RU215449U1

RU215449U1 - TRACKED INDUSTRIAL TRACTOR WITH ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION

Info

Publication number: RU215449U1
Application number: RU2022105232U
Authority: RU
Inventors: Юрий Алексеевич Мамин; Виктор Евгеньевич Иванов; Денис Борисович Шмелев; Алексей Николаевич Максимов; Виталий Викторович Трояновский; Алексей Владимирович Пигалов; Александр Борисович Лукович
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Челябинский тракторный завод-УРАЛТРАК"
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2022-12-14

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения. Трактор содержит раму, гусеничные тележки, двигатель внутреннего сгорания, механическое устройство для передачи крутящего момента от двигателя к силовому генератору, силовой генератор, два тяговых электродвигателя, бортовые редукторы, устройство управления потоком электрической мощности, гидравлический насос привода рабочего оборудования и кабину. На свободном торце редуктора выполнено место для присоединения и приведения в действие гидравлического насоса рабочего оборудования. Достигается повышение модифицирования трактора в процессе производства в соответствии с изменяющимися техническими требованиями. 4 ил.

The utility model relates to the field of mechanical engineering. The tractor contains a frame, caterpillar bogies, an internal combustion engine, a mechanical device for transmitting torque from the engine to a power generator, a power generator, two traction motors, final drives, an electric power flow control device, a working equipment drive hydraulic pump and a cab. At the free end of the gearbox there is a place for connecting and actuating the hydraulic pump of the working equipment. An increase in the modification of the tractor in the production process is achieved in accordance with changing technical requirements. 4 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в гусеничных бульдозерах общего назначения и специальных инженерных машинах на базе гусеничных промышленных тракторов, предназначенных для выполнения землеройных, транспортных и других работ в промышленности, строительстве и иных отраслях хозяйства.The proposed utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in general purpose crawler bulldozers and special engineering vehicles based on caterpillar industrial tractors designed to perform earthmoving, transport and other works in industry, construction and other sectors of the economy.

Известны гусеничные промышленные тракторы с электромеханической трансмиссией, например, трактор ДЭТ-400 производства ООО «ЧТЗ-УРАЛТРАК» (см. «Бульдозеры ДЭТ-400Б. Руководство по эксплуатации» 749-59РЭ. Россия. ООО «ЧТЗ-Уралтрак», 2004 г.), бульдозер производства США Caterpillar D7E (см. буклет AEHQ6021-01 (12-2009) © Caterpillar Inc.), гусеничный трактор с электромеханической трансмиссией согласно патенту RU 2547154 и соответствующий ему бульдозер типа 422 разработки ООО НПП «Резонанс» (см. буклет ТО-19-19149-190520-РУ ООО НПП «Резонанс»). Возможные схемы электромеханических трансмиссий приведены в книге «Электромеханические трансмиссии гусеничных тракторов. Теория и расчет» (Авторы: Исаков П.П., Иванченко П.Н., Егоров А.Д.; Ленинград «Машиностроение», 1981).Caterpillar industrial tractors with electromechanical transmission are known, for example, the DET-400 tractor manufactured by ChTZ-URALTRAK LLC (see "DET-400B bulldozers. Operation manual" 749-59RE. Russia. ChTZ-Uraltrak LLC, 2004. ), a US-made Caterpillar D7E bulldozer (see booklet AEHQ6021-01 (12-2009) © Caterpillar Inc.), a caterpillar tractor with an electromechanical transmission according to patent RU 2547154 and the corresponding bulldozer type 422 developed by NPP Rezonans LLC (see booklet TO-19-19149-190520-RU LLC NPP "Rezonans"). Possible schemes of electromechanical transmissions are given in the book “Electromechanical transmissions of caterpillar tractors. Theory and calculation” (Authors: Isakov P.P., Ivanchenko P.N., Egorov A.D.; Leningrad “Engineering”, 1981).

Все перечисленные аналоги содержат раму, установленный на раме двигатель внутреннего сгорания, присоединенные к раме гусеничные тележки, силовой генератор, механическое устройство для передачи крутящего момента от двигателя к силовому генератору, устройство (блок) управления потоком электрической мощности, передаваемой от силового генератора к по крайней мере одному тяговому электродвигателю, по крайней мере один тяговый электродвигатель, с выходного вала которого снимается механическая мощность для привода ведущих колес правого и левого бортов с помощью соответствующих механических бортовых редукторов, а также один или несколько гидравлических насосов привода рабочего оборудования и кабину с рабочим местом оператора.All of the listed analogues contain a frame, an internal combustion engine mounted on the frame, caterpillar trucks attached to the frame, a power generator, a mechanical device for transmitting torque from the engine to the power generator, a device (unit) for controlling the flow of electric power transmitted from the power generator to at least at least one traction motor, at least one traction motor, from the output shaft of which mechanical power is removed to drive the drive wheels of the right and left sides using the corresponding mechanical final drives, as well as one or more hydraulic pumps for driving the working equipment and the cab with the operator’s workplace .

Особенностью устройства трактора ДЭТ-400 является установка силового генератора непосредственно на раме позади двигателя с обеспечением передачи крутящего момента от двигателя посредством фрикционной муфты, карданного вала и механического редуктора привода, причем редуктор жестко закреплен на переднем щите (торце) генератора. С этого же редуктора осуществляется отбор мощности на привод гидравлических насосов. Один тяговый электродвигатель установлен на раме продольно позади силового генератора и приводит в действие механическую часть трансмиссии - главную передачу, механизмы поворота и бортовые редукторы с ведущими колесами. Блок управления (силовой) установлен за кабиной.A feature of the device of the DET-400 tractor is the installation of a power generator directly on the frame behind the engine, ensuring the transmission of torque from the engine by means of a friction clutch, a cardan shaft and a mechanical drive gearbox, and the gearbox is rigidly fixed to the front shield (end) of the generator. From the same gearbox, power is taken off to drive the hydraulic pumps. One traction motor is mounted on the frame longitudinally behind the power generator and drives the mechanical part of the transmission - main gear, turning mechanisms and final drives with drive wheels. The control unit (power) is installed behind the cab.

Недостатком такого технического решения является невозможность в полной мере реализовать потенциальные эксплуатационные преимущества тягового электропривода при криволинейном движении трактора (маневрировании), сложность механической части трансмиссии, ее производства и эксплуатации, а также значительное увеличение габарита трактора (бульдозера) по длине.The disadvantage of this technical solution is the inability to fully realize the potential operational advantages of the traction electric drive during the curvilinear movement of the tractor (maneuvering), the complexity of the mechanical part of the transmission, its production and operation, as well as a significant increase in the size of the tractor (bulldozer) in length.

Устройство бульдозера Caterpillar D7E отличается установкой силового генератора непосредственно на двигателе внутреннего сгорания и применением двух тяговых электродвигателей, выполненных в виде единого установленного на раме модуля привода с двумя выходными валами для привода ведущих колес правого и левого бортов с помощью механически соединенных с этими валами соответствующих бортовых редукторов. При этом модуль устройства управления потоком электрической мощности, передаваемой от силового генератора к тяговым электродвигателям, размещен, практически, над единым модулем привода и соседствует с кабиной, а кабина выполнена с возможностью наклона (откидывания) для обеспечения доступа к агрегатам для обслуживания.The device of the Caterpillar D7E bulldozer is distinguished by the installation of a power generator directly on the internal combustion engine and the use of two traction electric motors, made in the form of a single drive module mounted on the frame with two output shafts for driving the drive wheels of the right and left sides using the corresponding final drives mechanically connected to these shafts . At the same time, the module of the device for controlling the flow of electric power transmitted from the power generator to the traction motors is located practically above a single drive module and is adjacent to the cab, and the cab is made with the possibility of tilting (tilting) to provide access to the units for maintenance.

Недостатком приведенного технического решения является наличие усложненного, тяжелого и габаритного единого модуля привода специальной конструкции, устанавливаемого на раме под кабиной. Кроме того, существенно ограничены возможности модифицирования трактора, например, в части комплектования альтернативным двигателем внутреннего сгорания или изменения количества и типоразмеров применяемых гидравлических насосов.The disadvantage of the given technical solution is the presence of a complicated, heavy and overall single drive module of a special design, mounted on a frame under the cab. In addition, the possibilities of modifying the tractor are significantly limited, for example, in terms of completing it with an alternative internal combustion engine or changing the number and standard sizes of the hydraulic pumps used.

Наиболее близким, принятым за прототип, является техническое решение, раскрытое в описании к патенту RU 2547154 (гусеничный трактор с электромеханической трансмиссией).The closest adopted for the prototype is the technical solution disclosed in the description of the patent RU 2547154 (caterpillar tractor with electromechanical transmission).

Существенными признаками такого решения, имеющими отношение к предлагаемой полезной модели, являются наличие в составе прототипа двигателя внутреннего сгорания, «непосредственно, через жесткую (глухую), компенсирующую или упругую муфту, либо через согласующий (раздаточный) редуктор и муфту» соединенного с генератором; двух тяговых электродвигателей, механически соединенных с бортовыми редукторами непосредственно или через дополнительное передаточное устройство; гусеничного движителя, включающего гусеничные тележки; устройства управления потоком электрической мощности, передаваемой от силового генератора к тяговым электродвигателям, заявленного в описании к упомянутому патенту как «система электрооборудования трактора, выполненная с возможностью преобразования выходного напряжения генератора в постоянное напряжение силовой сети трансмиссии, его последующего преобразования или коммутации и передачи на электродвигатели», а также привода рабочего оборудования, например, гидравлического насоса. При этом, согласно описанию, этот насос может быть установлен на одном валу с генератором по тандемной схеме, либо присоединен к двигателю через раздаточный (согласующий) редуктор, а устройство управления потоком электрической мощности может быть выполнено как в виде единого блока (модуля), так и раздельно-разнесенным. Наличие в составе прототипа рамы и кабины с рабочим местом оператора подразумевается по умолчанию (без упоминания в описании к патенту).The essential features of such a solution, relevant to the proposed utility model, are the presence in the composition of the prototype of an internal combustion engine, “directly, through a rigid (deaf), compensating or elastic coupling, or through a matching (distributing) gearbox and coupling” connected to the generator; two traction electric motors mechanically connected to final drives directly or through an additional transmission device; caterpillar mover, including caterpillar trucks; device for controlling the flow of electrical power transmitted from the power generator to the traction motors, declared in the description of the mentioned patent as "a tractor electrical equipment system configured to convert the generator output voltage into a constant voltage of the power transmission network, its subsequent conversion or switching and transmission to electric motors" , as well as the drive of working equipment, for example, a hydraulic pump. At the same time, according to the description, this pump can be installed on the same shaft with the generator in a tandem scheme, or connected to the engine through a distributing (matching) gearbox, and the electric power flow control device can be made both in the form of a single unit (module), and and separately spaced. The presence of a frame and a cabin with an operator's workplace in the prototype is implied by default (without being mentioned in the patent description).

Достоинством технического решения согласно описания к патенту RU 2547154 является возможность реализации всех эксплуатационных преимуществ тягового электропривода, обеспечиваемых наличием двух тяговых электродвигателей - по одному на борт, простота механической части трансмиссии, простота эксплуатации. Недостатком являются существенно ограниченные возможности и усложнение модифицирования трактора, например, в части комплектования альтернативным двигателем внутреннего сгорания или изменения количества и типоразмеров применяемых гидравлических насосов. При раздельно-разнесенном исполнении устройства управления потоком электрической мощности - в виде встроенных в каждую электромашину модулей и дополнительных отдельных блоков - имеет место усложнение системы коммутации элементов электромеханической трансмиссии, а также обеспечения нормального функционирования устройства и электромеханической трансмиссии в целом, ее монтажа, технического обслуживания и ремонта.The advantage of the technical solution according to the description to the patent RU 2547154 is the possibility of realizing all the operational advantages of the traction electric drive provided by the presence of two traction electric motors - one on board, the simplicity of the mechanical part of the transmission, ease of operation. The disadvantage is the significantly limited possibilities and complexity of modifying the tractor, for example, in terms of completing with an alternative internal combustion engine or changing the number and sizes of hydraulic pumps used. With a separately-spaced version of the device for controlling the flow of electric power - in the form of modules built into each electric machine and additional separate blocks - there is a complication of the switching system of the elements of the electromechanical transmission, as well as ensuring the normal functioning of the device and the electromechanical transmission as a whole, its installation, maintenance and repair.

Задачей предлагаемого технического решения (полезной модели) является повышение возможности модифицирования трактора в процессе производства в соответствии с изменяющимися техническими требованиями.The objective of the proposed technical solution (utility model) is to increase the possibility of modifying the tractor in the production process in accordance with changing technical requirements.

Технический результат достигается тем, что в тракторе, содержащем раму, присоединенные к раме гусеничные тележки, установленный на раме двигатель внутреннего сгорания, механическое устройство для передачи крутящего момента от двигателя к силовому генератору, силовой генератор, два тяговых электродвигателя, механически соединенных с бортовыми редукторами, устройство управления потоком электрической мощности, передаваемой от силового генератора к тяговым электродвигателям, а также кабину с рабочим местом оператора, устройство для передачи крутящего момента от двигателя к силовому генератору выполнено в виде редуктора, причем на свободном торце редуктора выполнено место для присоединения и приведения в действие гидравлического насоса рабочего оборудования.The technical result is achieved by the fact that in a tractor containing a frame, caterpillar trucks attached to the frame, an internal combustion engine mounted on the frame, a mechanical device for transmitting torque from the engine to a power generator, a power generator, two traction motors mechanically connected to final drives, a device for controlling the flow of electrical power transmitted from the power generator to the traction motors, as well as a cabin with an operator's workplace, a device for transmitting torque from the engine to the power generator is made in the form of a gearbox, and at the free end of the gearbox there is a place for connecting and actuating hydraulic pump of working equipment.

Каждый из двух тяговых электродвигателей, механически соединенный с бортовым редуктором, может быть выполнен с ним в виде единого модуля привода с возможностью монтажа на раму со стороны «своей» гусеничной тележки.Each of the two traction motors, mechanically connected to the final drive, can be made with it in the form of a single drive module with the possibility of mounting on the frame from the side of "its" tracked truck.

Сущность предлагаемого технического решения представлена на фиг. 1-4.The essence of the proposed technical solution is shown in Fig. 1-4.

На фиг. 1 показан трактор с элементами электромеханической трансмиссии - вид сбоку.In FIG. 1 shows a tractor with elements of an electromechanical transmission - side view.

На фиг. 2 - вид сверху.In FIG. 2 - top view.

На фиг. 3 показан пример установка на раму силового генератора и (или) блока (модуля) устройства управления потоком электрической мощности с помощью упругих опор.In FIG. 3 shows an example of installation on the frame of a power generator and (or) a block (module) of a device for controlling the flow of electric power using elastic supports.

На фиг. 4 показан установленный на раму модуль привода (пример исполнения).In FIG. 4 shows the drive module installed on the frame (execution example).

Гусеничный промышленный трактор с электромеханической трансмиссией (фиг. 1, 2) содержит раму 1, присоединенные к раме гусеничные тележки 2, установленный на раме двигатель внутреннего сгорания 3, установленный на раме отдельно от двигателя внутреннего сгорания силовой генератор 4, два тяговых электродвигателя 5, два бортовых редуктора 6 с передаточными устройствами 7, устройство управления потоком электрической мощности в виде единого блока (модуля) 8, гидравлический насос привода рабочего оборудования 9, кабину с рабочим местом оператора 10, механическое устройство для передачи крутящего момента от двигателя к силовому генератору в виде редуктора 11, приводимого непосредственно от двигателя внутреннего сгорания через упругую муфту 12 и закрепленного на нем, и связанного с редуктором карданного вала 13, присоединенного к валу силового генератора 4. При этом между свободным торцем редуктора 11 и передним торцем (щитом) силового генератора 4 обеспечено расстояние а большее, чем габарит b присоединенного к редуктору гидравлического насоса 9, а блок (модуль) устройство управления потоком электрической мощности 8 размещен под кабиной 10 в зоне, ограниченной нижним элементом рамы А, задним элементом рамы В и задним торцем (щитом) силового генератора 4.A caterpillar industrial tractor with an electromechanical transmission (Fig. 1, 2) contains a frame 1, caterpillar trucks 2 attached to the frame, an internal combustion engine 3 mounted on the frame, a power generator 4 mounted on the frame separately from the internal combustion engine, two traction motors 5, two on-board gearbox 6 with transmission devices 7, electric power flow control device in the form of a single unit (module) 8, hydraulic pump for driving working equipment 9, cab with operator’s workplace 10, mechanical device for transmitting torque from the engine to the power generator in the form of a gearbox 11, driven directly from the internal combustion engine through the elastic coupling 12 and fixed on it, and connected to the gearbox of the cardan shaft 13, attached to the shaft of the power generator 4. At the same time, a distance is provided between the free end of the gearbox 11 and the front end (shield) of the power generator 4 a greater than dimension b hydraulic pump 9 attached to the gearbox, and the unit (module) of the electric power flow control device 8 is located under the cab 10 in the area bounded by the lower frame element A, the rear frame element B and the rear end (shield) of the power generator 4.

В примере установки на раму силового генератора 4 и (или) блока (модуля) устройства управления потоком электрической мощности 8 с помощью упругих опор (фиг. 3) опорные элементы объектов установки связаны с кронштейном (кронштейнами) С рамы 1 через резиновые подушки (шайбы) D, стянутые болтом Е до упора торцев втулки F в полку кронштейна С и шайбу-прижим G.In the example of installing a power generator 4 and (or) a block (module) of an electrical power flow control device 8 on a frame using elastic supports (Fig. 3), the supporting elements of the installation objects are connected to the bracket (brackets) C of the frame 1 through rubber cushions (washers) D, tightened with bolt E until the ends of the sleeve F stop against the bracket shelf C and the washer-clamp G.

В примере исполнения единого модуля привода, монтируемого на раму со стороны гусеничной тележки (фиг. 4), бортовой редуктор 6 закреплен на несущем фланце Н, тяговый электродвигатель 5 снабжен переходным фланцем J, закрепленным на переднем торце (щите), и в таком виде прикреплен к несущему фланцу Н, подсобранному бортовым редуктором; при этом «внутреннее» передаточное устройство 7 связывает вал тягового электродвигателя с входным элементом бортового редуктора. Единый модуль привода монтируется в колодец рамы 1 со стороны «своей» гусеничной тележки 2 и крепится к специальному фланцу рамы с помощью болтов K.In the example of a single drive module mounted on the frame from the side of the caterpillar truck (Fig. 4), the onboard gearbox 6 is fixed on the bearing flange H, the traction motor 5 is equipped with an adapter flange J fixed on the front end (shield), and in this form it is attached to the carrier flange H, assembled by the final drive; while the "internal" transmission device 7 connects the shaft of the traction motor with the input element of the final drive. A single drive module is mounted in the frame well 1 from the “own” track 2 side and is attached to a special frame flange using K bolts.

Кабина 10, установленная на раму 1 с возможностью наклона (откидывания) на некоторый угол α в положение L, обеспечивающее доступ к силовому генератору и другим элементам (фиг. 5), по необходимости может быть переведена в это положение и зафиксирована для проведения технического обслуживания и ремонта упомянутых элементов.Cabin 10, mounted on frame 1 with the possibility of tilting (tilting) at a certain angle α to position L, providing access to the power generator and other elements (Fig. 5), if necessary, can be transferred to this position and fixed for maintenance and repair of the said items.

При работающем двигателе внутреннего сгорания 3 через упругую муфту 12, редуктор 11 и карданный вал 13 приводят в действие силовой генератор 4, вырабатывающий электрическую энергию, которая через устройство управления потоком электрической мощности 8, преобразующим поток в соответствии с текущими условиями применения трактора и управляющими воздействиями оператора, направляется к тяговым электродвигателям 5. Последние, через передаточные устройства 7, приводят в действие бортовые редукторы 6 и гусеничные тележки 2 (обеспечивают ход трактора). Одновременно присоединенный к редуктору 11 и приводимый от него гидравлический насос 9 обеспечивает работу привода рабочего оборудования трактора. Управление осуществляется из кабины 10 с рабочего места оператора.When the internal combustion engine 3 is running, through the elastic coupling 12, the gearbox 11 and the cardan shaft 13 actuate the power generator 4, which generates electrical energy, which, through the electric power flow control device 8, converts the flow in accordance with the current conditions of the tractor and the control actions of the operator , is sent to the traction motors 5. The latter, through the transmission devices 7, actuate the final drives 6 and the caterpillar bogies 2 (ensure the tractor's motion). Simultaneously attached to the gearbox 11 and driven from it, the hydraulic pump 9 ensures the operation of the drive of the working equipment of the tractor. Management is carried out from the cabin 10 from the operator's workplace.

Claims

Caterpillar industrial tractor with an electromechanical transmission, comprising a frame, caterpillar trucks attached to the frame, an internal combustion engine mounted on the frame, a mechanical device for transmitting torque from the engine to a power generator, a power generator, two traction motors mechanically connected to the final drives directly, a device controlling the flow of electrical power transmitted from the power generator to the traction motors, as well as a cabin with an operator's workplace, characterized in that the device for transmitting torque from the engine to the power generator is made in the form of a gearbox, at the free end of the gearbox there is a place for connecting and driving in action of the hydraulic pump of the working equipment.