Инерционная гидромеханическая передача

 

Изобретение относится к гидромеханическим передачам. Инерционная гидромеханическая передача содержит корпус, входной и выходной валы, импульсный механизм планетарного типа, включающий солнечную шестерню, коронную шестерню и водило с неуравновешенными грузами, регулируемую объемную гидропередачу, включающую насос и гидромотор, и обратный клапан. Коронная шестерня связана с валом насоса. Водило связано с входным валом. Солнечная шестерня связана с выходным валом и валом гидромотора. Обратный клапан установлен между всасывающей и напорной магистралями регулируемой объемной гидропередачи и подключен входом к всасывающей магистрали. Такое выполнение гидропередачи позволяет повысить КПД. 3 ил.

Изобретение относится к гидромеханическим передачам и может быть использовано в машинах, для работы которых необходимо бесступенчатое изменение передаточного отношения трансмиссии от ∞ до 1.

Известна инерционная гидромеханическая передача, содержащая корпус, входной и выходной валы, импульсный механизм планетарного типа, включающий солнечную шестерню, связанное непосредственно с входным валом водило и сателлиты с неуравновешенными грузами, регулируемую объемную гидропередачу, насос и гидромотор которой закреплены на корпусе, и обратные клапаны (SU 1028924 A (Липецкий политехнический институт), 15.07.1983, F 16 H 47/04, 5 листов), принята за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной инерционной гидромеханической передачи, принятой за прототип, относится то, что в известной передаче на выходной вал передается только положительный импульс инерционного момента импульсного механизма, а отрицательный импульс используется для разгона водила импульсного механизма и связанных с ним вращающихся частей приводного двигателя, что является причиной увеличения массы грузовых звеньев и габаритных размеров импульсного механизма по сравнению с предлагаемой инерционной передачей, передающей на выходной вал оба импульса инерционного момента. Кроме того, трансформация момента в известной инерционной гидромеханической передаче происходит с разрывом силового потока, что обуславливает высокий уровень динамической нагруженности звеньев известной передачи, в отличие от предлагаемой инерционной гидромеханической передачи, в которой трансформация момента происходит без разрыва силового потока и отсутствует перекладка зазоров в импульсном механизме, свойственная известной инерционной гидромеханической передаче.

Сущность изобретения состоит в уменьшении массы грузов и габаритных размеров импульсного механизма (при этом также снижаются нагрузки на опоры неуравновешенных звеньев импульсного механизма), при сохранении средней величины инерционного момента на выходному валу и одинаковой частоте вращения входного вала передачи. Также снижается общий уровень динамической нагруженности инерционной гидромеханической передачи вследствие структурного изменения рабочего цикла передачи и устранения разрыва силового потока при трансформации момента.

Получаемый при этом технический результат выражается в уменьшении габаритных размеров импульсного механизма, снижении динамической нагрузки на опоры сателлитов импульсного механизма и звенья инерционной передачи и устранении разрыва силового потока при трансформации момента.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной инерционной гидромеханической передаче, содержащей корпус, входной и выходной валы, импульсный механизм планетарного типа, включающий солнечную шестерню, связанное непосредственно с входным валом водило и сателлиты с неуравновешенными грузами, регулируемую объемную гидропередачу, насос и гидромотор которой закреплены на корпусе, и обратные клапаны, импульсный механизм планетарного типа имеет коронную шестерню, с которой связан вал насоса, солнечная шестерня связана с выходным валом и валом гидромотора, а обратный клапан установлен между всасывающей и напорной магистралями регулируемой объемной гидропередачи и подключен входом к всасывающей магистрали.

Трансформация момента в предлагаемой инерционной гидромеханической передаче происходит следующим образом. Положительный импульс момента, т.е. совпадающий с направлением вращения двигателя, воспринимается солнечной шестерней и передается на выходной вал механическим путем. Импульсы момента, воспринимаемые солнечной и коронной шестернями, находятся в противофазе. Поэтому вместо отрицательного импульса, возникающего на солнечной шестерне, используется положительный, воспринимаемый коронной шестерней и передаваемый на выходной вал посредством объемной гидропередачи.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема предлагаемой передачи; на фиг. 2 и 3 - схемы движения неуравновешенного звена.

Инерционная гидромеханическая передача содержит корпус 1, входной 2 и выходной валы, импульсный механизм 4 планетарного типа, водило 5 которого связано непосредственно с входным валом 2, солнечную шестерню 6, связанную с выходным валом 3, коронную шестерню 7, также связанную с выходным валом 3, но посредством регулируемой объемной гидропередачи 8, насос 9 и гидромотор 10 которой закреплены на корпусе 1, а их валы связаны при помощи зубчатых передач с коронной шестерней 7 и выходным валом 3 соответственно. Насос 9 и гидромотор 10 соединены всасывающей и напорной магистралями, между которыми установлен обратный клапан 11, подключенный входом к всасывающей магистрали. Сателлиты 12 импульсного механизма 4 снабжены неуравновешенными грузами 13.

Работа передачи осуществляется следующим образом. При вращении входного вала 2, неуравновешенные сателлиты 12 обкатываются по солнечной шестерне 6, так как она вращается медленнее, чем входной вал 2, либо неподвижна. Вращение сателлитов 12 относительно водила 5 характеризуется некоторой неравномерностью. При положении груза 13 в правой полуплоскости относительно прямой ОО₁ (фиг. 2), сателлит 12 замедляет свое вращение относительно водила 5 вследствие возникновения инерционной силы P_цб, которая воздействует на плечо h_i и создает момент M_и = P_цб · h_i, направленный противоположно вращению сателлита 12.

Находящиеся в зацеплении с сателлитом 12 солнечная 6 и коронная 7 шестерни также изменяют свою скорость вращения: скорость солнечной шестерни увеличивается, а коронной - уменьшается. Это происходит вследствие того, что инерционные моменты сателлитов 12 складываются на солнечной шестерне 6 и образуют выходной момент импульсного механизма 4, совпадающий с направлением вращения солнечной шестерни 6 и водила 5. Объемная гидропередача 8 в данный момент не участвует в передаче момента. Это объясняется следующим образом. Как отмечалось выше, насос 9 и гидромотор 10 объемной гидропередачи связаны при помощи зубчатых передач с коронной шестерней 7 и выходным валом 3 соответственно. При вышеописанном изменении скоростей вращения звеньев импульсного механизма 4, также изменяются скорости вращения валов насоса и гидромотора: скорость, а следовательно и подача насоса 9, уменьшается, а расход гидромотора 10 - увеличивается. В этих условиях происходит обращение объемной гидропередачи (гидромотор работает как насос, а насос - как гидромотор), при этом передача момента может осуществляться через объемную гидропередачу в обратном направлении - от выходного вала 3 на коронную шестерню 7. Для предотвращения этого явления, между всасывающей и напорной магистралями установлен обратный клапан 11, который компенсирует снижение подачи насоса, перепуская рабочую жидкость из всасывающей магистрали под давлением насоса подпитки (насос подпитки на схеме не показан) на вход гидромотора 10.

Таким образом, при положении груза 13 в правой полуплоскости относительно прямой ОО₁ (фиг. 2), выходной инерционный момент импульсного механизма 4 передается солнечной шестерней 6 на выходной вал 3 механическим путем, а гидромашины 9 и 10 не оказывают сопротивления вращению связанных с ними звеньев 3 и 7 инерционной передачи.

Когда груз 13 переместится в левую полуплоскость относительно прямой ОО₁ (фиг. 3), сателлит 12 увеличивает скорость своего вращения относительно водила 5 вследствие возникновения инерционной силы P_цб, которая воздействует на плечо h_i и создает момент M_и = P_цб· h_i, направленный в сторону вращения сателлита 12. Находящиеся в зацеплении с сателлитом 12 солнечная 6 и коронная 7 шестерни также изменяют свою скорость вращения: скорость солнечной шестерни уменьшается, а коронной - увеличивается. Соответственно изменяются скорости вращения обоих гидромашин, следовательно, подача насоса возрастает, а расход гидромотора снижается. Когда подача становится равной расходу, клапан 11 закрывается и объемная гидропередача 8 начинает передавать инерционный момент импульсного механизма 4 с коронной шестерни 7 на выходной вал 3. При этом подача насоса 9 будет превышать расход гидромотора 10, эта разница увеличивается прямо пропорционально давлению в напорной магистрали и являет собой объемные утечки в качающих узлах гидромашин.

При пересечении грузом 13 прямой ОО₁ (фиг. 2) инерционный момент вновь начинает передаваться на выходной вал механическим путем.

Для обеспечения нормального функционирования объемной гидропередачи она должна быть снабжена системой автоматического регулирования рабочих объемов гидромашин в зависимости от частот вращения входного 2 и выходного 3 валов передачи. Настройка системы должна обеспечивать положительную величину силы P (фиг. 2 и 3) воздействия неуравновешенного сателлита 12 на солнечную шестерню 6 при передаче инерционного момента инерционной передачей 8. Сила P должна быть близка к нулю при передаче отрицательного импульса момента во избежание перегрузки приводного двигателя, но в то же время должна иметь достаточную величину для предотвращения перекладки зазоров в импульсном механизме 4, для обеспечения неразрывности силового потока и снижения шума при работе передачи.

Преимущество изобретения состоит в уменьшении массы грузов и габаритных размеров импульсного механизма (при этом также снижаются нагрузки на опоры неуравновешенных звеньев импульсного механизма), при сохранении средней величины инерционного момента на выходном валу и одинаковой частоте вращения входного вала передачи. Также снижается общий уровень динамической нагруженности инерционной гидромеханической передачи вследствие структурного изменения рабочего цикла передачи и устранения разрыва силового потока при трансформации момента.

Формула изобретения

Инерционная гидромеханическая передача, содержащая корпус, входной и выходной валы, импульсный механизм планетарного типа, включающий солнечную шестерню, связанное непосредственно с входным валом водило и сателлиты с неуравновешенными грузами, регулируемую объемную гидропередачу, насос и гидромотор которой закреплены на корпусе, и обратный клапан, отличающаяся тем, что импульсный механизм планетарного типа имеет коронную шестерню, с которой связан вал насоса, солнечная шестерня и вал гидромотора связаны с выходным валом, а обратный клапан установлен между всасывающей и напорной магистралями регулируемой объемной гидропередачи и подключен входом к всасывающей магистрали.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3