RU2537434C1

RU2537434C1 - Earthmover with hydrostatic transmission

Info

Publication number: RU2537434C1
Application number: RU2013143634/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Андреевич Коровин; Константин Владимирович Коровин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс"
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-01-10

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to earthmovers with hydrostatic transmission. Earthmover consists of ICE, fluid pumps and hydraulic motors with final drives, working equipment hydraulic drive, electrical or hydraulic power accumulator connected via hydraulic unit or electrical switch with transmission or working hardware fluid lines or with electric circuits of at least one motor, generator or motor-generator. Power exchange between power accumulator and transmission, ICE and working hardware hydraulic system is controlled by electronic module.

EFFECT: stabilised ICE operation, accelerated operation under non-optimised conditions, decreased rpm dispersion, higher efficiency and fuel savings.

6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к бульдозерам, погрузчикам и другим землеройно-транспортным машинам (ЗТМ) с гидростатической трансмиссией.The invention relates to bulldozers, loaders and other earth moving machines (ZTM) with hydrostatic transmission.

Известен бульдозер на базе гусеничного трактора с гидростатической трансмиссией и гидравлической системой управления рабочим (навесным) оборудованием. Он содержит двигатель внутреннего сгорания (ДВС), три гидронасоса, два из которых выполнены регулируемыми реверсивными аксиально-поршневыми и образующими гидроконтуры с соответствующими гидромоторами, связанными с бортовыми редукторами и снабженными стояночными тормозами, а третий гидронасос через распределительное устройство образует гидроконтур с гидроцилиндрами рабочего оборудования [1].A well-known bulldozer based on a caterpillar tractor with a hydrostatic transmission and a hydraulic control system for working (mounted) equipment. It contains an internal combustion engine (ICE), three hydraulic pumps, two of which are made with adjustable reversible axial piston and generating hydraulic circuits with the corresponding hydraulic motors connected to final drives and equipped with parking brakes, and the third hydraulic pump through the switchgear forms a hydraulic circuit with working equipment hydraulic cylinders [ one].

Его недостатком является пониженная производительность и топливная экономичность машины, обусловленная отсутствием накопителя энергии, позволяющего снизить отбор мощности от ДВС в наиболее нагруженных режимах его работы.Its disadvantage is the reduced productivity and fuel economy of the machine, due to the lack of energy storage, which allows to reduce the power take-off from the internal combustion engine in the most loaded modes of its operation.

Наиболее близкой к предложенной является ЗТМ с гидростатической трансмиссией (ГСТ), содержащая гидромоторы и гидронасосы трансмиссии, ДВС и гидропривод рабочего оборудования. По меньшей мере, один гидромотор в зависимости от варианта реализации трансмиссии непосредственно, через бортовые фрикционы или дифференциальный механизм поворота связан с бортовыми редукторами, соединенными с ведущими звездочками или колесами ходовой части машины [2]. Машина содержит также накопитель энергии, выполненный в виде гидроаккумулятора или пневмоаккумулятора (ресивера), который используется, соответственно, для управления коробкой передач или тормозами машины [2, стр.336, 497].Closest to the proposed one is a ZTM with hydrostatic transmission (HST), which contains hydraulic motors and transmission hydraulic pumps, internal combustion engines and a hydraulic drive of working equipment. At least one hydraulic motor, depending on the embodiment of the transmission, is directly, through the onboard friction clutches or the differential turning mechanism, connected to the onboard gearboxes connected to the drive sprockets or wheels of the chassis of the machine [2]. The machine also contains an energy storage device, made in the form of a hydraulic accumulator or a pneumatic accumulator (receiver), which is used, respectively, to control the gearbox or brakes of the machine [2, p.336, 497].

Ограниченное функциональное применение накопителя энергии в этой машине не позволяет добиться существенного повышения ее производительности.The limited functional use of energy storage in this machine does not allow a significant increase in its performance.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение во всех вариантах его исполнения, является повышение производительности землеройно-транспортной машины (ЗТМ) в режиме разработки и транспортирования грунта.The technical result, to which the invention is directed in all variants of its execution, is to increase the productivity of the earth moving machine (ZTM) in the mode of soil development and transportation.

Дополнительными техническими результатами являются повышение топливной экономичности и приспособленности машины для работы в зимних условиях.Additional technical results are increased fuel economy and fitness of the machine for work in winter conditions.

B ЗТМ с ГСТ, содержащей ДВС, установленный на раме машины и функционально соединенный, по меньшей мере, с одним гидронасосом трансмиссии, по меньшей мере, один гидромотор трансмиссии, функционально соединенный с гидронасосом, по меньшей мере, два бортовых редуктора, выходные валы или корпуса которых соединены с ведущими колесами или звездочками ходовой части машины, а входные валы непосредственно, через передаточные элементы, через бортовые фрикционы или через дифференциальный механизм поворота, функционально соединены, по меньшей мере, с одним гидромотором трансмиссии, гидропривод или электрогидропривод рабочего оборудования машины, включающий в себя, по меньшей мере, гидронасос рабочего оборудования, функционально соединенный с ДВС, распределительное устройство и гидроцилиндры, приспособленные для перемещения рабочего оборудования машины, а также накопитель энергии и, по меньшей мере, один электронный модуль, приспособленный для управления ДВС, по меньшей мере, одним гидронасосом и/или гидромотором трансмиссии, указанные технические результаты достигаются за счет того, что в этой ЭТМ дополнительно реализовано, по меньшей мере, одно из следующих технических решений:B ZTM with a GTS containing an internal combustion engine mounted on a machine frame and functionally connected to at least one transmission hydraulic pump, at least one transmission hydraulic motor, at least two final drives, output shafts or housings functionally connected to the hydraulic pump which are connected to the drive wheels or sprockets of the chassis of the machine, and the input shafts directly, through the transmission elements, through the side clutches or through the differential rotation mechanism, are functionally connected at least one hydraulic transmission motor, hydraulic drive or electrohydraulic drive of the working equipment of the machine, including at least a hydraulic pump of the working equipment, functionally connected to the internal combustion engine, a switchgear and hydraulic cylinders adapted to move the working equipment of the machine, as well as an energy storage device and at least one electronic module adapted to control the internal combustion engine, at least one hydraulic pump and / or hydraulic transmission motor, these technical results are achieved due to the fact that in this ETM at least one of the following technical solutions is additionally implemented:

- по меньшей мере, с одним гидронасосом трансмиссии, гидромотором трансмиссии, бортовым редуктором, гидронасосом рабочего оборудования и/или ДВС соединен дополнительно установленный электромотор, соединенный с накопителем энергии через коммутирующее устройство, приспособленное для управления от электронного модуля или входящее в него, причем электромотор приспособлен для преобразования электроэнергии накопителя энергии в механическую энергию и их передачи тому узлу ЗТМ, с которым он соединен, при этом с ДВС, гидронасосом трансмиссии, гидромотором трансмиссии, бортовым редуктором и/или гидронасосом рабочего оборудования соединен дополнительно установленный электрогенератор, приспособленный для заряда указанного накопителя энергии;- at least one transmission hydraulic pump, transmission hydraulic motor, final drive, working equipment hydraulic pump and / or ICE is connected to an additional installed electric motor connected to the energy storage device through a switching device adapted to be controlled by or included in the electronic module, the electric motor being adapted for converting the energy of the energy storage device into mechanical energy and transferring it to the ZTM assembly with which it is connected, while also with an internal combustion engine, a transmission hydraulic pump , an additional installed electric generator connected to charge said energy storage device is connected by a transmission hydraulic motor, an onboard gearbox and / or a hydraulic pump of the working equipment;

- с гидронасосом трансмиссии, гидромотором трансмиссии, гидронасосом рабочего оборудования, бортовым редуктором и/или с ДВС соединен электромотор-генератор, приспособленный для заряда накопителя энергии и/или соединенный с накопителем энергии через коммутирующее устройство, приспособленное для управления от электронного модуля или входящее в него, и осуществляющий преобразование электроэнергии накопителя энергии в механическую энергию, передаваемую тому узлу ЗТМ, с которым он соединен;- an electric motor-generator, adapted to charge the energy storage device and / or connected to the energy storage device through a switching device adapted for control from an electronic module or included in it, is connected to the transmission hydraulic pump, transmission hydraulic pump, working equipment hydraulic pump, and / or internal combustion engine , and converting the energy of the energy storage device into mechanical energy transmitted to the ZTM node with which it is connected;

- к гидролинии гидронасоса трансмиссии, гидромотора трансмиссии и/или гидронасоса рабочего оборудования, подключен накопитель энергии, выполненный в виде гидроаккумулятора, причем это подключение выполнено с возможностью заряда гидроаккумулятора от давления в гидролинии и последующей обратной передачи накопленной энергии в ту гидролинию, к которой он подключен;- an energy storage device made in the form of a hydraulic accumulator is connected to the hydraulic line of the transmission hydraulic pump, the transmission hydraulic motor and / or the hydraulic pump of the working equipment, moreover, this connection is made with the possibility of charging the hydraulic accumulator from the pressure in the hydraulic line and then transferring the accumulated energy back to the hydraulic line to which it is connected ;

- к гидролинии гидронасоса трансмиссии, гидромотора трансмиссии и/или гидронасоса рабочего оборудования через регулирующий гидроаппарат, соединенный с электронным модулем, подключен накопитель энергии, выполненный в виде гидроаккумулятора, причем электронный модуль приспособлен для формирования сигналов управления регулирующим гидроаппаратом таким образом, что при пониженных значениях нагрузки или тягового усилия машины осуществляется заряд гидроаккумулятора, а при повышенных значениях нагрузки или тягового усилия машины осуществляется передача энергии от гидроаккумулятора в гидролинию;- to the hydraulic line of the hydraulic pump of the transmission, the hydraulic motor of the transmission and / or the hydraulic pump of the working equipment through an adjusting hydraulic device connected to the electronic module, an energy storage device made in the form of a hydraulic accumulator is connected, and the electronic module is adapted to generate control signals of the regulating hydraulic device in such a way that at reduced load values or traction of the machine, the accumulator is charged, and with increased values of the load or traction of the machine, S THE transfer of energy from the accumulator in the hydraulic line;

- к гидролинии гидронасоса трансмиссии и/или рабочего оборудования через регулирующий гидроаппарат подключен накопитель энергии, выполненный в виде гидроаккумулятора, причем гидронасос трансмиссии и/или рабочего оборудования выполнен с возможностью работы в режиме гидромотора и создания крутящего момента, достаточного для запуска ДВС под управлением электронного модуля;- an energy storage device made in the form of a hydraulic accumulator is connected to the hydraulic line of the hydraulic pump of the transmission and / or working equipment through a control hydraulic device, and the hydraulic pump of the transmission and / or working equipment is configured to operate in a hydraulic motor mode and create enough torque to start the internal combustion engine under the control of an electronic module ;

- накопитель энергии выполнен в виде гидроаккумулятора, который, по меньшей мере, через один клапан последовательности, пропускающий поток жидкости в гидроаккумулятор, если давление в гидролинии превышает предварительно установленную величину, подключен, по меньшей мере, к одной гидролинии гидронасоса трансмиссии, гидромотора трансмиссии и/или гидроцилиндра рабочего оборудования, гидроаккумулятор дополнительно, по меньшей мере, через один регулирующий гидроаппарат подключен к гидролинии гидронасоса трансмиссии, гидромотора трансмиссии и/или гидронасоса рабочего оборудования с возможностью передачи рабочей жидкости в эту линию, причем регулирующий гидроаппарат выполнен в виде обратного клапана или имеет вход управления, который соединен с электронным модулем;- the energy storage device is made in the form of a hydraulic accumulator, which, through at least one valve of the sequence, passing a fluid flow into the hydraulic accumulator, if the pressure in the hydraulic line exceeds a preset value, is connected to at least one hydraulic line of the transmission hydraulic pump, transmission hydraulic motor and / or hydraulic cylinder of working equipment, the hydraulic accumulator is additionally connected via at least one regulating hydraulic device to the hydraulic line of the hydraulic pump of the transmission, the hydraulic motor of transmi these and / or hydraulic pump of the working equipment to transmit the working fluid in this line, the regulating decoupler is configured as a check valve and has a control input which is coupled to the electronics module;

- накопитель энергии выполнен в виде маховика, соединенного с валом гидромотора трансмиссии или первичным валом бортового редуктора посредством муфты, управляющий вход которой соединен с электронным модулем;- the energy storage device is made in the form of a flywheel connected to the transmission hydraulic motor shaft or the input shaft of the final drive by means of a coupling, the control input of which is connected to the electronic module;

- электронный модуль выполнен с возможностью формирования внешней скоростной характеристики ДВС таким образом, что при движении машины передним ходом реализуется характеристика двигателя постоянной мощности с повышенными значениями мощности и коэффициента приспособляемости ДВС по крутящему моменту, а при движении задним ходом реализуется скоростная характеристика, соответствующая наименьшему удельному расходу топлива при более низком значении мощности;- the electronic module is configured to generate an external high-speed characteristic of the internal combustion engine in such a way that when the car is moving in forward, the characteristic of a constant-power engine with increased power and adaptability coefficient of the internal combustion engine in terms of torque is realized, and when reversing, the speed characteristic corresponding to the lowest specific consumption is realized fuel at a lower power value;

- ДВС оснащен турбокомпрессором с обратимым электроприводом ротора, а накопитель электроэнергии соединен с этим электроприводом через коммутирующее устройство, приспособленное для управления от электронного модуля или входящее в него, причем электронный модуль выполнен с возможностью управления обменом энергией между обратимым электроприводом ротора и накопителем энергии таким образом, что при движении машины задним ходом и/или при малой нагрузке машины или ДВС осуществляется заряд накопителя энергии, а при движении машины передним ходом при работающем гидроприводе рабочего оборудования и/или при повышенной нагрузке машины или ДВС осуществляется передача энергии от накопителя энергии к электроприводу, приспособленному для соответствующего повышения давления наддува;- The internal combustion engine is equipped with a turbocharger with a reversible electric rotor drive, and the electric energy storage device is connected to this electric drive through a switching device adapted to be controlled by or included in the electronic module, the electronic module being configured to control the energy exchange between the rotor electric rotor drive and the energy storage device in such a way that when the machine is moving in reverse and / or when the load of the machine or ICE is low, the energy storage is charged, and when the machine is moving forward with a running hydraulic drive of the working equipment and / or with an increased load of the machine or internal combustion engine, energy is transferred from the energy storage device to the electric drive adapted to increase the boost pressure accordingly;

- машина дополнительно содержит автономный источник энергии, выполненный в виде дополнительного бензинового, дизельного или газового ДВС или газовой турбины, механически соединенного/соединенной с соответствующим электрогенератором, гидронасосом и/или компрессором, приспособленным для заряда соответствующего накопителя энергии;- the machine further comprises an autonomous energy source, made in the form of an additional gasoline, diesel or gas ICE or gas turbine mechanically connected / connected to the corresponding electric generator, hydraulic pump and / or compressor, adapted to charge the corresponding energy storage device;

- машина дополнительно содержит преобразователь энергии механических вибраций, ударов или колебаний, по меньшей мере, одного узла или агрегата машины в электрическую и/или гидравлическую энергию, приспособленный для заряда накопителя энергии.- the machine further comprises a converter of energy of mechanical vibrations, shocks or vibrations of at least one unit or assembly of the machine into electrical and / or hydraulic energy adapted to charge the energy storage device.

Кроме того, в различных вариантах реализации ЗТМ указанные технические результаты достигаются за счет того, что в ней:In addition, in various embodiments of the ZTM, the indicated technical results are achieved due to the fact that in it:

- электронный модуль выполнен с возможностью формирования сигналов управления, по меньшей мере, одним регулирующим гидроаппаратом и/или электрическим коммутирующим устройством таким образом, что при движении машины задним ходом осуществляется передача энергии от гидронасоса трансмиссии, гидронасоса рабочего оборудования и/или от электрогенератора или электромотора-генератора, соответственно, в гидравлический или электрический накопитель энергии, а при движении машины передним ходом с возможностью формирования этих сигналов управления из условия суммирования мощности, передаваемой от накопителя энергии, с мощностью гидронасоса трансмиссии и/или рабочего оборудования;- the electronic module is configured to generate control signals by at least one regulating hydraulic device and / or electric switching device so that when the machine is moving in reverse, energy is transferred from the transmission hydraulic pump, the hydraulic pump of the working equipment and / or from the electric generator or electric motor - generator, respectively, in a hydraulic or electric energy storage, and when the machine is moving forward, the possibility of generating these control signals from the condition of summing up the power transmitted from the energy storage device with the power of the transmission hydraulic pump and / or working equipment;

- накопитель энергии выполнен в виде гидроаккумулятора, электрического аккумулятора или электрического аккумулятора с конденсатором и соответственно соединен, по меньшей мере, с одной гидролинией гидронасоса трансмиссии, гидронасоса рабочего оборудования и/или гидромотора трансмиссии, или подключен, по меньшей мере, к одной цепи электрогенератора и/или электромотора-генератора, соответственно, через регулирующий гидроаппарат, управляющий вход которого подключен к электронному модулю, или через коммутирующее устройство, приспособленное для управления от электронного модуля или входящее в него, причем электронный модуль приспособлен для формирования указанного сигнала из условия ограничения или прекращения заряда накопителя энергии при повышенной нагрузке ДВС, при повышенном тяговом усилии машины, при движении машины передним ходом, во время работы привода перемещения рабочего оборудования и/или во время поворота машины;- the energy storage device is made in the form of a hydraulic accumulator, an electric accumulator or an electric accumulator with a capacitor and is respectively connected to at least one hydraulic line of the transmission hydraulic pump, hydraulic equipment of the working equipment and / or transmission hydraulic motor, or connected to at least one electric generator circuit and / or an electric motor-generator, respectively, through a control hydraulic device, the control input of which is connected to an electronic module, or through a switching device, which can be controlled by or included in the electronic module, the electronic module being adapted to generate the indicated signal from the condition of limiting or terminating the charge of the energy storage device with an increased engine load, with an increased traction force of the machine, with forward movement of the machine, during operation of the working drive equipment and / or while turning the machine;

- накопитель энергии выполнен в виде аккумулятора и электрохимического конденсатора, подключенного к аккумулятору непосредственно или через коммутирующее устройство, приспособленное для управления от электронного модуля или входящее в него;- the energy storage device is made in the form of a battery and an electrochemical capacitor connected to the battery directly or through a switching device adapted for control from or included in an electronic module;

- электронный модуль содержит, по меньшей мере, один электронный блок, реализованный на основе микроконтроллера, к которому подключены органы управления двигателем, трансмиссией и рабочим оборудованием машины, датчики параметров работы машины и панель оператора с установленными на ней символьными, графическими и/или цифровыми индикаторами;- the electronic module contains at least one electronic unit, implemented on the basis of a microcontroller, to which are connected the engine controls, transmission and working equipment of the machine, sensors of the machine's operation parameters and an operator panel with symbolic, graphical and / or digital indicators installed on it ;

- электронный блок содержит силовой электронный коммутатор вентильного электромотора, электрогенератора, электромотора-генератора или обратимого электропривода ротора.- the electronic unit contains a power electronic switch of a valve electric motor, an electric generator, an electric motor-generator or a reversible electric rotor drive.

Указанные отличительные признаки заявленного изобретения характеризуют, в первую очередь, реализацию гибридной моторно-трансмиссионной установки ЗТМ.These distinctive features of the claimed invention characterize, first of all, the implementation of a hybrid motor-transmission installation ZTM.

Из области техники известно построение гибридных силовых установок транспортных машин на основе механических трансмиссий с дополнительным электромотором-генератором, соединенным с ДВС или трансмиссией машины и преобразующим механическую энергию в электрическую, накапливаемую в аккумуляторе и/или суперконденсаторе, и наоборот. Известны также машины с электрическими трансмиссиями и накопителями энергии, в которых энергия торможения машины преобразуется в электрическую и далее используется для запуска ДВС и разгона машины. Целью применения таких силовых установок является повышение топливной экономичности и снижение загрязнений окружающей среды.It is known from the technical field to build hybrid propulsion systems for transport vehicles based on mechanical transmissions with an additional electric motor-generator connected to the internal combustion engine or machine transmission and converting mechanical energy into electrical energy stored in the battery and / or supercapacitor, and vice versa. Also known are machines with electric transmissions and energy storage devices in which the braking energy of the machine is converted into electrical energy and then used to start the internal combustion engine and accelerate the machine. The purpose of using such power plants is to increase fuel efficiency and reduce environmental pollution.

В предложенном техническом решении гибридная силовая установка реализована на базе гидростатической (гидрообъемной) трансмиссии и с иной целью - в первую очередь, для повышения производительности машины в режиме копания и транспортирования грунта.In the proposed technical solution, the hybrid power plant is implemented on the basis of a hydrostatic (hydrostatic) transmission and, for a different purpose, primarily to increase the productivity of the machine in the mode of digging and transporting soil.

Режимы работы ЗТМ и транспортных машин существенно отличаются. Тяговое усилие ЗТМ используется не только на перемещение ЗТМ, но и на копание и перемещение грунта. Тяговая нагрузка ЗТМ более динамична и является управляемой - при подъеме/опускании рабочего оборудования (отвала бульдозера, ковша погрузчика и т.д.) происходит уменьшение/увеличения тяговой нагрузки ЗТМ. Кроме того, для ЗТМ характерны цикличные режимы работы. Бульдозер, например, осуществляет набор и транспортирование грунта при движении передним ходом, а затем осуществляется его откат задним ходом. Преимущественно в циклическом режиме работает также погрузчик.The operating modes of ZTM and transport vehicles are significantly different. The ZTM pulling force is used not only to move the ZTM, but also to dig and move the soil. The ZTM traction load is more dynamic and is controllable - when raising / lowering the working equipment (bulldozer blade, loader bucket, etc.), the ZTM traction load decreases / increases. In addition, cyclic operating modes are characteristic of ZTM. A bulldozer, for example, recruits and transports the soil when moving forward, and then rolls back in reverse. The loader also works predominantly in cyclic mode.

Соответственно, у ЗТМ в отличие от транспортной машины можно прогнозировать изменение тягового усилия и, следовательно, нагрузки трансмиссии и ДВС. В частности, при движении машины задним ходом (во время отката) эта нагрузка меньше, чем при движении передним ходом. Опускание рабочего органа (отвала, ковша и т.д.) прогнозируемо приведет к заглублению рабочего органа в грунт и к соответствующему увеличению тяговой нагрузки.Accordingly, in the ZTM, in contrast to the transport vehicle, it is possible to predict a change in the tractive effort and, consequently, the load of the transmission and ICE. In particular, when the car is moving in reverse (during a rollback), this load is less than when moving in reverse. Lowering the working body (blade, bucket, etc.) is predicted to lead to the deepening of the working body into the ground and to a corresponding increase in traction load.

Предложенное техническое решение базируется на учете технологических особенностей работы ЗТМ в режиме набора и транспортирования грунта при создании машины, имеющей повышенную производительность.The proposed technical solution is based on taking into account the technological features of the ZTM in the mode of soil collection and transportation when creating a machine with increased productivity.

Для этого согласно отличительным признакам настоящего изобретения используются различные варианты реализации накопителя энергии (гидроаккумулятор, электрический аккумулятор, суперконденсатор, механический маховик). Заряд этого накопителя осуществляется от гидроконтура трансмиссии, гидроконтура рабочего оборудования, дополнительно установленного электрогенератора или электромотор-генератора в те интервалы времени, когда нанагрузка на ДВС, трансмиссию или машину в целом относительно невелика. Далее энергия накопителя передается в гидроконтур ГСТ, рабочего оборудования либо непосредственно на ДВС или бортовые редукторы через имеющиеся гидромашины или при помощи дополнительно установленного электромотора.For this, according to the distinguishing features of the present invention, various embodiments of an energy storage device are used (hydroaccumulator, electric battery, supercapacitor, mechanical flywheel). The charge of this drive is carried out from the transmission hydraulic circuit, the hydraulic circuit of the working equipment, an additionally installed electric generator or electric motor generator at those time intervals when the load on the internal combustion engine, transmission or the machine as a whole is relatively small. Further, the energy of the drive is transferred to the hydraulic circuit of the GTS, working equipment, either directly to the internal combustion engine or final drives through existing hydraulic machines or using an additional installed electric motor.

Обмен энергией между накопителем энергии и трансмиссией, ДВС и гидросистемой рабочего оборудования под управлением коммутирующего устройства, в том числе входящего в состав электронного модуля, или регулируемого гидроаппарата, работающего под управлением электронного модуля, позволяет стабилизировать режимы работы ДВС, а также сократить время его работы не в оптимальных режимах. В частности, обеспечивает снижение дисперсии крутящего момента нагрузки на ДВС, а также накопление энергии во время отката ЗТМ, когда ДВС недогружен, с последующей отдачей этой энергии во время рабочего хода. Это приводит к увеличению среднего значения тяговой мощности машины и повышению ее производительности.The energy exchange between the energy storage device and the transmission, the internal combustion engine and the hydraulic system of the working equipment under the control of a switching device, including one that is part of the electronic module, or an adjustable hydraulic unit operating under the control of the electronic module, allows to stabilize the internal combustion engine operating modes and also reduce its operation time in optimal modes. In particular, it provides a reduction in the dispersion of the load torque on the internal combustion engine, as well as energy storage during the rollback of the heat engine, when the internal combustion engine is underloaded, with the subsequent release of this energy during the working stroke. This leads to an increase in the average value of the traction power of the machine and increase its productivity.

Реализация различных характеристик ДВС при рабочем ходе и откате машины позволяет в максимальной степени использовать его возможности как для заряда накопителя энергии, так и для создания тягового усилия ЗТМ.The implementation of the various characteristics of the internal combustion engine during the running and rollback of the machine allows to use its capabilities to the maximum extent both for charging the energy storage device and for creating the traction force of the ZTM.

Оборудование ДВС системой подкрутки ротора турбокомпрессора на наиболее тяжелых, переходных и неустановившихся режимах, в том числе при включении привода рабочего оборудования и при движении ЗТМ передним ходом, обеспечивает стабилизацию коэффициента избытка воздуха и уменьшение времени переходных процессов, что приводит к улучшению основных параметров ДВС, влияющих на эффективность его работы, и повышает производительность ЗТМ.Equipping the internal combustion engine with a turbocompressor rotor twist system in the most difficult, transient and unsteady modes, including when the drive of the working equipment is turned on and when moving the ZTM forward, provides stabilization of the excess air coefficient and reduces the time of transient processes, which leads to an improvement in the main parameters of the internal combustion engine on the efficiency of its work, and increases the productivity of ZTM.

В формуле изобретения представлены признаки, выраженные в виде альтернативы. Реализация землеройно-транспортной машины (ЗТМ) с любым выбранным альтернативным признаком либо с несколькими альтернативными признаками, выбранными в их любом сочетании, в совокупности с другими признаками изобретения обеспечивает получение одного и того же технического результата - повышение производительности землеройно-транспортной машины (ЗТМ) в режиме разработки и транспортирования грунта при одновременном повышении топливной экономичности и приспособленности машины для работы в зимних условиях.In the claims, features are expressed as alternatives. The implementation of the earth moving machine (ZTM) with any selected alternative feature or with several alternative features selected in any combination, in conjunction with other features of the invention provides the same technical result - increasing the productivity of the earth moving machine (ZTM) in mode of development and transportation of soil while increasing fuel efficiency and adaptability of the machine to work in winter conditions.

В подпункте а) независимого пункта формулы изобретения описано применение, по меньшей мере, одного дополнительного электромотора, обеспечивающего передачу энергии от накопителя на гидронасос трансмиссии, и/или гидромотор трансмиссии, и/или бортовой редуктор, и/или гидронасос рабочего оборудования, и/или ДВС. Передача механической энергии на любое из перечисленных устройств приводит к прямому или косвенному суммированию выходных мощностей ДВС и дополнительного электромотора, что приводит к увеличению тяговой мощности и производительности ЗТМ в режиме копания и перемещения грунта. При этом, с точки зрения передачи этой мощности, не имеет принципиального значения, с каким устройством соединен вал дополнительного электромотора. На машине могут быть также установлено несколько дополнительных электромоторов, осуществляющих передачу энергии накопителя на перечисленные устройства. Например, одновременно на ДВС и на два гидромотора трансмиссии. В этом случае происходит суммирование мощностей, передаваемых дополнительными электродвигателями от накопителя энергии на перечисленные устройства ЗТМ.Subparagraph a) of the independent claim describes the use of at least one additional electric motor that provides energy transfer from the drive to the transmission hydraulic pump, and / or transmission hydraulic motor, and / or final drive, and / or hydraulic pump of the working equipment, and / or ICE. The transfer of mechanical energy to any of the listed devices leads to direct or indirect summation of the output power of the internal combustion engine and an additional electric motor, which leads to an increase in traction power and productivity of the ZTM in the mode of digging and moving the soil. At the same time, from the point of view of the transmission of this power, it does not matter in principle with which device the shaft of the additional electric motor is connected. The machine can also be equipped with several additional electric motors that transfer drive energy to the listed devices. For example, simultaneously on the internal combustion engine and two transmission hydraulic motors. In this case, the sum of the powers transmitted by additional electric motors from the energy storage device to the listed ZTM devices occurs.

Электрическая энергия, необходимая для заряда накопителя энергии, согласно подпункту а) независимого пункта формулы изобретения получается с помощью, по меньшей мере, одного дополнительно установленного электрогенератора. Он может быть соединен с гидронасосом трансмиссии, и/или гидромотором трансмиссии, и/или гидронасосом рабочего оборудования, и/или бортовым редуктором, и/или с ДВС. Назначение этого электрогенератора (электрогенераторов) - передача избыточной энергии ДВС, трансмиссии или привода рабочего оборудования в накопитель энергии в те интервалы времени, когда ЗТМ не осуществляет копание и транспортирование грунта и имеется избыток этой энергии. Указанные альтернативные признаки характеризуют различные варианты присоединения дополнительного генератора (генераторов) и, соответственно, различные способы съема избыточной энергии. С точки зрения аккумулирования избыточной энергии не имеет принципиального значения, с каким именно устройством механически соединен дополнительный генератор - с гидронасосом трансмиссии, гидромотором трансмиссии, гидронасосом рабочего оборудования, бортовым редуктором или с ДВС. На машине может быть также установлено несколько дополнительных генераторов, механически соединенных с любыми из перечисленных устройств. В этом случае осуществляется суммирование выходных мощностей дополнительных электрогенераторов с помощью коммутирующего устройства и передача суммарной мощности на накопитель энергии.The electric energy necessary to charge the energy storage device, according to subparagraph a) of the independent claim, is obtained using at least one additionally installed electric generator. It can be connected to the transmission hydraulic pump and / or transmission hydraulic motor and / or working equipment hydraulic pump and / or final drive and / or to the internal combustion engine. The purpose of this generator (s) is to transfer the excess energy of the internal combustion engine, transmission or drive of working equipment to the energy storage unit at those time intervals when the ZTM does not dig and transport soil and there is an excess of this energy. These alternative features characterize various options for connecting an additional generator (s) and, accordingly, various methods for removing excess energy. From the point of view of accumulating excess energy, it doesn’t matter with which device the additional generator is mechanically connected - with a transmission hydraulic pump, transmission hydraulic motor, working equipment hydraulic pump, final drive or with internal combustion engines. The machine may also be equipped with several additional generators mechanically connected to any of the listed devices. In this case, the summing of the output powers of the additional electric generators by means of a switching device is carried out and the total power is transferred to the energy storage.

Функции дополнительного электромотора и дополнительного генератора могут быть совмещены в одном устройстве - электромотор-генераторе. В этом случае отбор избыточной энергии для передачи ее в накопитель энергии, а также последующая передача энергии накопителя на ДВС, трансмиссию или привод рабочего оборудования, может осуществляться при взаимодействии электромотор-генератора как с одним и тем же, так и с различными перечисленными устройствами. Например, электромотор-генератор может передавать избыточную энергию ДВС в накопитель энергии и затем (в другой интервал времени) передавать (возвращать) ее также в ДВС, передавать в накопитель энергии избыточную энергию гидромотора трансмиссии и затем передавать ее в этот же гидромотор и т.д. Возможна также реализация ЗТМ, в которой отбор избыточной энергии и передача ее от накопителя осуществляются на различные устройства из числа перечисленных (гидронасос трансмиссии, гидромотор трансмиссии, гидронасос рабочего оборудования, бортовой редуктор, ДВС) в любом сочетании. В этом случае на ЗТМ устанавливается два и более электромотор-генератора, механически соединенных с перечисленными устройствами. Суммирование их мощностей осуществляется аналогичным образом.The functions of an additional electric motor and an additional generator can be combined in one device - an electric motor-generator. In this case, the selection of excess energy for transferring it to the energy storage device, as well as the subsequent transfer of energy to the internal combustion engine, transmission or drive of the working equipment, can be carried out during the interaction of the electric motor-generator with the same or with the various listed devices. For example, an electric motor-generator can transfer the excess energy of the internal combustion engine to the energy storage unit and then (in a different time interval) also transfer (return) it to the internal combustion engine, transfer the excess energy of the transmission motor to the energy storage unit and then transfer it to the same hydraulic motor, etc. . It is also possible to implement a ZTM, in which the excess energy is taken and transferred from the storage device to various devices listed (hydraulic transmission pump, hydraulic transmission motor, working equipment hydraulic pump, final drive, internal combustion engine) in any combination. In this case, two or more electric motor generators are installed on the ZTM, mechanically connected to these devices. The summation of their capacities is carried out in a similar way.

Если накопитель энергии выполнен виде гидроаккумулятора, то, как указано в подпункте в) независимого пункта формулы изобретения, он может быть подключен к гидролинии гидронасоса трансмиссии, и/или гидромотора трансмиссии, и/или гидронасоса рабочего оборудования. Смысл этого подключения заключается в передаче избыточной гидравлической энергии от указанных устройств в гидравлический накопитель в те интервалы времени, когда имеется этот избыток (при малой или встречной нагрузке ЗТМ). При этом, аналогичным образом, может осуществляться подключение либо только к одной гидролинии, либо одновременно к нескольким указанным гидролиниям в их любом сочетании. Обратная передача накопленной энергии также может осуществляться в любую гидролинию или одновременно в несколько гидролиний в любом сочетании. В этом случае с помощью гидравлических устройств осуществляется суммирование энергии ДВС и накопителя, что также приводит к повышению производительности ЗТМ в режиме разработки и транспортирования грунта.If the energy storage device is in the form of a hydraulic accumulator, then, as indicated in subparagraph c) of the independent claim, it can be connected to the hydraulic line of the transmission hydraulic pump and / or transmission hydraulic motor and / or working equipment hydraulic pump. The meaning of this connection is to transfer excess hydraulic energy from these devices to the hydraulic accumulator at those time intervals when there is this excess (at low or counter-load ZTM). At the same time, in a similar way, it can be connected either to only one hydraulic line, or to several of the indicated hydraulic lines in any combination at the same time. The reverse transfer of accumulated energy can also be carried out in any hydraulic line or simultaneously in several hydraulic lines in any combination. In this case, the hydraulic energy is used to summarize the energy of the internal combustion engine and the storage ring, which also leads to an increase in the productivity of the heat-and-mining equipment in the mode of soil development and transportation.

Указанный обмен энергией между гидравлическими устройствами и гидравлическим накопителем энергии, как описано в подпунктах г) и е) независимого пункта формулы изобретения, может осуществляться в зависимости от нагрузки, тягового усилия ЗТМ или величин давления в этих гидравлических узлах, что повышает результативность этого обмена энергией.The specified energy exchange between hydraulic devices and a hydraulic energy storage device, as described in subparagraphs d) and e) of the independent claim, can be carried out depending on the load, traction force of the heat-transfer device or pressure values in these hydraulic units, which increases the efficiency of this energy exchange.

В подпункте к) независимого пункта формулы изобретения изложен вариант реализации ЗТМ с дополнительным бензиновым, дизельным, газовым ДВС или газовой турбиной с дополнительным гидронасосом и/или электрогенератором. Вид используемого топлива и, соответственно, конструкция дополнительного источника энергии, не влияет на технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение. Равным образом, не имеет значения, какого вида энергия (электрическая, гидравлическая или одновременно электрическая и гидравлическая) вырабатывается дополнительным источником энергии. В зависимости от вида этой энергии осуществляется ее передача в соответствующее устройство ЗТМ либо одновременно в несколько этих устройств в любом сочетании. При этом осуществляется суммирование энергии ДВС и дополнительного источника энергии, что также приводит к повышению производительности ЗТМ.In subparagraph k) of the independent claim, an embodiment of a ZTM with an additional gasoline, diesel, gas ICE or gas turbine with an additional hydraulic pump and / or generator is described. The type of fuel used and, accordingly, the design of an additional energy source does not affect the technical result, the achievement of which this invention is directed. Likewise, it does not matter what type of energy (electrical, hydraulic, or both electrical and hydraulic) is generated by an additional energy source. Depending on the type of this energy, it is transferred to the corresponding ZTM device or simultaneously to several of these devices in any combination. At the same time, the energy of the internal combustion engine and the additional energy source are summed, which also leads to an increase in the productivity of the heat-insulating materials.

На ЗТМ может также использоваться преобразователь энергии механических вибраций, ударов или колебаний каких-либо узлов или агрегатов (устройств) машины в электрическую и/или гидравлическую энергию, которая используется для заряда накопителя энергии. Далее возможны различные варианты передачи накопленной энергии на различные устройства ЭТМ для увеличения ее мощности в режиме разработки и перемещения грунта.At ZTM, a converter of energy of mechanical vibrations, shocks or vibrations of any components or assemblies (devices) of a machine into electrical and / or hydraulic energy that can be used to charge an energy storage device can also be used. Further, various options for transferring the accumulated energy to various ETM devices are possible to increase its power in the mode of development and movement of the soil.

В пункте 2 формулы изобретения конкретизируется, в каком именно интервале времени осуществляется передача энергии в накопитель. Перечисленные варианты обмена этой энергии не влияют на энергетический баланс и при любом варианте их реализации (в любом сочетании) обеспечивают повышение производительности ЗТМ.In paragraph 2 of the claims, it is specified in which time interval the energy is transferred to the storage device. The listed options for the exchange of this energy do not affect the energy balance and, with any variant of their implementation (in any combination), provide an increase in the productivity of ZTM.

В пункте 3 формулы изобретения конкретизируется исполнение накопителя энергии и приводятся различные способы управления передачей энергии, направленные на достижение указанного технического результата.In paragraph 3 of the claims, the execution of the energy storage device is specified and various methods for controlling the transmission of energy are presented, aimed at achieving the specified technical result.

В пункте 5 формулы изобретения приведены различные варианты исполнения панели оператора. Она может содержать как один из перечисленных видов (типов) индикаторов - символьные, графические, цифровые, либо одновременно несколько перечисленных индикаторов в любом сочетании. Например, панель оператора может содержать графический дисплей (экран) и символьные индикаторы с пиктограммами для отображения состояния дискретных параметров работы ЗТМ. Предоставление информации машинисту о режимах работы машины независимо от формы этого предоставления дает возможность повысить точность управления ЗТМ, что повышает ее производительность.Claim 5 provides various embodiments of an operator panel. It can contain as one of the listed types (types) of indicators - symbolic, graphic, digital, or simultaneously several of the listed indicators in any combination. For example, the operator panel may contain a graphic display (screen) and symbolic indicators with pictograms for displaying the state of discrete parameters of the ZTM operation. Providing information to the driver about the operating modes of the machine, regardless of the form of this provision, makes it possible to increase the accuracy of the ZTM control, which increases its productivity.

По указанным причинам отличительные признаки предложенного технического решения находятся в прямой причинно-следственной связи с техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение.For these reasons, the distinguishing features of the proposed technical solution are in direct causal connection with the technical result, the achievement of which the invention is directed.

На чертеже представлена упрощенная схема ЗТМ с ГСТ.The drawing shows a simplified diagram of ZTM with GTS.

ЗТМ содержит ДВС 1, установленный на раме машины, один или два гидронасоса трансмиссии 2 (обозначены на чертеже как 2.1 и 2.2), которые механически соединены с ДВС 1 непосредственно, через упругую муфту или раздаточный редуктор, по меньшей мере, один гидромотор трансмиссии 3 (на чертеже показаны два гидромотора 3.1 и 3.2), по меньшей мере, два бортовых редуктора 4 (по числу ведущих колес или ведущих звездочек) со стояночными тормозами 5, выходные валы или корпуса которых соединены с ведущими колесами или звездочками 6 ходовой части машины, а входные валы непосредственно, через передаточные элементы (муфты, валы и т.п.), через бортовые фрикционы или дифференциальный механизм поворота функционально соединены, по меньшей мере, с одним гидромотором 3 трансмиссии.ZTM contains ICE 1 mounted on the frame of the machine, one or two hydraulic pumps of transmission 2 (indicated in the drawing as 2.1 and 2.2), which are mechanically connected to ICE 1 directly, through an elastic coupling or distributing gearbox, at least one transmission hydraulic motor 3 ( the drawing shows two hydraulic motors 3.1 and 3.2), at least two final drives 4 (according to the number of drive wheels or sprockets) with parking brakes 5, output shafts or casings of which are connected to drive wheels or sprockets 6 of the vehicle chassis, and input shaft directly, through transmission elements (couplings, shafts and the like), through friction clutches or differential rotation mechanism operably connected to at least one hydraulic motor 3 transmission.

Машина содержит также гидропривод или электрогидропривод рабочего оборудования машины, включающий в себя гидронасос 7 рабочего оборудования, функционально соединенный с ДВС 1 непосредственно, через раздаточный редуктор, муфту или через гидронасосы трансмиссии 2 (при их соединении по тандемной схеме), а также распределительное устройство 8.The machine also contains a hydraulic actuator or an electrohydraulic actuator of the working equipment of the machine, including a hydraulic pump 7 of the working equipment, functionally connected to the internal combustion engine 1 directly, via a transfer gearbox, a clutch or via hydraulic pumps of the transmission 2 (when connected in a tandem circuit), as well as a switchgear 8.

Распределительное устройство (гидрораспределитель) 8 связано гидролиниями с поршневыми гидроцилиндрами двухстороннего действия с односторонним штоком 9 и/или с регулируемыми или нерегулируемыми гидромоторами рабочего оборудования. Этот гидрораспределитель (распределительное устройство) 8 может иметь несколько сервогидроуправляемых или сервоэлектрогидроуправляемых рабочих секций, включая напорную и сливную.Switchgear (hydrodistributor) 8 is connected by hydraulic lines to double-acting piston hydraulic cylinders with one-sided rod 9 and / or with adjustable or unregulated hydraulic motors of working equipment. This valve (switchgear) 8 may have several servohydro-controlled or servo-electrohydro-controlled working sections, including pressure and drain.

Например, на бульдозере секции гидрораспределителя предназначены для управления подъемом/опусканием, перекосом и поворотом отвала в плане, а также для включения плавающего положения отвала путем соединения штоковой и поршневой полостей гидроцилиндров 9 между собой и сливом.For example, on a bulldozer, sections of the control valve are designed to control the raising / lowering, skew and rotate the blade in the plan, as well as to enable the floating position of the blade by connecting the rod and piston cavities of the hydraulic cylinders 9 between themselves and the drain.

Гидронасосы трансмиссии 2 и навесного оборудования 7 могут быть соединены последовательно (объединены в тандем, как это показано на чертеже).The hydraulic pumps of transmission 2 and attachments 7 can be connected in series (combined in tandem, as shown in the drawing).

Гидравлические системы трансмиссии и рабочего оборудования ЗТМ содержат также различные устройства защиты, например предохранительные, редукционные, переливные, обратные и другие клапаны, условно не показанные на чертеже.The hydraulic transmission systems and working equipment of the ZTM also contain various protection devices, for example, safety, pressure, overflow, check and other valves, not conventionally shown in the drawing.

Машина содержит также, по меньшей мере, один электронный модуль 10, приспособленный для управления ДВС, по меньшей мере, одним гидронасосом 2 и/или гидромотором 3 трансмиссии, и накопитель энергии 11.The machine also contains at least one electronic module 10, adapted to control the internal combustion engine, at least one hydraulic pump 2 and / or hydraulic transmission motor 3, and an energy storage device 11.

С гидронасосом трансмиссии 2, гидромотором трансмиссии 3, бортовым редуктором 4, гидронасосом рабочего оборудования 7 и/или с ДВС 8 может быть соединен, по меньшей мере, один электрогенератор, электромотор или электромотор-генератор 12 (на чертеже показан как 12.1…12.4), который непосредственно или через коммутирующее устройство 13 соединен с накопителем энергии 11, который в данном случае выполнен в виде электрического аккумулятора или электрического аккумулятора с суперконденсатором.At least one electric generator, electric motor or electric motor-generator 12 can be connected to transmission hydraulic pump 2, transmission hydraulic motor 3, final drive 4, hydraulic pump for working equipment 7 and / or ICE 8 (shown in the drawing as 12.1 ... 12.4), which directly or through a switching device 13 is connected to an energy storage device 11, which in this case is made in the form of an electric battery or an electric battery with a supercapacitor.

Если накопитель энергии 11 выполнен в виде гидроаккумулятора, то он непосредственно или через регулирующий гидроаппарат 14 подключен, по меньшей мере, к одной гидролинии гидронасоса трансмиссии 2, гидромотора трансмиссии 3, гидронасоса 7 или гидроцилиндров 9 рабочего оборудования.If the energy storage device 11 is made in the form of a hydraulic accumulator, then it is connected directly or through a control hydraulic device 14 to at least one hydraulic line of the hydraulic pump of transmission 2, hydraulic motor of transmission 3, hydraulic pump 7 or hydraulic cylinders 9 of the working equipment.

Под гидроаппаратом в данном случае подразумевается гидрораспределитель, клапан, дроссель или иное гидроустройство, предназначенное для управления потоком рабочей среды (ГОСТ 17752-81). Гидроаппарат в зависимости от конструктивного исполнения машины и системы ее управления может быть неуправляемым или иметь гидравлическое, механическое или электрическое управление. В частности, он может быть выполнен в виде электрогидрораспределителя, обратного клапана, регулируемого дросселя, клапана последовательности, пропускающего поток жидкости в том случае, если давление на входе в клапан либо давление в некотором постороннем потоке достигает определенного значения, и т.д.In this case, a hydraulic device means a directional control valve, valve, throttle or other hydraulic device designed to control the flow of a working medium (GOST 17752-81). The hydraulic unit, depending on the design of the machine and its control system, can be uncontrollable or have hydraulic, mechanical or electrical control. In particular, it can be made in the form of an electrohydrodistributor, a non-return valve, an adjustable throttle, a sequence valve passing a fluid flow in case the pressure at the valve inlet or the pressure in some extraneous flow reaches a certain value, etc.

ДВС 1 может быть оснащен турбокомпрессором 15 с обратимым электроприводом ротора 16 на основе вентильной электромашины, который через коммутирующее устройство 13 соединен с накопителем энергии 11.ICE 1 can be equipped with a turbocharger 15 with a reversible electric drive of the rotor 16 based on a valve electric machine, which is connected to an energy storage device 11 through a switching device 13.

Коммутирующее устройство 13 в общем случае выполнено в виде набора силовых электронных или электромеханических ключей или аналоговых регуляторов тока или напряжения, управление которыми осуществляется от электронного модуля 10. Коммутирующее устройство 13 может также входить в состав электронного модуля 10.The switching device 13 is generally made in the form of a set of power electronic or electromechanical keys or analog current or voltage regulators, which are controlled from the electronic module 10. The switching device 13 can also be part of the electronic module 10.

Этот модуль 10 содержит, по меньшей мере, один электронный блок, реализованный на основе микроконтроллера, к которому подключены органы управления двигателем 1, трансмиссией и рабочим оборудованием машины, датчики параметров работы машины и панель оператора с установленными на ней символьными, и/или графическими, и/или цифровыми индикаторами.This module 10 contains at least one electronic unit, based on a microcontroller, to which are connected the engine 1 controls, transmission and operating equipment of the machine, sensors of the machine operation parameters and an operator panel with symbolic and / or graphic installed on it, and / or digital indicators.

Датчики рабочих параметров ЗТМ могут включать, в частности, датчики угловой скорости двигателя и гидромоторов трансмиссии, датчики направления движения и тягового усилия машины, положения ее рабочего оборудования, давления и температуры рабочей жидкости в гидросистемах трансмиссии и навесного оборудования и т.д.Sensors of operating parameters of ZTM can include, in particular, sensors of the angular velocity of the engine and transmission hydraulic motors, sensors of the direction of movement and traction of the machine, the position of its working equipment, pressure and temperature of the working fluid in transmission hydraulic systems and attachments, etc.

Электронный блок модуля 10 может содержать силовой электронный коммутатор вентильной электрической машины 12, 16.The electronic unit of module 10 may comprise a power electronic switch of the valve electric machine 12, 16.

На машине может быть установлен также автономный источник энергии (на чертеже условно не показан), выполненный в виде дополнительного бензинового, дизельного, газового ДВС или газовой турбины, соединенного/соединенной с соответствующим электрогенератором и/или гидронасосом, подключенным через коммутирующее устройство 13 или регулирующий гидроаппарат 14 к накопителю энергии 11 соответствующего типа. Управление автономным источником энергии, коммутирующим устройством 13 или регулирующим гидроаппаратом 14 (в части величины вырабатываемой энергии и направления ее передачи) осуществляет электронный модуль 10.The machine can also be equipped with an autonomous energy source (not conventionally shown in the drawing) made in the form of an additional gasoline, diesel, gas ICE or gas turbine connected / connected to the corresponding electric generator and / or hydraulic pump connected via a switching device 13 or a control hydraulic device 14 to the energy storage device 11 of the corresponding type. An autonomous energy source, a switching device 13 or a regulating hydraulic device 14 (in terms of the amount of generated energy and the direction of its transmission) is controlled by an electronic module 10.

Кроме того, на машине может быть установлен преобразователь механической энергии механических вибраций, ударов и/или колебаний какого-либо узла или агрегата машины в электрическую и/или гидравлическую энергию, приспособленный для заряда накопителя энергии 11. Он может быть выполнен, например, в виде электродинамического преобразователя ударных нагрузок на опоры (амортизаторы) ДВС 1 в электрическую энергию.In addition, a machine can be equipped with a converter of mechanical energy of mechanical vibrations, shocks and / or vibrations of any node or assembly of the machine into electrical and / or hydraulic energy adapted to charge energy storage 11. It can be made, for example, in the form electrodynamic converter of shock loads on supports (shock absorbers) of ICE 1 into electrical energy.

Гидростатическая трансмиссия, именуемая также гидрообъемной (ГСТ, ГОТ), может быть выполнена по раздельно- или нераздельно-агрегатной системе. В первом случае предусматривается применение отдельно размещенных гидронасосов и гидромоторов. При этом в большинстве случаев используется один или два аксиально поршневых гидронасоса 2 и два или четыре регулируемых или нерегулируемых гидромотора 3 (по числу ведущих колес или звездочек).Hydrostatic transmission, also called hydrostatic (GTS, GOT), can be performed on a separate or inseparable aggregate system. In the first case, the use of separately located hydraulic pumps and hydraulic motors is envisaged. Moreover, in most cases, one or two axial piston hydraulic pumps 2 and two or four adjustable or unregulated hydraulic motors 3 are used (according to the number of driving wheels or sprockets).

ГСТ, выполненная по нераздельно-агрегатной системе, содержит размещенные в одном кожухе один гидронасос 2 и один гидромотор 3, устанавливаемые на машине вместо сцепления или гидротрансформатора и коробки передач, которые применяются на машинах с механической и гидромеханической трансмиссией.The GTS, made by an integral-aggregate system, contains one hydraulic pump 2 and one hydraulic motor 3 located in one casing, installed on the machine instead of the clutch or torque converter and gearbox, which are used on machines with mechanical and hydromechanical transmission.

Трансмиссия может быть реализована как с закрытым, так и с открытым контуром циркуляции рабочей жидкости. В первом случае (показано на чертеже) она включает в себя, по меньшей мере, один главный контур, который содержит регулируемый реверсивный гидронасос 2, преимущественно регулируемый гидромотор 3, систему подпитки, обеспечивающую создание подпора во всасывающей линии для устранения кавитации и компенсацию утечек, систему предохранения трансмиссии от перегрузки, систему управления трансмиссией на основе электронного модуля 10, систему отвода избытка нагретой рабочей жидкости, прошедшей гидромотор на слив, и систему кондиционирования рабочей жидкости, включающей фильтр очистки, охладитель и гидробак.The transmission can be implemented with either a closed or an open circuit for circulating the working fluid. In the first case (shown in the drawing), it includes at least one main circuit, which contains an adjustable reversible hydraulic pump 2, mainly an adjustable hydraulic motor 3, a make-up system that creates a backwater in the suction line to eliminate cavitation and compensate for leaks, a system protecting the transmission from overload, a transmission control system based on electronic module 10, a system for removing excess heated working fluid that has passed the hydraulic motor to drain, and an air conditioning system s liquid comprising purification filter, cooler and oil tank.

Давление, создаваемое насосом подпитки гидроконтуров ГСТ, может быть использовано для питания системы управления машины, либо для этих целей может быть установлен дополнительный насос.The pressure created by the GTS hydraulic circuit recharge pump can be used to power the machine control system, or an additional pump can be installed for these purposes.

ГСТ обеспечивает передачу крутящего момента от ДВС 1 к ведущим колесам или гусеницам 6, а также изменение величины и направления крутящего момента. Гидронасосы 2 и гидромоторы 3 управляются оператором машины с помощью аппаратов (органов) управления, которые через электронный модуль 10 соединены с управляющими элементами гидронасосов 2 и гидромоторов 3.GTS provides the transmission of torque from the engine 1 to the drive wheels or tracks 6, as well as changing the magnitude and direction of the torque. Hydraulic pumps 2 and hydraulic motors 3 are controlled by the machine operator using control devices (bodies), which are connected via electronic module 10 to the control elements of hydraulic pumps 2 and hydraulic motors 3.

Управление рабочим (навесным) оборудованием машины осуществляется оператором машины с помощью гидравлического или электрического аппарата управления рабочим оборудованием, подключенного к распределительному устройству 8 непосредственно (гидравлическое управление) или через электронный модуль 10 (электрогидравлическое управление).Management of the working (mounted) equipment of the machine is carried out by the machine operator using a hydraulic or electric apparatus for controlling the working equipment connected to the switchgear 8 directly (hydraulic control) or through an electronic module 10 (electro-hydraulic control).

При отсутствии сигналов управления движением машины нормально замкнутые тормоза 5 запрещают ее движение. После подачи оператором сигнала начала движения машины с помощью аппарата управления, электронный модуль 10 подает сигнал на электрически управляемый клапан (на чертеже условно не показан) тормозов. В результате этого масло под давлением из насоса подпитки подается в камеры тормозов 5. Тем самым тормоза размыкаются, разрешая движение машины.In the absence of motion control signals of the machine, normally closed brakes 5 prohibit its movement. After the operator gives the signal to start the movement of the machine using the control unit, the electronic module 10 supplies a signal to the electrically controlled valve (not shown conditionally in the drawing) of the brakes. As a result of this, oil under pressure from the feed pump is fed into the brake chambers 5. Thereby, the brakes open, allowing the movement of the machine.

Далее оператор с помощью этого аппарата управления задает направление и скорость движения ЗТМ. Электронный модуль 10, анализируя эти сигналы, соответствующим образом управляет объемами гидронасосов 2 и гидромоторов 3, а также подачей топлива в ДВС 1.Next, the operator using this control apparatus sets the direction and speed of the ZTM. The electronic module 10, analyzing these signals, accordingly controls the volumes of the hydraulic pumps 2 and hydraulic motors 3, as well as the fuel supply to the internal combustion engine 1.

Сочетание задаваемой оператором скорости движения и текущего значения тяговой нагрузки, зависящего от положения рабочего оборудования (гидроцилиндров 9), определяет требующуюся тяговую мощность машины. Если ДВС и ГСТ ее обеспечивают, движение ЗТМ осуществляется с заданной скоростью. Если же выходной мощности ДВС и ГСТ оказывается недостаточно, электронный модуль 10, управляя гидронасосами 2 и гидромоторами 3, автоматически снижает скорость движения машины, обеспечивая реализацию максимальной тяговой мощности. Основной задачей управления ГСТ в этом случае является установление необходимого передаточного отношения от вала ДВС 1 к валу ведущих колес или звездочек 6.The combination of the speed set by the operator and the current value of the traction load, depending on the position of the working equipment (hydraulic cylinders 9), determines the required traction power of the machine. If ICE and GTS provide it, the ZTM movement is carried out at a given speed. If the output power of the internal combustion engine and the GTS is not enough, the electronic module 10, controlling the hydraulic pumps 2 and the hydraulic motors 3, automatically reduces the speed of the machine, ensuring the maximum traction power. The main task of managing the GTS in this case is to establish the necessary gear ratio from the ICE shaft 1 to the shaft of the driving wheels or sprockets 6.

Переход с одного режима управления к другому происходит автоматически.The transition from one control mode to another occurs automatically.

Когда ЗТМ не перемещается или работает в условиях малой нагрузки, например движется на холостом ходу или задним ходом, не осуществляет набор и транспортирование грунта и т.д., и имеются предпосылки для недогрузки ДВС, имеется возможность обеспечить более эффективную работу ЗТМ за счет преобразования механической энергии ДВС в электрическую или гидравлическую энергию, ее накопления в накопителе энергии 11 и последующего использования для увеличения тягового усилия или скорости движения машины в наиболее нагруженных режимах ее работы.When the ZTM does not move or operates under low load conditions, for example, moves at idle or in reverse, does not carry out soil collection and transportation, etc., and there are prerequisites for underloading the internal combustion engine, it is possible to provide more efficient ZTM operation by converting the mechanical ICE energy into electric or hydraulic energy, its accumulation in energy storage device 11 and subsequent use to increase traction or vehicle speed in the most loaded modes of its operation.

Система накопления энергии предоставляет дополнительную энергию, помимо энергии ДВС, что позволяет предотвратить перегрузку или остановку двигателя и/или уменьшить снижение скорости движения ЗТМ, обеспечивая повышение ее производительности.The energy storage system provides additional energy, in addition to the energy of the internal combustion engine, which prevents overloading or stopping the engine and / or reduces the decrease in the speed of the ZTM, providing an increase in its productivity.

В случае применения гидравлического накопителя энергии 11 возможна передача в него рабочей жидкости только на пиках давления в гидросистемах трансмиссии и/или рабочего оборудования. Это дополнительно обеспечивает рекуперацию кинетической энергии при торможении машины (в этом случае гидромоторы ГСТ работают в режиме гидронасосов), а также повышение надежности гидросистем за счет снижения величин максимальных давлений в них.In the case of using a hydraulic energy storage device 11, it is possible to transfer the working fluid into it only at pressure peaks in the transmission hydraulic systems and / or working equipment. This additionally provides the recovery of kinetic energy during braking of the machine (in this case, GTS hydraulic motors operate in the mode of hydraulic pumps), as well as increasing the reliability of hydraulic systems by reducing the maximum pressure in them.

Энергия, запасаемая в накопителе 11, может использоваться также для для прогрева и запуска ДВС 1, в том числе при работе машины в зимнее время, и/или для обеспечения работы других узлов и агрегатов машины - кондиционера, насоса системы циркуляции охлаждающей жидкости, рабочего освещения ЗТМ и т.д. Использование накопителя энергии 11 для запуска ДВС позволяет сократить время этого записка, что сокращает время простоя ЗТМ и, соответственно, повышает ее производительность.The energy stored in the drive 11 can also be used to warm up and start the engine 1, including when the machine is running in the winter, and / or to ensure the operation of other components and assemblies of the machine - air conditioning, coolant circulation pump, work lighting ZTM, etc. The use of energy storage 11 to start the internal combustion engine reduces the time of this note, which reduces the downtime of the ZTM and, accordingly, increases its productivity.

К этому же результату приводит применение дополнительного автономного энергоагрегата, приспособленного для заряда накопителя энергии.The use of an additional autonomous power unit adapted to charge an energy storage device leads to the same result.

Для таких ЗТМ, как бульдозеры, в процессе разработки и перемещения грунта, особенно скального, характерны высокие динамические нагрузки на их узлы и агрегаты, включая рабочее оборудование. По этим причинам отдельные узлы и агрегаты закреплены на машине на амортизаторах, предназначенных для поглощения энергии воздействующих на них механических вибраций и ударов. Применение преобразователей этой энергии в электрическую и/или гидравлическую, ее передача в накопитель энергии и последующая передача двигателю или трансмиссии позволяет осуществить рекуперацию этой энергии и, соответственно, повысить производительность машины.For such ZTMs as bulldozers, in the process of developing and moving soil, especially rocky soil, high dynamic loads on their components and assemblies, including working equipment, are characteristic. For these reasons, individual components and assemblies are mounted on the machine on shock absorbers designed to absorb the energy of mechanical vibrations and shocks acting on them. The use of converters of this energy into electric and / or hydraulic, its transfer to an energy storage unit and subsequent transmission to an engine or transmission allows the recovery of this energy and, accordingly, to increase the productivity of the machine.

Настоящее изобретение не ограничивается рассмотренными вариантами его осуществления. Могут быть реализованы также различные модификации этих вариантов в пределах объема формулы этого изобретения.The present invention is not limited to the considered options for its implementation. Various modifications of these options may also be implemented within the scope of the claims of this invention.

Источники информацииInformation sources

1. RU 125662 U1, F16H 39/00, 10.03.2013.1. RU 125662 U1, F16H 39/00, 03/10/2013.

2. Ксеневич И.П., Гуськов В.В., Бочаров Н.Ф. и др. Тракторы. Проектирование, конструирование и расчет. - М.: Машиностроение. 1991. - 544 с.2. Ksenevich I.P., Guskov V.V., Bocharov N.F. and other tractors. Design, construction and calculation. - M.: Mechanical Engineering. 1991 .-- 544 p.

Claims

1. Earth-moving machine with hydrostatic transmission, hereinafter referred to as “the machine”, containing an internal combustion engine, hereinafter referred to as “ICE”, mounted on the frame of the machine, at least one transmission hydraulic pump, functionally connected to the ICE and configured to converting at least part of the mechanical energy of the internal combustion engine into hydraulic energy, at least one transmission hydraulic motor configured to convert this hydraulic energy to mechanical energy, at least two final drives, the output shafts or housings of which are connected to the drive wheels or sprockets of the chassis of the machine, and the input shafts directly, or through the transmission elements, or through the side clutches, or through the differential rotation mechanism, are functionally connected at least with one hydraulic motor for the transmission, a hydraulic actuator or an electrohydraulic actuator for the machine’s working equipment, including at least a hydraulic pump of the working equipment, functionally connected to the internal combustion engine, distribute at least one electronic module adapted to control the internal combustion engine, at least one hydraulic pump and / or transmission hydraulic motor, and an energy storage device, characterized in that it is further implemented, at least one of the following technical solutions:
a) at least one transmission hydraulic pump and / or transmission hydraulic motor and / or final drive and / or hydraulic pump of the working equipment and / or ICE is connected to an additional installed electric motor connected to the energy storage device through a switching device adapted to control from an electronic module or included in it, and the electric motor is adapted to convert the energy of the energy storage device into mechanical energy transmitted to the transmission hydraulic pump, and / or transmission hydraulic motor, and / or an onboard gearbox and / or a hydraulic pump of the working equipment and / or ICE, while an additionally installed electric generator is connected to the ICE of the transmission and / or a hydraulic motor of the transmission and / or a hydraulic pump of the working equipment and / or an onboard gearbox and / or with the ICE which is adapted to charge said energy storage device;
b) at least one transmission hydraulic pump and / or transmission hydraulic motor and / or working equipment hydraulic pump and / or final drive and / or ICE connected to an additional installed electric motor generator adapted to charge the energy storage device and / or connected with energy storage through a switching device adapted for control from or entering into an electronic module, and configured to convert the energy of the energy storage into mechanical energy transmitted by the guide onasosu transmissions and / or transmission of the hydraulic motor and / or hydraulic pump of the working equipment, and / or final drive, and / or the internal combustion engine;
c) at least one transmission line of the transmission hydraulic pump and / or transmission hydraulic motor and / or working equipment hydraulic pump is connected to an energy storage device made in the form of a hydraulic accumulator, wherein said connection is made with the possibility of charging the hydraulic accumulator from the pressure in the hydraulic line and subsequent reverse transmission of the accumulated energy in the hydraulic line of the transmission hydraulic pump, and / or transmission hydraulic motor, and / or working equipment hydraulic pump;
d) at least one hydraulic line of the transmission hydraulic pump and / or transmission hydraulic motor and / or working equipment hydraulic pump through at least one control hydraulic device connected to the electronic module is connected to an energy storage device made in the form of a hydraulic accumulator, the electronic the module is adapted to generate such control signals of the control hydraulic device, at which the energy storage is charged, if the load or traction of the machine does not exceed the previously set value, and the transfer of energy from the accumulator to the hydraulic line, if the load or traction of the machine exceeds the set value;
d) at least one transmission line of the hydraulic pump of the transmission and / or working equipment through the control hydraulic device is connected to an energy storage device made in the form of a hydraulic accumulator, and the hydraulic pump of the transmission and / or working equipment is configured to operate in a hydraulic motor mode and create sufficient torque for start the internal combustion engine, and the control input of the control hydraulic unit is connected to the electronic module;
f) the energy storage device is made in the form of a hydraulic accumulator, which is connected to at least one transmission hydraulic pump hydraulic line through at least one sequence valve, which passes the fluid flow into the hydraulic accumulator, if the pressure in the hydraulic line exceeds a preset value, and / or the hydraulic motor of the transmission, and / or the hydraulic cylinder of the working equipment, the hydraulic accumulator is additionally connected via at least one regulating hydraulic device to the hydraulic line of the hydraulic pump of the transmission, and / or the hydraulic ora transmission and / or hydraulic pump of the working equipment, to transmit the working fluid in this line, the regulating decoupler is configured as a check valve and has a control input which is coupled to the electronics module;
g) at least one energy storage device is made in the form of a flywheel connected to the transmission hydraulic motor shaft or the input shaft of the final drive by means of a coupling, the control input of which is connected to the electronic module;
h) the electronic module is configured to form an external speed characteristic of the internal combustion engine in such a way that when the machine is moving in forward, the characteristic of the constant-power engine with increased power and adaptability coefficient of the internal combustion engine in terms of torque is realized, and when reversing, the speed characteristic corresponding to the lowest specific fuel consumption at a lower power value;
i) the ICE is equipped with a turbocompressor with a reversible electric rotor drive, and the energy storage device is made in the form of an electric battery or electric battery with a capacitor and is connected to a reversible electric rotor drive through a switching device adapted for control from or entering into the electronic module, the electronic module being configured to controlling the energy exchange between the reversible electric rotor drive and the energy store in such a way that when the machine is moving in reverse and / or when the load of the machine or internal combustion engine, not exceeding the preset value, the energy storage is charged, and when the machine is moving forward, and / or when the hydraulic drive of the working equipment is running, and / or when the load of the machine or internal combustion engine exceeds the preset value, energy is transferred from energy storage to a reversible electric rotor of a turbocompressor, adapted for a corresponding increase in boost pressure.
j) the machine is additionally equipped with an autonomous energy source, made in the form of an additional gasoline, or diesel, or gas ICE, or gas turbine connected / connected to the corresponding hydraulic pump and / or electric generator, adapted to charge the corresponding energy storage device, which through the control hydraulic device and / or a switching device adapted to control from or included in the electronic module is connected, respectively, to at least one transmission transmission sludge or and working equipment of the machine and / or at least one electric motor or electric motor-generator, configured to convert the energy of the energy storage device into mechanical energy transmitted to the transmission hydraulic pump, and / or transmission hydraulic motor, and / or the hydraulic pump of the working equipment, and / or final drive, and / or ICE;
k) the machine further comprises a converter of energy of mechanical vibrations, or shocks, or vibrations of at least one unit or assembly of the machine into electrical and / or hydraulic energy, adapted to charge an energy storage device, which through a switching device adapted to be controlled by an electronic module or included in it, is connected with at least one electric motor or electric motor-generator, configured to convert the energy of the energy storage device into mechanical energy energy and its transmission to the transmission hydraulic pump, and / or transmission hydraulic motor, and / or working equipment hydraulic pump, and / or final drive, and / or ICE.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the electronic module is configured to generate control signals by at least one control hydraulic device and / or an electrical switching device so that when the machine is moving in reverse, energy is transferred from the transmission hydraulic pump, and / or from a hydraulic pump of working equipment, and / or from an electric generator or electric motor-generator, respectively, to a hydraulic or electric energy storage device, and when the machine is moving forward with ozhnostyu formation of these control signals from the condition summing the power transmitted from the power storage unit, with the transmission capacity of the hydraulic pump and / or operating equipment.

3. The machine according to claim 1, characterized in that the energy storage device is made in the form of a hydraulic accumulator, or an electric accumulator, or an electric accumulator with a capacitor and, accordingly, is connected to at least one hydraulic line of the transmission hydraulic pump and / or working equipment hydraulic pump , and / or transmission hydraulic motor or is connected to at least one circuit of the electric generator and / or electric motor-generator, respectively, through a control hydraulic device, the control input of which is connected to the electronic module, or through a switching device adapted to be controlled by or included in the electronic module, the electronic module being adapted to generate the indicated signal from the condition of limiting or terminating the charge of the energy storage device when the ICE load exceeds a predetermined value and / or with a traction force of the machine exceeding the set value, and / or when the machine is moving forward, and / or while the hydraulic drive is moving the working body, and / or while turning the machine.

4. The machine according to claim 1, characterized in that the energy storage device is made in the form of a battery and an electrochemical capacitor connected to the battery directly or through a switching device adapted to control from or included in the electronic module.

5. The machine according to claim 1, characterized in that the electronic module contains at least one electronic unit implemented on the basis of a microcontroller, to which are connected the engine controls, transmission and operating equipment of the machine, sensors of the parameters of the machine and an operator panel with symbolic and / or graphic and / or digital indicators installed on it.

6. The machine according to claim 5, characterized in that at least one electronic unit comprises a power electronic switch of a valve electric motor, an electric generator, an electric motor-generator or a reversible electric rotor drive.