RU20284U1 - Электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора - Google Patents

Abstract

1. Электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора, содержащая кинематически соединенный с первичным тепловым двигателем электрический генератор, подключенный к нему тяговый электрический двигатель, выходной вал которого кинематически связан с осевым валом, соединенным с входными валами левого и правого механизмов поворота планетарного типа, выходные валы которых, в свою очередь, через бортовые редукторы связаны с ведущими колесами трактора, отличающаяся тем, что электрический генератор и тяговый электрический двигатель выполнены на переменном токе, причем генератор выполнен синхронным и соединен через преобразователь частоты тока с тяговым двигателем, выполненным асинхронным, при этом трансмиссия дополнительно снабжена системой управления, обеспечивающей изменение оборотов выходного вала асинхронного электрического двигателя в зависимости от сопротивления движению трактора, содержащей датчик оборотов выходного вала электрического двигателя, подключенный к входу блока управления электромашинами, имеющему два выхода, один из которых подключен к входу блока возбуждения, соединенному с синхронным генератором, а другой - к входу преобразователя частоты.2. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что синхронный генератор имеет выход для питания потребителей сети переменного тока.

Description

|p|(fippf sp

F 16 К17/ 00,17/12,17/14

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА

Изобретение относится к тяговым и транспортным средствам и может быть иснользовано в тяговых трансмиссиях гусеничных машин.

Известна электромеханическая двухноточная трансмиссия трактора, содержащая кинематически соединенный с первичным тепловым двигателем электрический синхронный генератор и подключенный к нему через электромагнитный контактор асинхронный электрический двигатель. Выходной вал первичного теплового двигателя посредством трехзвенного планетарного дифференциального механизма связан с осевым валом, на котором установлены движители, и посредством зубчатой передачи связан с электрическим синхронным генератором, к которому через магнитный контактор подключен электрический двигатель, кинематически связанный с трехзвенным планетарным дифференциальным механизмом. См. А.с. 1473985 СССР, МКИ В60 К 17/12.. Способ управления трактором с двухпоточной электромеханической трансмиссией переменного тока в режиме электростанции / Заявл. 14.04.87, опубл. 23.04.89.

Вращение первичного теплового двигателя передается на входной вал трехзвенного планетарного дифференциального механизма и вал синхронного генератора. В тяговом режиме вращение выходного вала трехзвенного планетарного, дифференциального механизма передается на осевой вал и далее на движители. В режиме работы электростанции движители остановлены, выходной вал трехзвенного планетарного дифференциального механизма заторможен и вращение передается на вал асинхронного электрического двигателя.

Преимущества известной трансмиссии обусловлены применением электромашин на переменном токе, обеспечивающих возможность работы в режиме электростанции. Герметичное исполнение электромашин переменного тока исключает возможность попадания атмосферной влаги и пьши в электрические машины, что значительно повышает надежность работы. Отсутствие коллекторно-щеточного аппарата способствует повышению надежности, снижает эксплуатационные затраты на обслуживание, обеспечивает длительный срок службы и возможность работы во взрывоопасных и агрессивных средах.

Однако электрические машины на переменном токе в силу особенностей выходной характеристики электрического двигателя не использ)тотся в тяговом режиме работы трактора, поскольку не обеспечивают автоматического регулирования тягового усилия в зависимости от скорости движения трактора. Например, при увеличении сопротивления движению трактора снижается скорость вращения ведущих колес и, соответственно, - выходного вала электрического двигателя, мощность которого при этом падает. В результате рабочий диапазон скоростей трактора определяется только возможностями первичного двигателя.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому техническому решению, принятой в качестве прототипа, является электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора, содержащая кинематически соединенный с первичным тепловым двигателем электрический генератор на постоянном токе, подключенный к нему тяговый электрический двигатель на постоянном токе, выходной вал которого кинематически связан с осевым валом, соединенным с входными валами левого и правого механизмов поворота планетарного типа, выходные валы которых, в свою очередь, через бортовые редукторы связаны с вед)ацими колесами трактора. См. Трактор ДЭТ-250 М2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Трактороэкспорт, СССР, Москва. Внешторгиздат, Изд. № 4792 СО, 1991, с. 192, рис. 1.

Известная трансмиссия обеспечивает возможность автоматического регулирования тягового усилия и скоростей трактора в широком диапазоне за счет сохранения постоянства мощности при изменении тягового усилия трактора, что обусловлено выходной характеристикой системы генератор-двигатель на постоянном токе.

Наличие коллекторно-щеточного аппарата в электромашинах данной трансмиссии приводит к снижению надежности работы из-за износа, зависания, нримораживания шеток. Наличие коллектора и контакторной системы управления снижает срок службы агрегата и не позволяет использовать его во взрывоопасных и агрессивных средах. Наличие релейно-контакторного управления приводит к повышенному износу теплового двигателя и механической части из-за неизбежных резких толчков тока.

Недостатком рассматриваемой трансмиссии является также повышенный расход меди на изготовление электромашин, негерметичное исполнение электромашин постоянного тока, не исключающее возможность попадания атмосферной влаги и пьши в электрические машины, что значительно снижает надежность работы.

Кроме того, электромашины постоянного тока из-за большой чувствительности к увлажнению обмоток требуют частой проверки сопротивления изоляции. В результате снижается надежность трансмиссии и новьппаются эксплуатационные затраты.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание электромеханической трансмиссии гусеничного трактора, обеспечивающей повьндение надежности работы, снижение эксплуатационных затрат, снижение расхода меди на ее

изготовление, при сохранении возможности автоматического регулирования тягового усилия и скоростей в широком диапазоне.

Технической задачей, решаемой изобретением, является также обеспечение возможности работы электромеханической трансмиссии в режиме электростанции.

Для решения поставленной задачи в известной электромеханической трансмиссии гусеничного трактора, содержаш;ей кинематически соединенный с первичным тепловым двигателем электрический генератор, подключенный к нему тяговый электрический двигатель, выходной вал которого кинематически связан с осевым валом, соединенным с входными валами левого и правого механизмов поворота планетарного типа, выходные валы которых, в свою очередь, через бортовые редукторы связаны с ведущими колесами трактора, согласно изобретению электрический генератор и тяговый электрический двигатель выполнены на переменном токе, причем генератор выполнен синхронным и соединен через преобразователь частоты тока с тяговым двигателем, вьшолненным асинхронным, при этом трансмиссия дополнительно снабжена системой управления, обеспечивающей изменение оборотов выходного вала асинхронного электрического двигателя в зависимости от сопротивления движению трактора, содержащей датчик оборотов выходного вала электрического двигателя, подключенный к входу блока управления электромашинами, имеющему два выхода, один из которых подключен к входу блока возбуждения, соединенному с синхронным генератором, а другой - к входу преобразователя частоты.

В частном случае исполнения согласно изобретению синхронный генератор имеет выход для питания потребителей сети переменного тока.

Применение электрического синхронного генератора и тягового электрического асинхронного двигателя на переменном токе в силу герметичности исполнения

исключает попадание атмосферной влаги и пыли в электрические машины, что значительно повышает надежность работы. Повышению надежности способствует также отсутствие коллекторно-щеточного аппарата и релейно-контакторного управления. Одновременно снижаются эксплуатационные затраты и расход меди на изготовление электрических машин.

При этом система управления электромеханической трансмиссией, включаюп1;ая датчик оборотов выходного вала электрического двигателя, блок управления электромашинами, блок возбуждения синхронного генератора, преобразователь частоты тока, обеспечивает возможность автоматического регулирования тягового усилия и скоростей в широком диапазоне при постоянстве мошности тягового электрического двигателя.

Система регулирования частоты вращения асинхронного электрического двигателя обеспечивает постоянство мощности. При изменении (например, увеличении) сопротивления движению трактора датчик оборотов передает электрический сигнал об изменении (падении) оборотов ведущего колеса на вход блока управления электромашинами. Блок управления электромашинами передает блоку возбуждения - электрический сигнал задания требуемого напряжения синхронного генератора, а преобразователю частоты - электрический сигнал задания требуемой частоты и амплитуды напряжения питания статора асинхронного двигателя.

Выход синхронного генератора для питания потребителей сети переменного тока обеспечивает возможность работы в режиме электростанции.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображена заявляемая электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора.

Электромеханическая однопоточная трансмиссия гусеничного трактора содержит первичный тепловой двигатель 1, кинематически соединенный с ним

электрический сиихрониый геиератор 2, подключеиный к нему через преобразователь частоты тока 3 тяговый электрический асинхрониый двигатель 4. Выходной вал 5 двигателя 4 через зубчатую муфту 6 связан посредством конической передачи 7 с осевым валом 8. Вал 8 соединен с входными валами 9 левого и правого механизмов поворота планетарного типа 10, которые, в свою очередь, через бортовые редукторы 11 связаны с ведущими колесами 12 трактора. При этом трансмиссия дополнительно снабжена системой управления, включающей в себя датчик оборотов 13 выходного вала 5 асинхронного двигателя 4, подключенный к блоку управления электромащинами 14, который соединен с преобразователем частоты тока 3 асинхронного двигателя 4 и блоком возбуждения 15, подключенным к синхронному генератору 2, имеющему выход 16 для питания потребителей сети переменного тока.

Электромеханическая однопоточная трансмиссия гусеничного трактора в тяговом режиме работает следующим образом.

При постоянной скорости вращения выходного вала первичного теплового двигателя 1 в случае увеличения сопротивления движению трактора вращение ведущих колес 12 замедляется, что приводит к падению оборотов выходного вала 5 асинхронного двигателя 4, датчик оборотов 13 которого передает соответствующий сигнал блоку управления электромашинами 14. Блок управления электромашинами 14, в свою очередь, выдает задания блоку возбуждения 15 синхронного генератора 2 и преобразователю частоты тока 3 на увеличение силы тока и снижение напряжения в синхронном генераторе 2 и на статоре асинхронного двигателя 4. Это обеспечивает увеличение крутящего момента на выходном валу 5 асинхронного двигателя 4, в результате чего увеличивается тяговое усилие на крюке трактора.

При уменьшении сопротивления движению трактора система управления электромеханической трансмиссией обеспечивает з еличение скорости вращения 6

выходного вала 5 асинхронного двигателя 4 и, соответственно, скорости движения трактора.

Таким образом, заявляемая электромеханическая однопоточная трансмиссия гусеничного трактора обеснечивает возможность автоматического регулирования тягового усилия и скоростей трактора в широком диаиазоне при постоянстве мощности тягового электрического двигателя, повышение надежности работы, снижение эксплуатационных затрат и снижение расхода меди на ее изготовление, а также возможность работы в режиме электростанции.

Claims (2)

1. Электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора, содержащая кинематически соединенный с первичным тепловым двигателем электрический генератор, подключенный к нему тяговый электрический двигатель, выходной вал которого кинематически связан с осевым валом, соединенным с входными валами левого и правого механизмов поворота планетарного типа, выходные валы которых, в свою очередь, через бортовые редукторы связаны с ведущими колесами трактора, отличающаяся тем, что электрический генератор и тяговый электрический двигатель выполнены на переменном токе, причем генератор выполнен синхронным и соединен через преобразователь частоты тока с тяговым двигателем, выполненным асинхронным, при этом трансмиссия дополнительно снабжена системой управления, обеспечивающей изменение оборотов выходного вала асинхронного электрического двигателя в зависимости от сопротивления движению трактора, содержащей датчик оборотов выходного вала электрического двигателя, подключенный к входу блока управления электромашинами, имеющему два выхода, один из которых подключен к входу блока возбуждения, соединенному с синхронным генератором, а другой - к входу преобразователя частоты.

2. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что синхронный генератор имеет выход для питания потребителей сети переменного тока.