет только в планетарной коробке передач 4, а в гидродинамическом трансформаторе 1 рабочая жидкость будет только охлаждаться, так как при блокировке КПД гидродинамического трансформатора 1 приблизительно равен единице.

Таким образом, на благоприятных режимах работы транспортного средства (движение по ровной дороге с заблокированным гидродинамическим трансформатором 1) передача тепла будет осуществляться из нагреваемого контура 5 через секции 17 и 18 теплообменника 6 в охлаждаемые контуры 15 и 11. При движении транспортного средства в неблагоприятных условиях (движение по неровной дороге с незаблокированным гидродинамическим трансформатором) передача тепла будет осуществляться из нагреваемых контуров 5 и 15 через секции 17 и 18 теплообменника 6 в охлаждаемый контур 11 гидрообъемного механизма поворота. В обоих случаях теплонапряженность нагреваемых контуров будет снижена и исключена работа холостого хода насосов охлаждаемых контуров, а следовательно, и эффективней будет работать в целом такая система охлаждения.

Наиболее неблагоприятный теплонапряженный режим работы транспортного средства будет происходить при совершении машиной поворота. При этом водитель воздействует на механизм управления 22 и тем самым обеспечивает гидравлическую связь между гидронасосом 7 и гидромотором 8. В этом случае теплогидравлический поток в контуре 11 будет проходить по следующему пути: гидронасос 7, механизм управления 22, гидромотор 8, радиатор 10, насос 9, секция 17 теплообменника 6 и гидронасос 7. Контуры 5 и 15 будут работать так же, как и при прямолинейном движении, а контур 21 также будет отключен. Хотя режим работы транспортного средства при совершении поворота непродолжителен по времени и рабочая жидкость в контуре 11 может и не успеть нагреться и контур 11 будет работать в режиме охлаждения дольше, чем в режиме нагрева.

Возможен случай, когда все контуры 5, 15 и 11 будут работать в режиме нагрева. Однако в этом случае в теплообменнике 6 будет осуществляться теплообмен за счет разности температур нагрева рабочих (охлаждающих) жидкостей в контурах. Так, максимальная температура рабочей жидкости в автономном режиме хода в контуре 5 может достигать 130^oC, в контуре 11 - не более 90^o, а в контуре 15 - не более 100^o.

При работе двигателя транспортного средства во время стоянки в работу системы охлаждения включается контур 21 редуктора привода резервных генераторов, который работает в режиме нагрева. Рабочая жидкость в контуре 21 проходит по следующему пути: редуктор 19 привода резервных генераторов, насос 20, секции 16 теплообменника 6 и редуктор 19 привода резервных генераторов. В этом случае тепло от контура 21 передается в теплообменник 6 через секции 17 и 18 в контуры 5, 11 и 15, которые в это время работают в режиме охлаждения. Во всех случаях работы транспортного средства радиаторы 3, 10 и 13 охлаждают жидкости соответственно своих контуров 5, 11 и 15.

Таким образом, на всех режимах работы транспортного средства производится теплообмен в теплообменнике 6 между гидромеханической трансмиссией и подвеской и тем самым система охлаждения постоянно находится в действии, а следовательно, и более эффективней осуществляется ее работа.

Эффективность охлаждения гидромеханической трансмиссии и подвески повышена, во-первых, за счет суммарного снижения теплонапряженности во всех контурах, так как на всех режимах и в любой промежуток времени какой-либо из контуров будет охлаждаться, а другой (другие) нагреваться, и наоборот; во-вторых, рационально расходуется мощность на привод насосов и тем самым исключена работа их холостого хода, когда соответствующий контур работает в режиме охлаждения.

Источники информации 1. Гусеничная машина ГМ-569 и ее модификация ГМ-577А, ГМ-579А, ГМ-567. Техническое описание и инструкция по эксплуатации (ТО), -М.:Военное издательство, 1987, с. 22-35, 42-44.

2. Антонов А. С. и др. Армейские автомобили, Теория. - М.: Воениздат, 1970, с. 520.

3. Антонов А.С. и др. Армейские гусеничные машины. -М.: Воениздат, 1973, 304 с.

Формула изобретения

Система охлаждения гидромеханической трансмиссии и подвески транспортного средства, содержащая автономный контур охлаждения гидродинамического трансформатора и планетарной коробки передач, включающий первый радиатор и первый насос, привод которого соединен с тяговым двигателем, автономный контур охлаждения гидрообъемного механизма поворота, включающий второй радиатор и второй насос, привод которого соединен с тяговым двигателем, автономный контур охлаждения блока гидроамортизаторов, включающий третий радиатор и третий насос, привод которого соединен с тяговым двигателем, а также автономный контур охлаждения редуктора привода резервных генераторов, включающий четвертый насос, привод которого соединен с тяговым двигателем, и первую секцию теплообменника, межтрубные полости которой соединены входными и выходными каналами с контуром охлаждения редуктора привода резервных генераторов, а внутритрубные полости секции теплообменника соединены с контуром охлаждения блока гидроамортизаторов, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена второй и третьей секциями теплообменника, выполненными в едином корпусе с первой секцией теплообменника, внутренние полости которых соединены между собой трубками, а межтрубные полости секций теплообменника разделены перегородками, при этом межтрубная полость второй секции теплообменника соединена входными и выходными каналами охлаждения гидрообъемного механизма поворота, межтрубная полость третьей секции теплообменника соединена входными и выходными каналами с контуром охлаждения гидродинамического трансформатора и планетарной коробки передач, а внутритрубные полости дополнительных секций теплообменника соединены входными и выходными каналами с контуром охлаждения блока гидроамортизаторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1