RU2238194C2

RU2238194C2 - Hydraulic system of hydrostatic transmission

Info

Publication number: RU2238194C2
Application number: RU2002117865A
Authority: RU
Inventors: Василий Климентьевич Мокроуз (UA); Василий Климентьевич Мокроуз; Николай Васильевич Горбатюк (UA); Николай Васильевич Горбатюк; Евгений Викторович Павлюк (UA); Евгений Викторович Павлюк; В чеслав Михайлович Блудов (UA); Вячеслав Михайлович Блудов; Сергей Александрович Малюшкин (UA); Сергей Александрович Малюшкин
Original assignee: Харьковское Агрегатное Конструкторское Бюро
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2004-10-20
Also published as: RU2002117865A

Abstract

FIELD: transport engineering; crawler vehicles.

SUBSTANCE: proposed hydraulic system includes service tank 2, main hydraulic machines monoblock unit with control unit 6, check valve 7, safety valve 8, control pump 3, heat exchanger 13 and connecting main lines. Control pump 3 is of valve-and-slot design with delivery regulator 15, tank 2 is stepped cylinder 9 with differential piston 10. Space 11 with smaller area of piston 10 is connected with input of control unit 6 and with output of control pump 3. space 12 of piston 10 is connected with inputs of main hydraulic machines monoblock unit 1, control pump 3 and with output of heat exchanger 13 whose input is connected with base member spaces of monoblock unit 1 and control pump 3.

EFFECT: provision of self-contained hydraulic system of hydrostatic transmission, simplified design, improved reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в системе трансмиссии транспортных средств, преимущественно гусеничных машин.The invention relates to transport machinery and can be used in the transmission system of vehicles, mainly tracked vehicles.

Известные гидравлические системы гидрообъемных трансмиссий (ГОТ) включают следующие типовые элементы: расходный бак, блок основных гидромашин, узел управления, вспомогательный насос, фильтр, теплообменный аппарат, соединительные магистрали. Выполненные по типовой конфигурации системы имеют ряд недостатков: сложность конструкции, обусловленная раздельной установкой ряда моторов [1, с. 71-72, фиг.41, с. 77, 46], питаемых от одного насоса; дополнительные затраты мощности из-за применения схемы с приводом нескольких нерегулируемых насосов [1, с. 82, фиг.52], перегрузка гидромашин [1, с. 66, фиг.36] из-за отсутствия предохранительных клапанов.Known hydraulic systems of hydrostatic transmissions (GOT) include the following typical elements: supply tank, main hydraulic unit unit, control unit, auxiliary pump, filter, heat exchanger, connecting lines. The systems made according to the typical configuration have a number of drawbacks: design complexity due to separate installation of a number of motors [1, p. 71-72, Fig. 41, p. 77, 46] powered by a single pump; additional power costs due to the use of a circuit with a drive of several unregulated pumps [1, p. 82, Fig. 52], overload of hydraulic machines [1, p. 66, Fig. 36] due to the lack of safety valves.

Наиболее близким по технической сути и количеству совпадающих признаков к предлагаемому изобретению является выбранная в качестве прототипа система ГОТ [2, фиг.1, 2]. В известной системе, включающей расходный бак (резервуар), регулируемый гидронасос с узлом (системой) управления и нерегулируемый гидромотор, клапаны обратные и предохранительные, вспомогательный насос (подпитки), фильтр, теплообменный аппарат (охладитель), соединительные магистрали, двигатель приводит во вращение вал регулируемого насоса и связанный с ним вспомогательный насос, последний всасывает рабочую жидкость из расходного бака через фильтр и осуществляет компенсацию утечек в гидромашинах и обеспечивает требуемый расход для узла управления, под действием которого при подаче управляющей команды происходит изменение рабочего объема гидронасоса и его производительности, приводящее к адекватному изменению частоты вращения гидромотора. Избыток подачи вспомогательного насоса через переливной клапан постоянно направляется в корпус мотора, где соединяется с утечками основных гидромашин и проходит через теплообменный аппарат в расходный бак, выполненный в негерметичном варианте и сообщающийся с окружающей средой.The closest in technical essence and the number of matching features to the proposed invention is selected as a prototype GOT system [2, figure 1, 2]. In a known system including a supply tank (tank), an adjustable hydraulic pump with a control unit (system) and an unregulated hydraulic motor, check valves and safety valves, an auxiliary pump (feed), a filter, a heat exchanger (cooler), connecting lines, the motor drives the shaft adjustable pump and associated auxiliary pump, the latter sucks the working fluid from the supply tank through the filter and compensates for leaks in hydraulic machines and provides the required flow rate for units controls under whose action when applying a control command changes the displacement volume of the hydraulic pump and its performance, resulting in an adequate speed change motor. The excess supply of the auxiliary pump through the overflow valve is constantly directed to the motor housing, where it is connected to the leaks of the main hydraulic machines and passes through a heat exchanger into a consumable tank made in an unpressurized version and communicating with the environment.

В данной системе вспомогательный насос выполняет две функции - служит источником давления для узла управления, где необходима относительно малая подача рабочей жидкости при высоком давлении, и компенсирует утечки рабочей жидкости по основным гидромашинам, где необходима относительно высокая подача рабочей жидкости при низком давлении. Совмещение функций позволило уменьшить номенклатуру и упростить конструкцию системы, но привело к повышенной теплоотдаче в рабочую жидкость за счет непроизводительного повышения мощности на привод вспомогательного насоса. Из-за постоянного контакта рабочей жидкости с окружающей средой и, как следствие, ее загрязнения снижается надежность ГОТ.In this system, the auxiliary pump performs two functions - it serves as a source of pressure for the control unit, where a relatively small flow of working fluid at high pressure is required, and compensates for leakage of the working fluid through the main hydraulic machines, where a relatively high flow of working fluid at low pressure is required. The combination of functions allowed to reduce the range and simplify the design of the system, but led to increased heat transfer to the working fluid due to unproductive increase in power to drive the auxiliary pump. Due to the constant contact of the working fluid with the environment and, as a result, its pollution, the reliability of the GOT is reduced.

Предлагаемым изобретением решается задача разработки автономной системы ГОТ, имеющей упрощенную конструкцию, пониженную по сравнению с прототипом теплоотдачу в рабочую жидкость и повышенную надежность.The present invention solves the problem of developing an autonomous GOT system having a simplified design, lower heat transfer to the working fluid compared to the prototype and increased reliability.

Для достижения этого технического результата в системе гидравлической объемной трансмиссии, включающей расходный бак, моноблок основных гидромашин с узлом управления, обратными и предохранительными клапанами, насос управления, теплообменный аппарат, соединительные магистрали, согласно изобретению насос управления выполнен клапанно-щелевым с регулятором подачи, а бак представляет собой ступенчатый цилиндр с дифференциальным поршнем, одна полость которого с меньшей площадью поршня соединена со входом узла управления и выходом регулируемого насоса управления, а вторая полость - со входами моноблока основных гидромашин, насоса управления и выходом теплообменного аппарата, вход которого соединен с корпусными полостями моноблока и насоса управления.To achieve this technical result in a hydraulic volumetric transmission system including a supply tank, a monoblock of main hydraulic machines with a control unit, check and safety valves, a control pump, a heat exchanger, connecting lines, according to the invention, the control pump is made with a slotted valve with a feed regulator, and the tank represents a stepped cylinder with a differential piston, one cavity of which with a smaller piston area is connected to the input of the control unit and the output of the control Rui steering pump and the second cavity - to the inputs of the monoblock main hydraulic, the control output of the pump and heat exchanger, whose input is connected with the body cavity and monoblock steering pump.

Перечисленные выше отличительные признаки заявляемой системы ГОТ являются существенными, так как каждый из них необходим, а вместе они достаточны для достижения указанного технического результата в сравнении с прототипом и известными подобными системами. Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом имеется причинно-следственная связь.The above distinguishing features of the claimed GOT system are essential, since each of them is necessary, and together they are sufficient to achieve the specified technical result in comparison with the prototype and known similar systems. Between the distinguishing features and the achieved technical result there is a causal relationship.

Выполнение системы ГОТ в автономном герметичном варианте предохраняет рабочую жидкость от загрязнения извне, позволяет исключить из системы фильтр. Использование расходного бака как компенсационно-поддавливающего устройства, выполненного в виде ступенчатого цилиндра с дифференциальным поршнем, одна полость которого с меньшей площадью поршня соединена с выходом насоса управления, а вторая полость - с входом моноблока основных гидромашин, позволяет исключить из системы насос подпитки, обеспечивая при этом в процессе работы необходимый для нормального функционирования гидромашин уровень давления рабочей жидкости на входе в моноблок и насос управления. Применение в качестве источника давления управления регулируемого насоса с неподвижным цилиндровым блоком и клапанным распределением обеспечивает простоту конструкции и существенное снижение мощности на привод насоса управления за счет подачи в его камеры дозированного количества рабочей жидкости, необходимого по условиям управления ГОТ, что нереализуемо в конструктивном профиле насоса подпитки прототипа.The implementation of the GOT system in an autonomous sealed version protects the working fluid from pollution from the outside, eliminates the filter from the system. The use of a supply tank as a compensation-suppressing device, made in the form of a stepped cylinder with a differential piston, one cavity of which with a smaller piston area is connected to the output of the control pump, and the second cavity - with the input of the monoblock of the main hydraulic machines, allows you to exclude the charge pump from the system, providing at this in the process of work necessary for the normal operation of hydraulic machines the level of pressure of the working fluid at the inlet to the monoblock and control pump. The use of an adjustable pump with a fixed cylinder block and valve distribution as a control pressure source provides design simplicity and a significant reduction in power to the control pump drive by supplying a metered amount of working fluid to its chamber, which is necessary according to the GOT control conditions, which is not feasible in the design profile of the charge pump prototype.

Заявляемое техническое решение является новым, поскольку оно неизвестно из уровня техники, имеет изобретательский уровень, так как предложенное схемное решение автономной системы ГОТ явным образом не следует из уровня техники, промышленно применимо, поскольку оно предназначено для использования в трансмиссии гусеничной машины.The claimed technical solution is new because it is unknown from the prior art, has an inventive step, since the proposed circuit solution of an autonomous GOT system does not explicitly follow from the prior art, it is industrially applicable because it is intended for use in transmission of a tracked vehicle.

Техническая сущность и принцип действия системы ГОТ поясняются чертежом.The technical essence and principle of the GOT system are illustrated in the drawing.

Система ГОТ функционально включает три блока: моноблок основных гидромашин 1, расходный бак 2 и насос управления 3, связанные соединительными магистралями. Моноблок 1 состоит из реверсивного регулируемого гидронасоса 4, нерегулируемого гидромотора 5, узла управления 6, обратных 7 и предохранительных 8 клапанов. Расходный бак 2 представляет собой ступенчатый цилиндр 9 с дифференциальным поршнем 10, полость 11 которого с меньшей площадью поршня 10 соединена со входом узла управления 6 и выходом насоса управления 3, а вторая полость 12 сообщена со входом моноблока 1, насоса управления 3 и выходом теплообменного аппарата 13, вход которого соединен с корпусными полостями моноблока 1 и насоса управления 3. Насос управления 3 имеет собственно насосную часть, выполненную в виде клапанно-щелевого насоса 14, и регулятор подачи 15.The GOT system functionally includes three blocks: a monoblock of the main hydraulic machines 1, a supply tank 2, and a control pump 3 connected by connecting lines. Monoblock 1 consists of a reversible adjustable hydraulic pump 4, an unregulated hydraulic motor 5, a control unit 6, a check valve 7 and a safety valve 8. The supply tank 2 is a stepped cylinder 9 with a differential piston 10, the cavity 11 of which with a smaller area of the piston 10 is connected to the input of the control unit 6 and the output of the control pump 3, and the second cavity 12 is connected to the input of the monoblock 1, control pump 3 and the output of the heat exchanger 13, the input of which is connected to the body cavities of the monoblock 1 and the control pump 3. The control pump 3 has the actual pump part, made in the form of a valve-slotted pump 14, and a flow regulator 15.

Система ГОТ работает следующим образом.The GOT system works as follows.

Двигатель приводит во вращение валы реверсивного регулируемого гидронасоса 4 и насоса управления 3. Клапанно-щелевой насос 14 всасывает через регулятор подачи 15 рабочую жидкость из бака 2 и подает под давлением на вход к узлу управления 6 и в полость 11 цилиндра 9, вызывая пропорционально соотношению площадей дифференциального поршня 10 увеличение давления в полости 12. Благодаря этому основные гидромашины 4 и 5 работают под избыточным давлением на входе, что исключает разрыв струи, образование пены и кавитационные явления. Это обеспечивает надежную работу системы ГОТ.The engine drives the shafts of the reversible adjustable hydraulic pump 4 and the control pump 3. The slit valve 14 sucks the working fluid from the tank 2 through the feed regulator 15 and supplies it under pressure to the control unit 6 and the cavity 11 of the cylinder 9, causing proportional areas differential piston 10 increase the pressure in the cavity 12. Due to this, the main hydraulic machines 4 and 5 operate under excessive pressure at the inlet, which eliminates the rupture of the jet, the formation of foam and cavitation phenomena. This ensures reliable operation of the GOT system.

Бесступенчатое регулирование частоты вращения вала гидромотора 5 осуществляется путем изменения рабочего объема и производительности гидронасоса 4 под действием давления рабочей жидкости узла управления 6 при подаче на него управляющей команды. Давление в связке насос-гидромотор определяется сопротивлением движения транспортной машины, для предохранения системы ГОТ от перегрузок в моноблок 1 встроены предохранительные клапаны 8. Переключение направления подпитки основных гидромашин при реверсировании регулируемого гидронасоса осуществляется автоматически посредством обратных клапанов 7.Stepless control of the rotational speed of the shaft of the hydraulic motor 5 is carried out by changing the working volume and productivity of the hydraulic pump 4 under the action of the pressure of the working fluid of the control unit 6 when a control command is applied to it. The pressure in the pump-hydraulic motor bundle is determined by the resistance of the transport machine, to protect the GOT system from overloads, safety valves are built into monoblock 1 8. The feeding direction of the main hydraulic machines when reversing the adjustable hydraulic pump is switched automatically by means of check valves 7.

При работе ГОТ на установившемся режиме насос управления 3 обеспечивает минимальную требуемую подачу и необходимый уровень избыточного давления на входе гидромашин 4 и 5, увеличивая ее практически только при переходных процессах разгона или торможения гидромотора 5, что позволяет дополнительно снизить затраты мощности на привод насоса управления 3 и теплоотдачу в рабочую жидкость.When GOT is operating in steady state, control pump 3 provides the minimum required flow rate and the necessary level of overpressure at the inlet of hydraulic machines 4 and 5, increasing it practically only during transient processes of acceleration or braking of hydraulic motor 5, which can further reduce the power consumption for driving the control pump 3 and heat transfer to the working fluid.

Использование изобретения в составе ГОТ или гидрообъемной механической трансмиссии (ГОМТ), обеспечивающих улучшение управляемости поступательным и вращательным движениями транспортной машины, позволяет существенно повысить надежность гидравлической системы и машины в целом, снизить теплоотдачу в рабочую жидкость.The use of the invention as part of GOT or hydrostatic mechanical transmission (GOMT), which provides improved controllability of the translational and rotational movements of the transport machine, can significantly increase the reliability of the hydraulic system and the machine as a whole, and reduce heat transfer to the working fluid.

Автономная система разработана для ГОМТ мобильной гусеничной машины, выполненной на базе аксиально-поршневой передачи с рабочим объемом гидромашин 280 см³.An autonomous system was developed for the HMT of a mobile tracked vehicle, made on the basis of an axial-piston gear with a working volume of 280 cm ³ of hydraulic machines.

Использованные источникиUsed sources

1. Комисарик С.Ф., Ивановский Н.А. Гидравлические объемные трансмиссии. - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1963. - 156 с.1. Komisarik S.F., Ivanovsky N.A. Hydraulic volumetric transmissions. - M .: State Scientific and Technical Publishing House of Engineering Literature, 1963. - 156 p.

2. Кировоградский завод тракторных агрегатов. Объемный гидропривод. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ГСТ 90-00.000 ТО. Разработчик - ОАО “Гидросила”. Украина, 25006, г. Кировоград, ул. Братиславская, 5.2. Kirovograd plant of tractor units. Volumetric hydraulic drive. Technical description and operating instructions GST 90-00.000 TO. Developer - JSC Hydrosila. Ukraine, 25006, Kirovograd, st. Bratislava, 5.

Claims

The hydraulic system of the volumetric transmission, which includes a supply tank, a monoblock of the main hydraulic machines with a control unit, check and safety valves, a control pump, a heat exchanger, connecting lines, characterized in that the control pump is made of a slotted valve with a flow regulator, and the tank is a stepped cylinder with a differential piston, one cavity of which - with a smaller piston area - is connected to the input of the control unit and the output of the adjustable control pump, and the second cavity is with the inputs of the monoblock of the main hydraulic machines, the control pump and the output of the heat exchanger, the input of which is connected to the body cavities of the monoblock and the control pump.