RU2772401C1

RU2772401C1 - Recuperative spring-hydraulic coupling device of a single-acting road train

Info

Publication number: RU2772401C1
Application number: RU2021138825A
Authority: RU
Inventors: Валерий Иванович Посметьев; Михаил Валентинович Драпалюк; Вадим Олегович Никонов; Виктор Валерьевич Посметьев; Игорь Валерьевич Сизьмин
Filing date: 2021-12-25
Publication date: 2022-05-19

Abstract

FIELD: trailer with a tractor coupling.

SUBSTANCE: invention relates to devices for coupling a trailer with a tractor. The regenerative spring-hydraulic coupling of a single-acting road train is installed between the car and the trailer. The body of the device is rigidly fixed in the drawbar, and inside the body, coaxially to it, a hydraulic cylinder is placed. The hydraulic cylinder is made single-acting with a double-sided rod, a piston and the supply of working fluid through a double-sided rod using a channel. At the front end of the double-sided rod, the front casing is rigidly mounted, and at the rear end of the double-sided rod, the rear casing is rigidly installed. Front and rear compression springs are placed between the front and rear casings rigidly mounted on a double-sided rod and the annular partition. The hydraulic system of the device includes a pneumohydraulic accumulator, a hydraulic tank, flexible, suction and pressure pipelines, check and safety valves and a port for connecting a recuperated working fluid to a consumer.

EFFECT: weight reduction and simplification of the design of the recuperative mechanism is achieved.

1 cl, 2 dwg

Description

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

Известно сцепное устройство автопоезда (Патент № 4577883 США; B60D 1/14; опубл. 18.10.1988), содержащее трубчатую поперечную балку, перемещающуюся в продольном направлении, раздвижную двухсекционную телескопическую стрелу, две буксирные цепи, буксирный крюк и фиксирующий винт.A coupling device of a road train is known (US Patent No. 4577883; B60D 1/14; publ. 10/18/1988), containing a tubular transverse beam moving in the longitudinal direction, a sliding two-section telescopic boom, two towing chains, a towing hook and a locking screw.

Недостатком этого сцепного устройства автопоезда являются его большие габаритные размеры при полном выдвижении двухсекционной телескопической стрелы, ограничивающие область применения устройства.The disadvantage of this road train hitch is its large overall dimensions with full extension of the two-section telescopic boom, limiting the scope of the device.

Известно сцепное устройство автопоезда (Патент № 2094282 РФ; B60D 1/145; опубл. 27.10.1997), содержащее дышло, гидроцилиндры двойного действия, связанные гидромагистралями через четырехлинейный трехпозиционный электроуправляемый гидрораспределитель с пневмогидравлическим аккумулятором и гидронасосом, воздушный баллон, фиксатор дышла, датчик угла поворота управляемых колес, датчик обратной связи, концевой выключатель и двухпозиционный электроуправляемый пневмораспределитель.A coupling device of a road train is known (Patent No. 2094282 of the Russian Federation; B60D 1/145; publ. 27.10.1997), containing a drawbar, double-acting hydraulic cylinders connected by hydraulic lines through a four-line three-position electrically controlled hydraulic valve with a pneumatic-hydraulic accumulator and a hydraulic pump, an air cylinder, a drawbar lock, an angle sensor steering wheels, feedback sensor, limit switch and two-position electrically controlled pneumatic valve.

Недостатком данного сцепного устройства автопоезда является его большая масса ввиду наличия двух гидроцилиндров двойного действия.The disadvantage of this road train hitch is its large mass due to the presence of two double-acting hydraulic cylinders.

Известно сцепное устройство автопоезда (Патент № 2664469 Германия; B60D 1/155; опубл. 20.11.2013), содержащее дышло, сцепную петлю, продольные направляющие, выдвижную трубу для регулирования длины дышла, боковины вилки, заднюю поперечину, запирающий элемент, подшипники.A coupling device of a road train is known (Patent No. 2664469 Germany; B60D 1/155; publ. 11/20/2013), containing a drawbar, a coupling loop, longitudinal guides, a retractable pipe for adjusting the length of the drawbar, fork sidewalls, a rear cross member, a locking element, bearings.

Недостатком этого сцепного устройства автопоезда является малая степень демпфирования ударных нагрузок, приводящая к быстрому выходу из строя сцепного устройства при трогании, торможении, поворотах автопоезда и его наезде на препятствия.The disadvantage of this road train coupling device is the low degree of shock load damping, which leads to a quick failure of the coupling device when starting, braking, turning the road train and hitting obstacles.

Известно сцепное устройство автопоезда (Патент № 2713755 РФ; B60D 1/14, B60D 1/145, B60D 1/155; опубл. 07.02.2020), содержащее дышло, гидроцилиндр с поршнем, двухсторонним штоком и каналом в двухстороннем штоке, кольцевую перегородку, обратные клапаны, всасывающий, напорный и гибкий трубопроводы, пневмогидравлический аккумулятор, предохранительный клапан, порт для подключения к потребителю рекуперируемой рабочей жидкости, корпус, жестко закрепленный в дышле, установленные на переднем конце двухстороннего штока гидроцилиндра присоединительное кольцо и передний кожух, на заднем конце двухстороннего штока гидроцилиндра – задний кожух, между кольцевой перегородкой и передним и задним кожухами – пружины сжатия, обеспечивающие положение поршня в центральной части гидроцилиндра, гибробак. Гидроцилиндр с поршнем, двухсторонним штоком и каналом в двухстороннем штоке в устройстве выполнен двухсторонненого действия. Принято за прототип.A coupling device of a road train is known (Patent No. 2713755 RF; B60D 1/14, B60D 1/145, B60D 1/155; publ. 02/07/2020), containing a drawbar, a hydraulic cylinder with a piston, a double-sided rod and a channel in a double-sided rod, an annular partition, check valves, suction, pressure and flexible pipelines, pneumatic-hydraulic accumulator, safety valve, port for connecting to the consumer of the recuperated working fluid, a body rigidly fixed in the drawbar, a connecting ring and a front casing installed at the front end of the double-sided rod of the hydraulic cylinder, at the rear end of the double-sided rod hydraulic cylinder - rear casing, between the annular partition and the front and rear casings - compression springs that ensure the position of the piston in the central part of the hydraulic cylinder, a flexible tank. The hydraulic cylinder with a piston, a double-sided rod and a channel in the double-sided rod in the device is made of double-sided action. Taken as a prototype.

Однако указанное сцепное устройство автопоезда обладает большой массой, ввиду наличия четырех обратных клапанов, а также имеет сложную в изготовлении конструкцию.However, the specified coupling device of the road train has a large mass, due to the presence of four check valves, and also has a difficult to manufacture design.

Целью изобретения является снижение массы и упрощение конструкции рекуперативного механизма сцепного устройства автопоезда.The aim of the invention is to reduce the weight and simplify the design of the recuperative mechanism of the coupling device of the road train.

Это достигается тем, что в рекуперативном пружинно-гидравлическом сцепном устройстве автопоезда одностороннего действия, содержащем дышло, гидроцилиндр с поршнем, двухсторонним штоком и каналом в двухстороннем штоке, кольцевую перегородку, обратные клапаны, всасывающий, напорный и гибкий трубопроводы, пневмогидравлический аккумулятор, предохранительный клапан, порт для подключения к потребителю рекуперируемой рабочей жидкости, корпус, жестко закрепленный в дышле, установленные на переднем конце двухстороннего штока гидроцилиндра присоединительное кольцо и передний кожух, на заднем конце двухстороннего штока гидроцилиндра – задний кожух, между кольцевой перегородкой и передним и задним кожухами – пружины сжатия, обеспечивающие положение поршня в центральной части гидроцилиндра, гидробак, согласно изобретению, в корпусе, жестко закрепленном в дышле, соосно и жестко с помощью кольцевой перегородки установлен гидроцилиндр одностороннего действия с двухсторонним штоком, поршнем и каналом, выполненным в двухстороннем штоке, при этом рабочая полость гидроцилиндра одностороннего действия посредством канала в двухстороннем штоке и гибкого трубопровода сообщается как с гидробаком с помощью обратного клапана и всасывающего трубопровода, так и с пневмогидравлическим аккумулятором, посредством обратного клапана и напорного трубопровода.This is achieved by the fact that in a recuperative spring-hydraulic coupling device of a single-acting road train, containing a drawbar, a hydraulic cylinder with a piston, a double-sided rod and a channel in a double-sided rod, an annular partition, check valves, suction, pressure and flexible pipelines, a pneumohydraulic accumulator, a safety valve, a port for connecting a recuperated working fluid to a consumer, a housing rigidly fixed in a drawbar, a connecting ring and a front casing installed at the front end of the double-sided hydraulic cylinder rod, a rear casing at the rear end of the double-sided hydraulic cylinder rod, a compression spring between the annular partition and the front and rear casings , ensuring the position of the piston in the central part of the hydraulic cylinder, a hydraulic tank, according to the invention, in a housing rigidly fixed in the drawbar, a single-acting hydraulic cylinder with a double-sided rod, a piston and a channel is installed coaxially and rigidly with the help of an annular partition, in made in a double-sided rod, while the working cavity of the single-acting hydraulic cylinder through a channel in the double-sided rod and a flexible pipeline communicates both with the hydraulic tank using a check valve and a suction pipeline, and with a pneumohydraulic accumulator through a check valve and a pressure pipeline.

На фиг. 1 представлена схема рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия, на фиг. 2 – то же, разрез по сечению А-А.In FIG. 1 shows a diagram of a regenerative spring-hydraulic coupling device of a single-acting road train, in Fig. 2 - the same, section along the section A-A.

Рекуперативное пружинно-гидравлическое сцепное устройство автопоезда одностороннего действия устанавливается между автомобилем 1 и прицепом 2 с помощью закрепленного на раме 3 автомобиля 1 крюка 4 и шарнирно установленного на поворотной раме 5 передней колесной пары прицепа 2 дышла 6. Корпус 7 рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия жестко закреплен в дышле 6, а внутри корпуса 7, соосно ему, помещен гидроцилиндр 8, корпус которого выполнен заодно с кольцевой перегородкой 9 и корпусом 7 устройства. При этом гидроцилиндр 8 в рекуперативном пружинно-гидравлическом сцепном устройстве выполнен одностороннего действия с двухсторонним штоком 10, поршнем 11 и подачей рабочей жидкости через двухсторонний шток 10 при помощи канала 12, причем передний конец двухстороннего штока 10 выполнен заодно с присоединительным кольцом 13, предназначенным для его присоединения к крюку 4 автомобиля 1. На переднем конце двухстороннего штока 10 жестко установлен передний кожух 14, а на заднем конце двухстороннего штока 10 – задний кожух 15. Между жестко установленными на двухстороннем штоке 10 передним 14 и задним 15 кожухами и кольцевой перегородкой 9 помещены, соответственно, передняя 16 и задняя 17 пружины сжатия. Обе пружины сжатия 16 и 17 предусмотрительно установлены в устройстве с предварительным нагружением, обеспечивающим положение поршня 11 в центральной части гидроцилиндра 8 при установившемся равномерном движении автомобиля 1 и прицепа 2. Гидросистема рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия включает в себя гибкий трубопровод 18, который одним концом соединен с каналом 12 двухстороннего штока 10, а другим – с обратными клапанами 19 и 20. Кроме этого, гидросистема также включает всасывающий 21 и напорный 22 трубопроводы, соединенные одними концами с обратными клапанами 19 и 20, а другими концами: всасывающий трубопровод 21 – с гидробаком 23, а напорный трубопровод 22 – одновременно с пневмогидравлическим аккумулятором 24, предохранительным клапаном 25 и портом 26 для подключения к потребителю рекуперируемой рабочей жидкости.The recuperative spring-hydraulic coupling device of the single-acting road train is installed between the car 1 and the trailer 2 using the hook 4 fixed on the frame 3 of the car 1 and the drawbar 6 pivotally mounted on the pivoting frame 5 of the front wheelset of the trailer 2 . unilateral action is rigidly fixed in the drawbar 6, and inside the body 7, coaxially to it, is placed a hydraulic cylinder 8, the body of which is integral with the annular partition 9 and the body 7 of the device. At the same time, the hydraulic cylinder 8 in the recuperative spring-hydraulic coupling device is made of single-sided action with a double-sided rod 10, a piston 11 and a working fluid supply through a double-sided rod 10 using a channel 12, and the front end of the double-sided rod 10 is made integral with the connecting ring 13, intended for its connection to the hook 4 of the car 1. At the front end of the double-sided rod 10, the front casing 14 is rigidly installed, and at the rear end of the double-sided rod 10, the rear casing 15 is placed. respectively, front 16 and rear 17 compression springs. Both compression springs 16 and 17 are prudently installed in a device with preloading, which ensures the position of the piston 11 in the central part of the hydraulic cylinder 8 with the steady uniform movement of the car 1 and trailer 2. which is connected at one end to the channel 12 of the double-sided rod 10, and at the other - with check valves 19 and 20. In addition, the hydraulic system also includes suction 21 and pressure 22 pipelines connected at one end to check valves 19 and 20, and at the other ends: suction pipeline 21 - with hydraulic tank 23, and pressure pipeline 22 - simultaneously with pneumohydraulic accumulator 24, safety valve 25 and port 26 for connecting to the consumer of the recuperated working fluid.

Работа рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия основана на использовании кинетической энергии от силы инерции, возникающей в сцепке автомобиля 1 с прицепом 2 при их трогании, разгоне, торможении, поворотах, движении по неровностям поверхности дороги, и преобразовании этой энергии в потенциальную для дальнейшего полезного использования, например, в технологическом оборудовании автопоезда (манипулятор, аутригеры и др.).The operation of a recuperative spring-hydraulic coupling device of a single-acting road train is based on the use of kinetic energy from the inertia force that occurs in the coupling of a car 1 with a trailer 2 when they start, accelerate, brake, turn, move over uneven road surfaces, and convert this energy into potential for further useful use, for example, in the technological equipment of a road train (manipulator, outriggers, etc.).

В неподвижном (исходном) состоянии автопоезда поршень 11 гидроцилиндра 8 находится примерно в его центральной части под воздействием усилий предварительно поджатых пружин сжатия 16 и 17. При трогании с места или движении с ускорением автопоезда на корпус 7 рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия посредством дышла 6 начинает действовать сила инерции сопротивлению движения со стороны массы прицепа 2. По этой причине крюк 4 автомобиля 1, а вместе с ним присоединительное кольцо 13 с двухсторонним штоком 10 и поршнем 11, а также жестко закрепленный на двухстороннем штоке 10 задний кожух 15 устройства начинают перемещаться одновременно с автомобилем 1 (влево на фиг. 2). При этом прицеп 2 и, соответственно, дышло 6 и корпус 7 устройства с гидроцилиндром 8 так же начинают перемещаться с некоторой задержкой, а так как задний кожух 15 жестко связан с двухсторонним штоком 10, то происходит сжатие задней пружины сжатия 17, что способствует плавности как при трогании с места, так и ускорениях автопоезда. Вследствие указанных взаимных перемещений поршня 11 и гидроцилиндра 8, за счет образующегося разряжения в рабочей полости А гидроцилиндра 8, в нее поступает рабочая жидкость из гидробака 23 посредством всасывающего трубопровода 21, обратного клапана 19, гибкого трубопровода 18 и канала 12, выполненного в двухстороннем штоке 10. После установившегося равномерного движения автопоезда ранее сжатая задняя пружина сжатия 17 возвращает двухсторонний шток 10 с поршнем 11 в исходное положение в гидроцилиндре 8.In a stationary (initial) state of the road train, the piston 11 of the hydraulic cylinder 8 is located approximately in its central part under the influence of the forces of the preloaded compression springs 16 and 17. drawbar 6, the force of inertia begins to act against the resistance of movement from the mass of the trailer 2. For this reason, the hook 4 of the car 1, and with it the connecting ring 13 with a double-sided rod 10 and the piston 11, as well as the rear casing 15 of the device rigidly fixed on the double-sided rod 10, begin move simultaneously with car 1 (to the left in Fig. 2). In this case, the trailer 2 and, accordingly, the drawbar 6 and the body 7 of the device with the hydraulic cylinder 8 also begin to move with some delay, and since the rear casing 15 is rigidly connected to the double-sided rod 10, the rear compression spring 17 is compressed, which contributes to the smoothness of both when starting off, and accelerating the road train. Due to the indicated mutual movements of the piston 11 and the hydraulic cylinder 8, due to the vacuum formed in the working cavity A of the hydraulic cylinder 8, it receives the working fluid from the hydraulic tank 23 through the suction pipeline 21, the check valve 19, the flexible pipeline 18 and the channel 12, made in the double-sided rod 10 After the steady uniform movement of the road train, the previously compressed rear compression spring 17 returns the double-sided rod 10 with the piston 11 to its original position in the hydraulic cylinder 8.

При торможении автопоезда работа рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия заключается в следующем. Прицеп 2 и соединенный с дышлом 6 корпус 7 устройства вместе с гидроцилиндром 8 перемещаются под воздействием силы инерции от массы движущегося прицепа 2 в сторону тормозящего автомобиля 1 (влево на фиг. 1). Вследствие этого передняя пружина сжатия 16 сжимается, и рабочая жидкость из рабочей полости А гидроцилиндра 8 посредством канала 12 в двухстороннем штоке 10, гибкого трубопровода 18, обратного клапана 20 и напорного трубопровода 22 поступает в пневмогидравлический аккумулятор 24. После установившегося равномерного движения автопоезда ранее сжатая передняя пружина сжатия 16 возвращает двухсторонний шток 10 с поршнем 11 в исходное положение в гидроцилиндре 8.When braking a road train, the operation of a regenerative spring-hydraulic coupling device of a single-acting road train is as follows. The trailer 2 and the body 7 of the device connected to the drawbar 6 together with the hydraulic cylinder 8 move under the influence of inertia from the mass of the moving trailer 2 towards the braking vehicle 1 (to the left in Fig. 1). As a result, the front compression spring 16 is compressed, and the working fluid from the working cavity A of the hydraulic cylinder 8 through the channel 12 in the double-sided rod 10, the flexible pipeline 18, the check valve 20 and the pressure pipeline 22 enters the pneumohydraulic accumulator 24. After the steady uniform movement of the road train, the previously compressed front the compression spring 16 returns the double-sided rod 10 with the piston 11 to its original position in the hydraulic cylinder 8.

Далее, при движении автопоезда с ускорениями и замедлениями, рабочие циклы рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия чередуются аналогично приведенному выше описанию.Further, when the road train moves with accelerations and decelerations, the working cycles of the regenerative spring-hydraulic coupling device of the single-acting road train alternate in the same way as described above.

Практическое использование заявляемого рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия позволяет повысить эффективность автопоезда за счет снижения расхода топлива благодаря рекуперации энергии рабочей жидкости, повысить надежность, вследствие улучшенных демпфирующих свойств гидросистемы, и, соответственно, снизить динамические нагрузки на автомобиль и прицеп, улучшить плавность хода при движении автопоезда по недостаточно обустроенным дорогам и, таким образом, обеспечить более благоприятные условия труда для водителя, упростить и снизить стоимость конструкции сцепного прибора автомобиля за счет его замены на простой по устройству крюк.The practical use of the proposed recuperative spring-hydraulic coupling device of a single-acting road train makes it possible to increase the efficiency of the road train by reducing fuel consumption due to the energy recovery of the working fluid, increase reliability due to improved damping properties of the hydraulic system, and, accordingly, reduce dynamic loads on the car and trailer, improve smoothness travel when the road train is moving on insufficiently equipped roads and, thus, provide more favorable working conditions for the driver, simplify and reduce the cost of the design of the vehicle coupling device by replacing it with a hook that is simple in design.

Claims

Regenerative spring-hydraulic coupling device of a single-acting road train, containing a drawbar, a hydraulic cylinder with a piston, a double-sided rod and a channel in a double-sided rod, an annular partition, check valves, suction, pressure and flexible pipelines, a pneumohydraulic accumulator, a safety valve, a port for connecting to a consumer of a recuperated working fluid, a housing rigidly fixed in the drawbar, a connecting ring and a front casing installed at the front end of the double-sided hydraulic cylinder rod, a rear casing at the rear end of the double-sided hydraulic cylinder rod, a compression spring between the annular partition and the front and rear casings, ensuring the position of the piston in the central parts of the hydraulic cylinder, a hydraulic tank, characterized in that in the body, rigidly fixed in the drawbar, a single-acting hydraulic cylinder with a double-sided rod, a piston and a channel made in a double-sided rod, while the working cavity of the single-acting hydraulic cylinder through a channel in the double-sided rod and a flexible pipeline communicates both with the hydraulic tank using a check valve and a suction pipeline, and with a pneumohydraulic accumulator through a check valve and a pressure pipeline.