RU2763220C1

RU2763220C1 - Recuperative spring-hydraulic saddle-coupling device of road train

Info

Publication number: RU2763220C1
Application number: RU2020144071A
Authority: RU
Inventors: Валерий Иванович Посметьев; Вадим Олегович Никонов; Александр Владимирович Авдюхин; Виктор Валерьевич Посметьев
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2021-12-28

Abstract

FIELD: coupling devices.

SUBSTANCE: invention relates to devices for coupling a semi-trailer with a tractor. A recuperative spring-hydraulic saddle-coupling device of a road train contains a mounting plate fixed on a tractor frame with a saddle base plate mounted on the mounting plate, two extreme and two intermediate supports fixed on the mounting plate, a hydraulic cylinder with a plunger, compression springs, a case made in the form of a cylinder with a jumper fixed inside it with a through channel and equipped with end caps with holes rigidly connected to it, two guide axes, a bracket, a pneumo-hydraulic battery, pressure reducing and safety valves, check valves, a hydraulic tank, flexible, pressure and suction pipelines, a port for supplying working fluid to a consumer. A piston cavity of the hydraulic cylinder, by means of the through channel in the jumper of the case and flexible, pressure and suction pipelines, communicates both with the hydraulic tank by means of one check valve and with the pneumo-hydraulic battery by means of another check valve.

EFFECT: energy recuperation is achieved due to accumulating kinetic energy of moving mass, increase in the reliability of the road train, and reduction in dynamic loads on structural elements of the tractor and semi-trailer.

2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности, к устройствам для сцепления полуприцепа с тягачом.The invention relates to the field of transport engineering, in particular, to devices for coupling a semi-trailer with a tractor.

Известно седельно-сцепное устройство автопоезда (Патент №2503573 РФ; МПК B62D 53/08; опубл. 10.01.2014), содержащее плиту, в которой выполнено отверстие для ввода шкворня, запорное устройство для фиксации шкворня, фиксатор, предохранительное устройство со стопорным элементом.A fifth wheel coupling of a road train is known (Patent No. 2503573 of the Russian Federation; IPC B62D 53/08; publ. 01/10/2014), containing a plate in which a hole is made for entering the kingpin, a locking device for fixing the kingpin, a latch, a safety device with a locking element.

Недостатком данного седельно-сцепного устройства автопоезда является отсутствие эффективных средств для смягчения ударов, возникающих в продольном и заднем направлениях в результате относительного ускорения тягача с полуприцепом или их замедлении.The disadvantage of this fifth wheel coupling of the road train is the lack of effective means for mitigating shocks that occur in the longitudinal and rear directions as a result of the relative acceleration of the tractor with the semi-trailer or their deceleration.

Известно седельно-сцепное устройство автопоезда (Патент №4991864 США; МПК B62D 53/08; опубл. 12.02.1991), содержащее плиту, в которой выполнено отверстие для ввода шкворня, поперечную планку, опорную плиту, кронштейны, торцевые крышки, направляющие стержни, пружины, износостойкие пластины.A fifth wheel coupling of a road train is known (US Patent No. 4991864; IPC B62D 53/08; publ. 02/12/1991), containing a plate in which a hole is made for entering the kingpin, a cross bar, a base plate, brackets, end caps, guide rods, springs, wear plates.

Недостатком рассматриваемого седельно-сцепного устройства автопоезда является ограниченная степень демпфирования ударных нагрузок пружин, установленных вокруг направляющих стержней, приводящая к повышенному износу его элементов при трогании, торможении, повороте автопоезда и наезде на препятствие, а также снижающая комфортные условия водителя и безопасность движения тягача с полуприцепом.The disadvantage of the considered fifth wheel coupling of the road train is the limited degree of damping of the shock loads of the springs installed around the guide rods, leading to increased wear of its elements when starting, braking, turning the road train and hitting an obstacle, as well as reducing the driver's comfort conditions and the safety of the tractor with the semi-trailer .

Известно седельно-сцепное устройство автопоезда (Патент №2391372 США; МПК B62D 53/08; опубл. 18.12.1945), содержащее плиту, в которой выполнено отверстие для ввода шкворня, опорные кронштейны, рычаги, гидравлические цилиндры, поршни, штоки.A fifth wheel coupling of a road train is known (U.S. Patent No. 2391372; IPC B62D 53/08; publ. 12/18/1945) containing a plate in which a hole is made for entering the king pin, support brackets, levers, hydraulic cylinders, pistons, rods.

Недостатками данного седельно-сцепного устройства автопоезда является ограниченный угол наклона поперечной оси полуприцепа относительно продольной оси тягача. Кроме того, оно не предусматривает использование гидравлической энергии, накапливаемой в пневмогидравлическом аккумуляторе при разгоне, торможении, поворотах, наезде на препятствия автопоезда, что приводит к увеличенному расходу топлива.The disadvantages of this fifth wheel coupling of the road train is the limited angle of inclination of the transverse axis of the semi-trailer relative to the longitudinal axis of the tractor. In addition, it does not provide for the use of hydraulic energy accumulated in the pneumohydraulic accumulator during acceleration, braking, turning, hitting road train obstacles, which leads to increased fuel consumption.

Известно седельно-сцепное устройство автопоезда (Патент №6692013 США; МПК B62D 53/08; опубл. 17.02.2004), содержащее закрепленную на раме тягача монтажную плиту с установленной на монтажной плите опорной плитой седла, две крайние опоры, установленные неподвижно на монтажной плите, гидроцилиндр, пружины сжатия. Принято за прототип.A fifth wheel coupling of a road train is known (US Patent No. 6692013; IPC B62D 53/08; publ. 02/17/2004), containing a mounting plate fixed on the frame of the tractor with a saddle base plate installed on the mounting plate, two extreme supports mounted motionless on the mounting plate , hydraulic cylinder, compression springs. Taken as a prototype.

Однако указанное седельно-сцепное устройство автопоезда не предусматривает аккумулирование и использование кинетической энергии движущихся масс автопоезда, а также не предотвращает значительные по величине динамические нагрузки, неизбежно возникающие в сцепке от взаимного воздействия сил инерции масс тягача и полуприцепа при разгоне, торможении, повороте, а также при их движении по неровностям на дороге.However, the specified fifth wheel coupling of the road train does not provide for the accumulation and use of the kinetic energy of the moving masses of the road train, and also does not prevent significant dynamic loads that inevitably arise in the coupling from the mutual influence of the forces of inertia of the masses of the tractor and the semi-trailer during acceleration, braking, turning, and also when driving over bumps in the road.

В основу изобретения заложена техническая задача, заключающаяся в обеспечении рекуперативным пружинно-гидравлическим седельно-сцепным устройством автопоезда рекуперации энергии за счет аккумулирования кинетической энергии его движущейся массы, повышении надежности автопоезда, а также в снижении динамических нагрузок на элементы конструкции тягача и полуприцепа.The invention is based on a technical problem, which consists in providing a regenerative spring-hydraulic fifth wheel coupling device for energy recovery by accumulating the kinetic energy of its moving mass, increasing the reliability of the road train, as well as reducing dynamic loads on structural elements of the tractor and semi-trailer.

Технический результат достигается тем, что рекуперативное пружинно-гидравлическое седельно-сцепное устройство автопоезда, содержащее закрепленную на раме тягача монтажную плиту с установленной на монтажной плите опорной плитой седла, две крайние опоры, установленные неподвижно на монтажной плите, гидроцилиндр, пружины сжатия, согласно изобретению, дополнительно содержит две промежуточные опоры, корпус, две направляющие оси, кронштейн, пневмогидравлический аккумулятор, редукционный и предохранительный клапаны, обратные клапаны, гидробак, гибкий, напорный и всасывающий трубопроводы, порт подачи рабочей жидкости потребителю, при этом промежуточные опоры установлены на монтажной плите неподвижно, а корпус выполнен в виде цилиндра с закрепленной внутри него перемычкой со сквозным каналом и снабжен жестко соединенными с ним торцевыми крышками с отверстиями, в которые пропущены направляющие оси, одни торцы которых закреплены в крайних опорах, а их свободные торцы являются опорой для размещенных внутри корпуса пружин сжатия, противоположные концы которых опираются в перемычку, причем промежуточные опоры являются направляющими для корпуса, обеспечивая ему как вращательное, так и возвратно-поступательное движения относительно продольной оси тягача, а на верхней поверхности корпуса закреплен кронштейн с поперечной осью для шарнирного соединения кронштейна с опорной плитой седла, при этом внутри пружины сжатия, размещенной в передней по ходу движения тягача части корпуса, установлен гидроцилиндр с плунжером, причем один из торцов гидроцилиндра герметично закреплен на перемычке, а свободный конец плунжера прикреплен к свободному торцу соответствующей направляющей оси, кроме этого, поршневая полость гидроцилиндра, посредством сквозного канала в перемычке и гибкого, напорного и всасывающего трубопроводов, сообщается как с гидробаком с помощью одного обратного клапана, так и с пневмогидравлическим аккумулятором посредством другого обратного клапана, в свою очередь, пневмогидравлический аккумулятор соединен как с гидробаком, посредством предохранительного клапана, так и с портом подачи рабочей жидкости потребителю посредством редукционного клапана.The technical result is achieved by the fact that the regenerative spring-hydraulic fifth wheel coupling device of the road train, containing a mounting plate fixed on the frame of the tractor with a saddle base plate installed on the mounting plate, two extreme supports fixedly mounted on the mounting plate, a hydraulic cylinder, compression springs, according to the invention, additionally contains two intermediate supports, a housing, two guide axles, a bracket, a pneumohydraulic accumulator, pressure reducing and safety valves, check valves, a hydraulic tank, flexible, pressure and suction pipelines, a port for supplying the working fluid to the consumer, while the intermediate supports are fixedly installed on the mounting plate, and the body is made in the form of a cylinder with a jumper fixed inside it with a through channel and is provided with end caps with holes rigidly connected to it, into which guide axles are passed, one ends of which are fixed in the extreme supports, and their free ends are a support for the placed compression springs inside the body, the opposite ends of which are supported by a jumper, the intermediate supports being guides for the body, providing it with both rotational and reciprocating motion relative to the longitudinal axis of the tractor, and a bracket with a transverse axis for swivel is fixed on the upper surface of the body a bracket with a seat base plate, while inside the compression spring located in the front part of the body in the direction of the tractor, a hydraulic cylinder with a plunger is installed, one of the ends of the hydraulic cylinder is hermetically fixed to the jumper, and the free end of the plunger is attached to the free end of the corresponding guide axle, except of this, the piston cavity of the hydraulic cylinder, through a through channel in the jumper and flexible, pressure and suction pipelines, communicates both with the hydraulic tank using one check valve, and with the pneumohydraulic accumulator through another check valve, in turn, pneumohydraulic The hydraulic accumulator is connected both to the hydraulic tank, through a safety valve, and to the port for supplying the working fluid to the consumer through a pressure reducing valve.

Кроме этого, для сообщения поршневой полости гидроцилиндра посредством гибкого трубопровода как с гидробаком с помощью одного обратного клапана, так и с пневмогидравлическим аккумулятором, посредством другого обратного клапана, плунжер и соответствующая направляющая ось могут быть выполнены заодно, а вдоль их продольной оси может быть выполнен сквозной канал.In addition, to communicate the piston cavity of the hydraulic cylinder through a flexible pipeline, both with a hydraulic tank using one check valve, and with a pneumohydraulic accumulator, using another check valve, the plunger and the corresponding guiding axis can be made at the same time, and along their longitudinal axis a through channel.

На фиг. 1 представлена схема рекуперативного пружинно-гидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда в статическом состоянии; на фиг. 2 и 3 - сечения устройства по А-А и Б-Б соответственно; на фиг. 4 и 5 - схемы работы устройства соответственно при трогании с места и разгоне автопоезда; на фиг. 6 - схема исполнения устройства в статическом состоянии с выполненными заодно плунжером и соответствующей направляющей осью.In FIG. 1 shows a diagram of a regenerative spring-hydraulic fifth wheel coupling of a road train in a static state; in fig. 2 and 3 - sections of the device along A-A and B-B, respectively; in fig. 4 and 5 - diagrams of the operation of the device, respectively, when starting off and accelerating the road train; in fig. 6 is a diagram of the execution of the device in a static state with a plunger and a corresponding guide axis made at the same time.

Рекуперативное пружинно-гидравлическое седельно-сцепное устройство автопоезда (фиг. 1-3) установлено на раме 1 тягача, соединенного с полуприцепом 2 с помощью монтажной плиты 3, закрепленной на раме 1 тягача болтами 4, и установленной на монтажной плите 3 опорной плиты седла 5. Устройство включает в себя две крайние 6, 7 и две промежуточные 8, 9 опоры, корпус 10, пружины сжатия 11, 12 (фиг. 3), две направляющие оси 13, 14, кронштейн 15, гидроцилиндр 16 с плунжером 17, пневмогидравлический аккумулятор 18, редукционный 19 и предохранительный 20 клапаны, обратные клапаны 21, 22, гидробак 23, гибкий 29, напорный 30 и всасывающий 31 трубопроводы, порт 32 подачи рабочей жидкости потребителю. При этом крайние 6, 7 и промежуточные 8, 9 опоры установлены на монтажной плите 3 неподвижно, а корпус 10 выполнен в виде цилиндра с закрепленной внутри него перемычкой 24 со сквозным каналом 28 и снабжен жестко соединенными с ним торцевыми крышками 25, 26 с отверстиями, в которые пропущены направляющие оси 13, 14. Причем одни торцы направляющих осей 13, 14 закреплены в крайних опорах 6, 7, а их свободные торцы являются опорой для размещенных внутри корпуса 10 пружин сжатия 11, 12, противоположные концы которых опираются в перемычку 24. При этом промежуточные опоры 8, 9 являются направляющими для корпуса 10, обеспечивая ему как вращательное, так и возвратно-поступательное движения относительно продольной оси тягача. На верхней поверхности корпуса 10 закреплен кронштейн 15 с поперечной осью 27 для шарнирного соединения кронштейна 15 с опорной плитой седла 5. Внутри пружины сжатия 11, размещенной в передней по ходу движения тягача части корпуса 10, установлен гидроцилиндр 16 с плунжером 17, причем один из торцов гидроцилиндра 16 герметично закреплен на перемычке 24, а свободный конец плунжера 17 прикреплен к свободному торцу направляющей оси 13. Кроме этого, поршневая полость А гидроцилиндра 16, посредством сквозного канала 28 в перемычке 24 и гибкого 29, напорного 30 и всасывающего 31 трубопроводов, сообщается как с гидробаком 23 с помощью обратного клапана 21, так и посредством обратного клапана 22 с пневмогидравлическим аккумулятором 18. В свою очередь, пневмогидравлический аккумулятор 18 соединен как с гидробаком 23, посредством предохранительного клапана 20, так и с портом 32 подачи рабочей жидкости потребителю посредством редукционного клапана 19.The recuperative spring-hydraulic fifth wheel coupling of the road train (Fig. 1-3) is installed on the frame 1 of the tractor connected to the semi-trailer 2 by means of a mounting plate 3, fixed on the frame 1 of the tractor with bolts 4, and mounted on the mounting plate 3 of the base plate of the saddle 5 The device includes two extreme 6, 7 and two intermediate 8, 9 supports, a housing 10, compression springs 11, 12 (Fig. 3), two guide axles 13, 14, a bracket 15, a hydraulic cylinder 16 with a plunger 17, a pneumohydraulic accumulator 18, reducing 19 and safety 20 valves, check valves 21, 22, hydraulic tank 23, flexible 29, pressure 30 and suction 31 pipelines, port 32 for supplying the working fluid to the consumer. At the same time, the extreme 6, 7 and intermediate 8, 9 supports are fixedly mounted on the mounting plate 3, and the body 10 is made in the form of a cylinder with a jumper 24 fixed inside it with a through channel 28 and is provided with end caps 25, 26 rigidly connected to it with holes, in which the guide axles 13, 14 are omitted. Moreover, one ends of the guide axles 13, 14 are fixed in the extreme supports 6, 7, and their free ends are the support for the compression springs 11, 12 placed inside the housing 10, the opposite ends of which are supported by the jumper 24. In this case, the intermediate supports 8, 9 are guides for the body 10, providing it with both rotational and reciprocating motion relative to the longitudinal axis of the tractor. A bracket 15 with a transverse axis 27 is fixed on the upper surface of the body 10 for pivoting the bracket 15 with the seat base plate 5. Inside the compression spring 11, located in the forward part of the body 10 in the direction of the tractor, a hydraulic cylinder 16 with a plunger 17 is installed, and one of the ends the hydraulic cylinder 16 is hermetically fixed on the jumper 24, and the free end of the plunger 17 is attached to the free end of the guide axle 13. In addition, the piston cavity A of the hydraulic cylinder 16, through the through channel 28 in the jumper 24 and the flexible 29, pressure 30 and suction 31 pipelines, is reported as with a hydraulic tank 23 using a check valve 21, and through a check valve 22 with a pneumohydraulic accumulator 18. In turn, the pneumohydraulic accumulator 18 is connected both to the hydraulic tank 23, through a safety valve 20, and to the port 32 for supplying the working fluid to the consumer through a pressure reducing valve nineteen.

Возможно исполнение рекуперативного пружинно-гидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда (фиг. 6), в котором для сообщения поршневой полости А гидроцилиндра 16 посредством гибкого трубопровода 29 как с гидробаком 23 с помощью обратного клапана 21, так и с пневмогидравлическим аккумулятором 18, посредством обратного клапана 22, плунжер 17 и направляющая ось 13 выполнены заодно, а вдоль их продольной оси выполнен сквозной канал 28.It is possible to perform a recuperative spring-hydraulic fifth wheel coupling of a road train (Fig. 6), in which, to communicate the piston cavity A of the hydraulic cylinder 16 through a flexible pipeline 29, both with a hydraulic tank 23 using a check valve 21, and with a pneumohydraulic accumulator 18, using a check valve 22, the plunger 17 and the guide axle 13 are made in one piece, and a through channel 28 is made along their longitudinal axis.

Работа рекуперативного пружинно-гидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда основана на аккумулировании кинетической энергии, неизбежно возникающей от силы инерции массы полуприцепа 2 при многочисленных переходных процессах: разгоне, торможении тормозами и двигателем, поворотах, движении по неровностям поверхности дороги и накатом под уклон, переключении передач и др. Устройство позволяет преобразовывать эту энергию в потенциальную для ее дальнейшего полезного использования в технологическом гидравлическом оборудовании автопоезда.The operation of the recuperative spring-hydraulic fifth wheel coupling of a road train is based on the accumulation of kinetic energy, which inevitably arises from the inertia force of the mass of the semi-trailer 2 during numerous transient processes: acceleration, braking by brakes and engine, turns, driving over uneven road surfaces and coasting downhill, gear shifting etc. The device allows converting this energy into potential for its further useful use in the technological hydraulic equipment of the road train.

В неподвижном (статическом) состоянии, когда автопоезд стоит на ровной поверхности (фиг. 1 и 2), все три геометрических параметра взаимного расположения тягача и полуприцепа 2 (поперечный α и продольные β₁, β₂ углы наклона рамы полуприцепа 2 относительно рамы 1 тягача), а также смещение

(фиг. 4) полуприцепа 2 относительно тягача близки или равны нулю, а колеса тягача и (или) полуприцепа 2 находятся в расторможенном состоянии. В этом случае, благодаря способности корпуса 10 вместе с кронштейном 15 и опорной плитой седла 5 перемещаться возвратно-поступательно вдоль направляющих осей 13, 14 относительно жестко соединенных с монтажной плитой 3 крайних 6, 7 и промежуточных 8, 9 опор, предусмотрительно нагруженные перед установкой пружины сжатия 11 и 12 удерживают полуприцеп 2 в нейтральном (стационарном) положении относительно тягача (фиг. 3). Рекуперативная система устройства при этом также находится в готовности к работе благодаря рабочей жидкости, находящейся в полости А гидроцилиндра 16 и закрытых обратных клапанах 21 и 22.In a stationary (static) state, when the road train is on a flat surface (Fig. 1 and 2), all three geometric parameters of the relative position of the tractor and the semi-trailer 2 (transverse α and longitudinal β ₁ , β ₂ angles of inclination of the frame of the semi-trailer 2 relative to the frame 1 of the tractor ), as well as the offset

(Fig. 4) of the semi-trailer 2 relative to the tractor are close or equal to zero, and the wheels of the tractor and (or) semi-trailer 2 are in a disengaged state. In this case, due to the ability of the body 10, together with the bracket 15 and the base plate of the seat 5, to move reciprocating along the

guide axes

13, 14, the extreme 6, 7 and intermediate 8, 9 supports, which are prudently loaded before installing the spring, are relatively rigidly connected to the mounting plate 3.

compression

11 and 12 keep the trailer 2 in a neutral (stationary) position relative to the tractor (Fig. 3). The recuperative system of the device is also ready for operation due to the working fluid located in the cavity A of the hydraulic cylinder 16 and closed

check valves

21 and 22.

При трогании с места или движении с ускорением (разгоне) автопоезда на опорную плиту седла 5 устройства начинает действовать сила инерции сопротивления движению со стороны массы полуприцепа 2 (фиг. 3). Вследствие этого, кинематически связанные между собой рама 1 тягача, монтажная плита 3, вместе с закрепленными на ней крайними 6, 7 и промежуточными 8, 9 опорами и направляющими осями 13, 14, начинают совместно перемещаться с тягачом (влево на фиг. 4) относительно неподвижных в этот момент полуприцепа 2, опорной плиты седла 5, кронштейна 15, поперечной оси 27 и корпуса 10 с его торцевыми крышками 25, 26. В результате этого направляющие оси 13, 14 смещаются относительно корпуса 10 на величину

(влево на фиг. 4), что приводит к сжатию пружины сжатия 12, потенциальная энергия которой обеспечивает плавное нарастание тягового усилия тягача до величины, превышающей усилие сопротивления движению со стороны полуприцепа 2, и началу его движения совместно с тягачом. Одновременно с этим пружина сжатия 11 разжимается, плунжер 17, закрепленный свободным концом с торцом направляющей оси 13, выдвигается из гидроцилиндра 16, вследствие чего создается разряжение рабочей жидкости в полости А. Это разряжение, посредством сквозного канала 28 в перемычке 24 и гибкого трубопровода 29, передается обратному клапану 21, который открывается, и рабочая жидкость из гидробака 23, посредством всасывающего трубопровода 31, поступает в гидроцилиндр 16. В данном случае пружина сжатия 12 выполняет роль амортизатора, снижая до безопасных значения динамических нагрузок на элементы конструкций тягача и полуприцепа 2.When starting off or moving with acceleration (acceleration) of the road train, the inertia force of resistance to movement from the side of the mass of the semi-trailer 2 (Fig. 3) begins to act on the base plate of the saddle 5 of the device. As a result, the frame 1 of the tractor kinematically interconnected, the mounting plate 3, together with the extreme 6, 7 and intermediate 8, 9 supports and guide

axles

13, 14 fixed on it, begin to move together with the tractor (to the left in Fig. 4) relative to stationary at this moment semi-trailer 2, saddle base plate 5, bracket 15, transverse axle 27 and body 10 with its

end caps

25, 26. As a result, the

guide axles

13, 14 are displaced relative to the body 10 by

(to the left in Fig. 4), which leads to compression of the compression spring 12, the potential energy of which ensures a smooth increase in the traction force of the tractor to a value exceeding the resistance force from the side of the semi-trailer 2, and the beginning of its movement together with the tractor. At the same time, the compression spring 11 is released, the plunger 17, fixed with its free end to the end of the guide axle 13, is extended from the hydraulic cylinder 16, as a result of which a vacuum of the working fluid is created in the cavity A. This vacuum, through the through channel 28 in the jumper 24 and the flexible pipeline 29, is transmitted to the check valve 21, which opens, and the working fluid from the hydraulic tank 23, through the suction pipeline 31, enters the hydraulic cylinder 16. In this case, the compression spring 12 acts as a shock absorber, reducing the dynamic loads on the structural elements of the tractor and semi-trailer 2 to safe values.

После окончания движения с ускорением (разгона) и начала движения автопоезда с установившейся постоянной скоростью величина силы инерции массы полуприцепа 2, воздействующей на тягач, снижается. В результате этого, под воздействием усилия разжимающейся пружины сжатия 12, величина смещения

полуприцепа 2 относительно тягача уменьшается, и все рассмотренные элементы устройства возвращаются в исходное состояние в обратном порядке (фиг. 1 и 3). При этом рабочая жидкость из полости А гидроцилиндра 16 через сквозной канал 28, гибкий трубопровод 29, обратный клапан 22 и напорный трубопровод 30 вытесняется в пневмогидравлический аккумулятор 18. В данном случае пневмогидравлический аккумулятор 18 выполняет роль демпфера, способствующего быстрому затуханию возможных нежелательных колебаний в упругой системе заявляемого устройства. К тому же, благодаря противодействию усилию ранее сжатой пружины сжатия 12 со стороны усилия сжатия пружины сжатия 11, происходит эффект амортизации, способствующий снижению динамических нагрузок на автопоезд.After the end of the movement with acceleration (acceleration) and the beginning of the movement of the road train with a steady constant speed, the value of the inertia force of the mass of the semi-trailer 2, acting on the tractor, decreases. As a result, under the influence of the force of the expanding compression spring 12, the amount of displacement

semi-trailer 2 relative to the tractor is reduced, and all considered elements of the device are returned to their original state in reverse order (Fig. 1 and 3). In this case, the working fluid from cavity A of the hydraulic cylinder 16 through the through channel 28, the flexible pipeline 29, the check valve 22 and the pressure pipeline 30 is displaced into the pneumohydraulic accumulator 18. In this case, the pneumohydraulic accumulator 18 acts as a damper, contributing to the rapid damping of possible unwanted vibrations in the elastic system the claimed device. In addition, by counteracting the force of the previously compressed compression spring 12 by the compression force of the compression spring 11, a cushioning effect occurs to help reduce dynamic loads on the road train.

Аналогична работа рекуперативного пружинно-гидравлического седельно-сцепного устройства при движении с ускорением замедления или торможении автопоезда до полной его остановки, в том числе при возможном по разным причинам рассогласованном торможении тягача и полуприцепа 2. В то же время имеются отличия, которые заключаются в следующем. Под воздействием силы продолжающего двигаться по инерции вперед полуприцепа 2 относительно направления движущегося с торможением или остановившегося тягача сжимается пружина сжатия 11 (влево на фиг. 5). При этом гидроцилиндр 16 надвигается на плунжер 17 на величину смещения

и вытесняет рабочую жидкость под возросшим давлением в пневмогидравлический аккумулятор 18. Однако, в отличие от разгона автопоезда, при его торможении сила инерции, действующая на тягач со стороны полуприцепа 2, как правило, значительно больше по величине, а также отсутствует рассмотренная ранее характерная при разгоне автопоезда потеря энергии от усилия сжатия со стороны пружины сжатия 11, противодействующего усилию ранее сжатой пружины сжатия 12. Поэтому за счет более высокого значения давления рабочей жидкости, поступающей в пневмогидравлический аккумулятор 18, в нем аккумулируется рекуперируемая энергия. Кроме этого, сжимающаяся пружина сжатия 11 совместно с пневмогидравлическим аккумулятором 18 эффективно выполняют роль амортизатора и демпфера, что способствует значительному снижению динамических нагрузок на элементы конструкций тягача и полуприцепа 2.The operation of a recuperative spring-hydraulic fifth wheel coupling device is similar when driving with an acceleration of deceleration or braking of a road train to a complete stop, including when, for various reasons, mismatched braking of the tractor and semi-trailer 2. At the same time, there are differences, which are as follows. Under the influence of the force of the semi-trailer 2 continuing to move forward by inertia relative to the direction of the braking or stopped tractor, the compression spring 11 is compressed (to the left in Fig. 5). In this case, the hydraulic cylinder 16 is pushed onto the plunger 17 by the amount of displacement

and displaces the working fluid under increased pressure into the pneumohydraulic accumulator 18. However, unlike the acceleration of the road train, when it is braked, the inertia force acting on the tractor from the side of the semitrailer 2, as a rule, is much larger in magnitude, and there is also no previously considered characteristic during acceleration road trains, energy loss from the compression force from the compression spring 11, which counteracts the force of the previously compressed compression spring 12. Therefore, due to the higher pressure of the working fluid entering the pneumohydraulic accumulator 18, it accumulates recuperated energy. In addition, the compressible compression spring 11 together with the pneumohydraulic accumulator 18 effectively act as a shock absorber and damper, which contributes to a significant reduction in dynamic loads on the structural elements of the tractor and semi-trailer 2.

Возвращение устройства в исходное положение (фиг. 3), после окончания притормаживания и последующего движения автопоезда с установившейся постоянной скоростью или после торможения до полной остановки автопоезда, происходит аналогично описанному выше случаю.The return of the device to its original position (Fig. 3), after the end of braking and the subsequent movement of the road train at a steady constant speed or after braking to a complete stop of the road train, occurs similarly to the case described above.

При движении автопоезда с чередующимися ускорениями и замедлениями, воздействующими на тягач и полуприцеп 2, обусловленными многочисленными факторами (неровностями, продольными и поперечными уклонами дороги, гололедом, осадками, техническим состоянием автопоезда, массой груза, квалификацией водителя и др.), рабочие циклы рекуперативного пружинно-гидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда соответственно чередуются аналогично описанным выше образом. При этом необходимая величина давления рабочей жидкости, подаваемая потенциальному потребителю через порт 32, устанавливается с помощью редукционного клапана 19. При возможном временном отсутствии потребления рекуперируемой энергии накапливаемые в пневмогидравлическом аккумуляторе 18 излишки рабочей жидкости сбрасываются через предохранительный клапан 20 в гидробак 23.When the road train moves with alternating accelerations and decelerations affecting the tractor and semi-trailer 2, due to numerous factors (roughnesses, longitudinal and transverse slopes of the road, ice, precipitation, the technical condition of the road train, the mass of the load, the qualifications of the driver, etc.), the operating cycles of the regenerative spring -hydraulic fifth wheel coupling of the road train, respectively, alternate in the same way as described above. In this case, the required value of the pressure of the working fluid supplied to the potential consumer through port 32 is set using the pressure reducing valve 19. In the event of a possible temporary absence of consumption of recuperated energy, the excess working fluid accumulated in the pneumohydraulic accumulator 18 is discharged through the safety valve 20 into the hydraulic tank 23.

Как при движении автопоезда с ускорением, так и при его движении с замедлением, элементы конструкции тягача и полуприцепа 2 подвергаются динамическим нагрузкам. И хотя такие нагрузки не являются значительными по величине и, как правило, не приводят к внезапным поломкам и повреждениям в начальный период эксплуатации автопоезда, но их постоянное воздействие неизбежно ведет к снижению надежности элементов его конструкции и неоправданному преждевременному выходу их из строя. В этой связи, благодаря амортизирующим свойствам пружин сжатия 11, 12 и демпфирующим свойствам пневмогидравлического аккумулятора 18 заявляемого устройства, как при разгоне, так и при торможении автопоезда, обеспечивается существенное снижение величины знакопеременных и ударных нагрузок на его конструкцию и повышение долговечности. При этом рекуперация энергии достигается в устройстве при торможении автопоезда, когда значительная по величине кинетическая энергия от силы инерции движения массивного полуприцепа 2 преобразуется в кинетическую энергию и аккумулируется для последующего ее использования в технологическом гидравлическом оборудовании тягача и полуприцепа 2. Важным достоинством заявляемого устройства является также то, что в отличие от традиционных конструкций седельно-сцепных устройств с двумя и тремя степенями свободы перемещения их ведомых относительно ведущих звеньев, добавляется четвертая степень свободы перемещения. Это положительное качество устройства достигается за счет его способности обеспечивать возвратно-поступательное перемещение полуприцепа 2 относительно тягача при их разгоне и торможении, что существенно повышает плавность хода автопоезда, особенно в условиях недостаточно обустроенных дорог. Предлагаемое устройство достаточно простое и компактное по конструкции, комплектуется серийно выпускаемыми опорными плитами седел 5 и легко компонуется на тягачах различного назначения.Both when the road train moves with acceleration, and when it moves with deceleration, the structural elements of the tractor and semi-trailer 2 are subjected to dynamic loads. And although such loads are not significant in magnitude and, as a rule, do not lead to sudden breakdowns and damages in the initial period of operation of the road train, their constant impact inevitably leads to a decrease in the reliability of its structural elements and their unjustified premature failure. In this regard, due to the shock-absorbing properties of the compression springs 11, 12 and the damping properties of the pneumohydraulic accumulator 18 of the proposed device, both during acceleration and braking of the road train, a significant reduction in the magnitude of alternating and shock loads on its structure and an increase in durability is provided. At the same time, energy recovery is achieved in the device during braking of the road train, when a significant kinetic energy from the inertia force of the movement of the massive semi-trailer 2 is converted into kinetic energy and accumulated for its subsequent use in the technological hydraulic equipment of the tractor and semi-trailer 2. An important advantage of the proposed device is also that that, unlike traditional designs of fifth wheel couplings with two and three degrees of freedom of movement of their driven relative to the driving links, a fourth degree of freedom of movement is added. This positive quality of the device is achieved due to its ability to provide reciprocating movement of the semi-trailer 2 relative to the tractor during their acceleration and braking, which significantly increases the smoothness of the road train, especially in conditions of insufficiently equipped roads. The proposed device is quite simple and compact in design, is equipped with commercially available support plates of saddles 5 and is easily assembled on tractors for various purposes.

Практическое использование заявляемого рекуперативного пружинно-гидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда позволяет, при прочих достоинствах традиционных седельно-сцепных устройств, повысить эффективность автопоезда за счет уменьшения затрат мощности двигателем тягача и, как следствие, снижения расхода топлива в результате смещенного по времени поэтапного трогания с места или при торможении значительных по массе тягача и полуприцепа; снижения динамических нагрузок и повышения, таким образом, надежности благодаря амортизационным и демпфирующим свойствам упругой системы устройства; повышения плавности хода при движении автопоезда по недостаточно обустроенным дорогам и создания более комфортных условий труда водителю.The practical use of the proposed recuperative spring-hydraulic fifth wheel coupling of a road train allows, with other advantages of traditional fifth wheel coupling devices, to increase the efficiency of a road train by reducing the power consumption of the tractor engine and, as a result, reducing fuel consumption as a result of a phased start shifted in time or when braking a large tractor and semi-trailer; reducing dynamic loads and thus increasing reliability due to the depreciation and damping properties of the elastic system of the device; improving the smoothness of the movement when the road train moves along insufficiently equipped roads and creating more comfortable working conditions for the driver.

Claims

1. Recuperative spring-hydraulic fifth wheel coupling of a road train, containing a mounting plate fixed to the frame of the tractor with a saddle base plate installed on the mounting plate, two extreme supports mounted motionless on the mounting plate, a hydraulic cylinder, compression springs, characterized in that it additionally contains two intermediate supports, housing, two guide axles, bracket, pneumohydraulic accumulator, pressure reducing and safety valves, check valves, hydraulic tank, flexible, pressure and suction pipelines, working fluid supply port to the consumer, while the intermediate supports are fixedly mounted on the mounting plate, and the housing is made in the form of a cylinder with a jumper fixed inside it with a through channel and is provided with end caps rigidly connected to it with holes through which guide axles are passed, one ends of which are fixed in the extreme supports, and their free ends are a support for the compression springs placed inside the housing, against the positive ends of which are supported in the jumper, and the intermediate supports are guides for the body, providing it with both rotational and reciprocating movements relative to the longitudinal axis of the tractor, and on the upper surface of the body there is a bracket with a transverse axis for hinged connection of the bracket with the seat base plate, at the same time, a hydraulic cylinder with a plunger is installed inside the compression spring, located in the forward part of the body in the direction of the tractor, and one of the ends of the hydraulic cylinder is hermetically fixed to the jumper, and the free end of the plunger is attached to the free end of the corresponding guide axle, in addition, the piston cavity of the hydraulic cylinder, through a through channel in the bulkhead and flexible, pressure and suction pipelines, it communicates both with the hydraulic tank using one check valve, and with the pneumohydraulic accumulator through another check valve, in turn, the pneumohydraulic accumulator is connected both to the hydraulic tank ohm, through a safety valve, and with a port for supplying the working fluid to the consumer through a pressure reducing valve.

2. Recuperative spring-hydraulic fifth wheel coupling device according to claim 1, characterized in that to communicate the piston cavity of the hydraulic cylinder through a flexible pipeline both with a hydraulic tank using one check valve, and with a pneumohydraulic accumulator, through another check valve, a plunger and the corresponding guide axis can be made in one piece, and a through channel can be made along their longitudinal axis.