Устройство управления фрикционной муфтой привода насосной станции гидрообъемной трансмиссии гидрохода
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Устройство управления фрикционной муфтой привода насосной станции, состоящей из основного и подпиточного насосов, содержит подпружиненный рычаг для отвода подпружиненного нажимного диска муфты от фрикционного диска, гидроцилиндр для поворота рычага для смыкания дисков муфты пружинами, взаимодействующими с нажимным диском, сосуд с жидкостью, сообщенный с гидроцилиндром, клапан для сообщения воздушной полости сосуда с источником сжатого воздуха. В электрической цепи управления клапаном расположены выключатели, управляемые датчиком давления источника сжатого воздуха, датчиком давления, создаваемого подпиточным насосом и дополнительным насосом, имеющим привод от вала двигателя, датчиками максимальной предельной температуры и минимального предельного уровня рабочей жидкости в гидробаке. Технический результат - обеспечение удобного управления фрикционной муфтой с отслеживанием технического состояния гидрообъемной трансмиссии для предотвращения в ней аварийной ситуации путем своевременного выключения привода насосной станции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Техническое решение относится к транспортному машиностроению. Оно касается устройства управления фрикционной муфтой привода насосной станции гидрообъемной трансмиссии гидрохода, представляющего собой колесную транспортную машину с гидрообъемной трансмиссией привода всех колес.
Известны гидрообъемные трансмиссии колесных транспортных средств, содержащие насосную установку для подачи рабочей жидкости под давлением к гидромоторам, состоящую из основного и подпиточного насосов, имеющих непосредственный совместный привод от вала двигателя транспортного средства (авторское свидетельство №1702031, выданное в СССР, патент №2422482, выданный в ФРГ). Но в такой гидрообъемной трансмиссии в начальный период ее работы возможен повышенный износ основного насоса вследствие отсутствия или недостатка в нем рабочей жидкости в начале вращения его вала. Поэтому более предпочтительными являются гидрообъемные трансмиссии, у которых основной насос имеет привод от двигателя через фрикционную муфту, а подпиточный насос имеет непосредственный привод от двигателя (заявка №1533902, опубликованная в Великобритании, патент №3859790, выданный в США).
В качестве прототипа принято устройство управления фрикционной муфтой привода насосной станции гидрообъемной трансмиссии гидрохода, содержащее рычаг, взаимодействующий с выключателем, расположенным в электрической цепи управления стартером пуска двигателя, причем подпиточный насос имеет привод от вала двигателя (см. описание к выданному в СССР авторскому свидетельству №1106693, МПК В 60 К 17/10). Однако необходимость принудительного размыкания муфты и удержания ее в разомкнутом положении при включении стартера создает неудобства при пуске двигателя. Кроме того, постоянное пребывание муфты в замкнутом состоянии после пуска двигателя может приводить к аварийной ситуации при нарушении в работе гидрообъемной трансмиссии.
Задача - создание устройства для удобного управления фрикционной муфтой привода насосной станции гидрообъемной трансмиссии гидрохода, обеспечивающего слежение за работой гидрообъемной трансмиссии для предотвращения в ней аварийной ситуации путем своевременного выключения привода насосной станции.
Решение этой задачи обеспечено тем, что устройство управления фрикционной муфтой привода насосной станции гидрообъемной трансмиссии гидрохода, снабженной насосом с приводом от двигателя, содержит подпружиненный рычаг для отвода подпружиненного нажимного диска фрикционной муфты от фрикционного диска, гидроцилиндр для поворота рычага для смыкания дисков фрикционной муфты пружинами, взаимодействующими с нажимным диском, сосуд с жидкостью, сообщенный с гидроцилиндром, клапан для сообщения воздушной полости сосуда с источником сжатого воздуха, электрическую цепь управления упомянутым клапаном, в которой расположены выключатели, управляемые датчиком давления источника сжатого воздуха, датчиком давления, создаваемого указанным насосом и подпиточным насосом насосной станции, датчиком максимальной предельной температуры рабочей жидкости в гидробаке трансмиссии, датчиком минимального предельного уровня рабочей жидкости в гидробаке. Причем в упомянутой электрической цепи последовательно с указанными выключателями расположен управляемый вручную кнопочный выключатель.
При устройстве управления фрикционной муфтой привода насосной станции гидрообъемной трансмиссии гидрохода, охарактеризованном приведенной совокупностью признаков, обеспечено автоматическое размыкание фрикционной муфты подпружиненным рычагом при пуске двигателя и при аварийной ситуации по сигналам датчиков в случае недопустимого снижения давления источника сжатого воздуха, перегрева рабочей жидкости, недостаточном давлении подпитки рабочей жидкостью насосной станции, при критически низком уровне рабочей жидкости в гидробаке, благодаря чему обеспечено удобство управления фрикционной муфтой и при этом повышена надежность самой гидрообъемной трансмиссии. Причем наличие выключателя, управляемого датчиком давления источника сжатого воздуха, повышает надежность устройства управления муфтой путем предотвращения нежелательной длительной пробуксовки дисков муфты в случае недостаточного давления, создаваемого источником сжатого воздуха. Наличие управляемого вручную выключателя позволяет удерживать фрикционную муфту в разомкнутом состоянии после пуска двигателя при вращении с большой частотой его вала и, следовательно, вала насоса, имеющего привод от двигателя, для обеспечения интенсивной циркуляции рабочей жидкости через гидрообъемную трансмиссию для ее прогрева при подготовке к работе.
Для обеспечения плавного смыкания дисков фрикционной муфты при ее замыкании, осуществляемом для привода насосной станции, упомянутый сосуд пневмогидравлического привода рычага механизма управления фрикционной муфтой сообщен с гидроцилиндром через параллельно подключенные дроссель и обратный клапан, причем жидкость в сосуде имеет контакт со сжатым воздухом.
Гидрообъемная трансмиссия гидрохода содержит насосную станцию, состоящую из регулируемого реверсивного обратимого аксиально-плунжерного насоса 1 и подпиточного насоса 2. Насосы 1 и 2 имеют привод от теплового двигателя 3, в частности от двигателя внутреннего сгорания, через фрикционную муфту 4. Фрикционная муфта 4, служащая для связи ведущего вала насосной станции с двигателем 3 с его валом 5, состоит из корпуса, фрикционного диска 6 и нажимного диска 7, подпружиненного расположенными в корпусе муфты пружинами 8 сжатия. Пружины 8 предназначены для прижатия нажимного диска 7 к фрикционному диску 6, то есть для смыкания дисков фрикционной муфты при ее замыкании для передачи ею поворотного момента. Механизм управления фрикционной муфтой содержит двуплечий рычаг 9, имеющий опору на корпусе трансмиссии. Рычаг 9 подпружинен связанной с ним пружиной 10 растяжения, предназначенной для отвода нажимного диска 7 от фрикционного диска 6 при размыкании фрикционной муфты. Механизм управления фрикционной муфтой 4 снабжен гидроцилиндром 11, содержащим поршень со штоком, взаимодействующим с рычагом 9. Гидроцилиндр 11 предназначен для поворота рычага 9 для прижатия нажимного диска 7 при замыкании фрикционной муфты к фрикционному диску 6 пружинами 8, расположенными в корпусе муфты 4. Гидроцилиндр 11 гидролинией 12 сообщен с жидкостной полостью сосуда 13, жидкость в котором имеет непосредственный контакт с воздухом. Сосуд 13 совместно с гидроцилиндром 11 образует пневмогидравлический привод рычага 9. В гидролинии 12 расположен дроссель 14, предназначенный для обеспечения постепенного наполнения гидроцилиндра 11 при перетекании жидкости в него из сосуда 13 во время смыкания дисков фрикционной муфты. Параллельно дросселю 14 расположен обратный клапан 15, служащий для быстрого выпуска жидкости из гидроцилиндра 11 в сосуд 13 при размыкании дисков фрикционной муфты. Для сообщения воздушной полости сосуда 13 с источником 16 сжатого воздуха имеется двухпозиционный электромагнитный клапан 17.
Гидрообъемная трансмиссия снабжена регулируемыми обратимыми аксиально-поршневыми гидромоторами 18 для раздельного привода колес этой машины. Гидромоторы 18 соединены с насосом 1 магистральными гидролиниями 19, 20, образующими гидравлический контур. Эта трансмиссия для привода шести колес гидрохода имеет три одинаковых гидравлических контура, в каждом из которых имеются основной и подпиточный насосы. Привод насосов всех гидравлических контуров производится двигателем 3 через фрикционную муфту 4 и зубчатый раздаточный редуктор (не показан).
Всасывающая полость подпиточного насоса 2 гидролинией 21 через фильтр 22 сообщена с герметичным гидробаком 23, в котором находится рабочая жидкость. Полость нагнетания насоса 2 сообщена с гидравлическим контуром через питающую (нагнетательную) гидролинию 24 и обратные клапаны 25, 26. Для ограничения величины давления в магистральных гидролиниях 19, 20 в гидрообъемной трансмиссии имеются предохранительные клапаны 27, 28. На выходе питающей гидролинии 24 расположен трехпозиционный золотниковый перекидной клапан 29, управляемый давлением в магистральных гидролиниях 19, 20. Для слива избытка рабочей жидкости, подаваемой подпиточным насосом 2, и поддержания при этом постоянного давления подпитки рабочей жидкостью полости всасывания насоса 1 в гидравлической системе трансмиссии имеется подпорный клапан 30, расположенный последовательно с перекидным клапаном 29. Последовательно с подпорным клапаном 30 в сливной гидролинии 31 расположены полости охлаждения, имеющиеся в корпусах насоса и гидромоторов, и теплообменник 32, предназначенный для охлаждения рабочей жидкости во время работы трансмиссии. Для перепуска рабочей жидкости при низкой ее температуре мимо теплообменника 32 имеется перепускной клапан 33.
Гидрообъемная трансмиссия гидрохода снабжена дополнительным насосом 34 с приводом от двигателя 3 от его вала 5 посредством зубчатой передачи. Всасывающая полость дополнительного насоса 34 гидролинией 35 через фильтр 36 сообщена с гидробаком 23. Полость нагнетания насоса 34 сообщена с питающей (нагнетательной) гидролинией 24.
Гидробак снабжен устройством наполнения его воздушной полости, расположенной над рабочей жидкостью, очищенным и осушенным сжатым воздухом из имеющейся в машине пневматической системы, содержащей компрессор с ресиверами и средства очистки и осушения воздуха (не показаны) и служащей для приведения в действие пневматического тормозного привода машины. Устройство наполнения воздушной полости гидробака сжатым воздухом содержит запорный кран 37 с ручным управлением, соединяющий и разъединяющий воздушную полость гидробака 23 с источником сжатого воздуха, то есть с пневматической системой машины. Последовательно с краном 37 расположены обратный клапан 38 и регулятор 39 давления сжатого воздуха в гидробаке. Регулятор 39 снабжен предохранительным клапаном 40 для выпуска из воздушной полости гидробака избытка сжатого воздуха для поддержания оптимальной величины его давления. Кроме того, упомянутое устройство, обеспечивающее наддув сжатого воздуха в гидробак из пневматической системы машины, снабжено вакуумным клапаном 41 с ручным управлением, содержащим подпружиненный запорный элемент, перемещаемый давлением наружного, то есть атмосферного, воздуха в случае образования в гидробаке вакуума либо вручную принудительно для выпуска из воздушной полости гидробака сжатого воздуха при его техническом обслуживании или замене.
Двухпозиционный клапан 17, служащий для поочередного сообщения сосуда 13 с источником 16 сжатого воздуха через пневмопровод 42 и с атмосферой, имеет электрические средства управления. В электрической цепи 43 управления клапаном 17 последовательно расположены выключатель 44, управляемый датчиком 45 давления, создаваемого автономным насосом 34, выключатель 46, управляемый датчиком 47 максимальной предельной температуры рабочей жидкости в гидробаке 23 трансмиссии, выключатель 48, управляемый датчиком 49 минимального предельного уровня рабочей жидкости в гидробаке, выключатель 50, управляемый датчиком 51 давления источника сжатого воздуха. Указанные выключатели имеют управление посредством электромагнитных реле. Кроме того, в электрической цепи 43 расположен кнопочный выключатель 52 с самовозвратом, управляемый вручную кнопкой 53. Выключатель 52 служит для принудительного замыкания муфты 4 для осуществления привода насосной станции. Параллельно контакту 52 расположен контакт 54 реле 55, обмотка которого подключена к источнику электрического тока последовательно с указанными выключателями.
При пуске двигателя 3 фрикционная муфта 4 находится в разомкнутом состоянии. Поэтому для пуска двигателя стартером требуется сравнительно немного электрической энергии, которая необходима для вращения только вала 5 двигателя 3 и вала дополнительного насоса 34. После пуска двигателя дополнительный насос 34 забирает рабочую жидкость из гидробака 23 через гидролинию 35 и расположенный в ней фильтр 36 и подает ее в гидролинию 24, откуда она через обратные клапаны 25, 26 поступает в магистральные гидролинии 19, 20 и далее к насосу 1 и гидромоторам 18. После того как давление в питающей гидролинии 24 достигает нужной величины, по сигналу датчика 45 с помощью реле происходит замыкание контактов выключателя 44 в электрической цепи 43. При дальнейшем повышении давления в питающей гидролинии 24 рабочая жидкость через подпорный клапан 30, ограничивающий величину давления подпитки насоса 1, направляется в гидробак 23 по гидролинии 31. При этом рабочая жидкость проходит через полости в корпусах насоса 1 и гидромоторов, служащие для охлаждения этих агрегатов во время их работы, и через теплообменник 32. При низкой температуре окружающего воздуха, когда вязкость рабочей жидкости очень большая и, значит, сопротивление теплообменника проходу жидкости через него велико, рабочая жидкость проходит в гидробак мимо теплообменника через перепускной клапан 33. Из гидробака рабочая жидкость по гидролинии 35 поступает опять к дополнительному насосу 34. Происходит циркуляция рабочей жидкости через гидроагрегаты трансмиссии, при которой она нагревается. Для ускорения нагрева рабочей жидкости до нужной температуры путем увеличения ее расхода через насос 34 можно увеличить частоту вращения вала двигателя 3, при этом фрикционная муфта 4 остается разомкнутой.
Для включения гидрообъемной трансмиссии в работу замыкают нажатием кнопки 53 электрическую цепь 43 управления двухпозиционным электромагнитным клапаном 17. При этом реле 55, замыкая контакты выключателя 54, обеспечивает прохождение электрического тока по электрической цепи к электрическим средствам включения клапана 17 после отпускания кнопки 53. После подачи электрического тока к клапану 17 его запорный элемент устанавливается в положение, при котором сжатый воздух от его источника 16 поступает в воздушную полость сосуда 13. Под давлением сжатого воздуха жидкость из сосуда 13 через дроссель 14 проходит постепенно в гидроцилиндр 11. Поршень гидроцилиндра своим штоком, преодолевая сопротивление пружины 10, поворачивает рычаг 9. При повороте рычага 9 происходит отпускание подпружиненного нажимного диска 7 муфты 4 и тогда нажимной диск 7 под действием сжатых пружин 8 приближается к фрикционному диску 6 и прижимает его к корпусу муфты. После смыкания дисков фрикционной муфты 4 происходит передача муфтой поворотного момента от двигателя 3 к насосам 1, 2. Насос 1 при вращении его вала подает жидкость под высоким давлением по магистральной гидролинии к гидромоторам 18, которые приводят во вращение колеса машины. При этом подпитка рабочей жидкостью полости всасывания насоса 1 в каждом гидравлическом контуре производится индивидуальным подпиточным насосом. Совместная работа подпиточных насосов и дополнительного насоса 34 обеспечивает надлежащую интенсивную циркуляцию рабочей жидкости через гидрообъемную трансмиссию для обеспечения требуемого охлаждения ее гидроагрегатов.
В случае перегрева рабочей жидкости, когда ее температура поднимается до недопустимой большой величины, по сигналу расположенного на гидробаке 23 датчика 47 температуры жидкости, посылающего электрический сигнал к реле управления выключателем 46, происходит размыкание электрической цепи 43. При размыкании электрической цепи 43 клапан 17 разобщает сосуд 13 с источником сжатого воздуха. Давление в сосуде 13 и, следовательно, в гидроцилиндре 11 понижается до атмосферной величины, и тогда пружина 10 поворачивает рычаг 9 в обратную сторону, отводя нажимной диск 7 муфты 4 от фрикционного диска 6. Происходит размыкание дисков фрикционной муфты 4 и, значит, прекращение привода насосной станции во избежание выхода гидрообъемной трансмиссии из строя из-за чрезмерно высокой температуры рабочей жидкости. Размыкание дисков фрикционной муфты 4 и, следовательно, отключение привода насосной станции происходит быстро вследствие быстрого вытеснения в сосуд 13 через обратный клапан 15 жидкости из гидроцилиндра 11 его поршнем под действием пружины 10. То же самое происходит и в других аварийных случаях. Так, при чрезмерных утечках рабочей жидкости из гидрообъемной трансмиссии, когда ее уровень в гидробаке становится очень низким, датчик 49 перестает посылать электрический сигнал к реле управления выключателем 48 и контакты этого выключателя размыкаются. При значительном падении давления сжатого воздуха, например, при повреждении шлангов пневмопроводов размыкаются контакты выключателя 50, управляемого посредством реле датчиком 51 давления сжатого воздуха. При значительном снижении давления подпитки гидроконтура гидрообъемной трансмиссии размыкаются контакты выключателя 44, управляемого посредством реле датчиком 45 давления, создаваемого подпиточным насосом 2 и дополнительным насосом 34. При каждом из этих случаев происходит размыкание электрической цепи 43, и тогда клапан 17 разобщает сосуд 13 с источником сжатого воздуха и сообщает его с атмосферой. После этого посредством пружины 10 происходит размыкание дисков фрикционной муфты 4 и, следовательно, отключение привода насосной станции. При прекращении привода насосной станции машина останавливается. После приведения гидрообъемной трансмиссии машины в исправное состояние кнопкой 53 замыкают контакты выключателя 52, подавая электрический ток к электрическим средствам управления клапаном 17. Клапан 17 производит подачу сжатого воздуха в сосуд 13 пневмогидравлического привода фрикционной муфты 4. Происходит замыкание дисков муфты 4 и передача через нее поворотного момента валу насосной станции, которая опять вступает в работу.
Таким образом, наличие в трансмиссии гидрохода для привода насосной станции фрикционной муфты, размыкаемой расположенной вне ее пружиной растяжения и замыкаемой пружинами сжатия, расположенными в корпусе муфты, с помощью рычага, имеющего пневмогидравлический привод с управлением датчиками, отслеживающими техническое состояние трансмиссии, давление сжатого воздуха в пневматической системе машины, давление рабочей жидкости, создаваемое подпиточным насосом насосной станции и дополнительным насосом, имеющим привод от двигателя, дает возможность удобно запускать двигатель с малыми затратами энергии на вращение его вала и обеспечивает своевременное выключение привода насосной станции при возникновении нештатной ситуации, что повышает надежность трансмиссии.
1. Устройство управления фрикционной муфтой привода насосной станции гидрообъемной трансмиссии гидрохода, снабженной насосом с приводом от двигателя, содержащее подпружиненный рычаг для отвода подпружиненного нажимного диска фрикционной муфты от фрикционного диска, гидроцилиндр для поворота рычага для смыкания дисков фрикционной муфты пружинами, взаимодействующими с нажимным диском, сосуд с жидкостью, сообщенный с гидроцилиндром, клапан для сообщения воздушной полости сосуда с источником сжатого воздуха, электрическую цепь управления упомянутым клапаном, в которой расположены выключатели, управляемые датчиком давления источника сжатого воздуха, датчиком давления, создаваемого упомянутым насосом и подпиточным насосом насосной станции, датчиками максимальной предельной температуры и минимального предельного уровня рабочей жидкости в гидробаке, причем в упомянутой электрической цепи последовательно с указанными выключателями расположен управляемый вручную кнопочный выключатель.
2. Устройство управления по п.1, отличающееся тем, что упомянутый сосуд пневмогидравлического привода рычага механизма управления фрикционной муфтой сообщен с гидроцилиндром через параллельно подключенные дроссель и обратный клапан, причем жидкость в сосуде имеет контакт с воздухом.
