Система автоматического управления гидропередачей

Система автоматического управления гидропередачей предназначена для управления гидропередачей тепловоза. На четырех трубопроводах (2, 20, 21, 22), один из которых соединяет питательный насос (1) с золотником управления (3), а второй, третий и четвертый соединяют два гидротрансформатора (10, 11) и гидромуфту (12) с тремя регулируемыми дросселями (17, 18, 19), установлены датчики температуры (27, 28, 29, 30). Датчики температуры учитывают изменение удельного веса рабочей жидкости. Учет изменения удельного веса рабочей жидкости повышает точность регулирования времени наполнения и опорожнения гидротрансформаторов и гидромуфты. 3 ил.

Полезная модель относится к устройствам автоматического управления гидропередачей, преимущественно тепловозов.

Известна система автоматического управления гидропередачей, содержащая питательный насос, золотник управления, управляющий распределитель, включающий электрогидравлические вентили, клапан быстрого включения, два гидротрансформатора и гидромуфту (В.Н. Логунов, В.Г. Смагин, Ю.И. Доронин и др. Устройство тепловоза ТГМ6А. - М.: Транспорт, 1989, с. 120-121).

Одним из недостатков рассматриваемой системы является низкая точность регулирования времени наполнения и опорожнения гидротрансформаторов и гидромуфты, что является причиной низкого к.п.д. гидропередачи.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является система автоматического управления гидропередачей, содержащая питательный насос, соединенный через трубопровод с входом золотника управления, второй, третий входы которого соединены через трубопроводы соответственно с первым и вторым выходами управляющего распределителя, четвертый вход золотника управления соединен через клапан быстрого включения с третьим выходом управляющего распределителя посредством трубопроводов, два гидротрансформатора и гидромуфту, входы которых через соответствующие трубопроводы соединены с соответствующими выходами золотника управления, три регулируемых дросселя, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим распределителем, а оставшиеся три выхода соединены соответственно с первыми входами трех регулируемых дросселей, вторые входы которых соединены через трубопроводы с соответствующими выходами гидротрансформаторов и гидромуфты, выходы трех регулируемых дросселей соединены соответственно с пятым, шестым входами золотника управления и входом гидропередачи, датчик температуры, расположенный на трубопроводе, соединяющем питательный насос и золотник управления, выход которого соединен с входом в блок управления. (RU 145966, B61C 9/18, 30.04.2014).

Одним из недостатков данной системы является низкая точность регулирования времени наполнения и опорожнения гидротрансформаторов и гидромуфты, поскольку изменение температуры рабочей жидкости во время эксплуатации учитывается лишь для наполняемых гидроаппаратов, что обуславливает заниженные значения к.п.д. гидропередачи.

Задача полезной модели - повышение к.п.д. гидропередачи за счет учета изменения удельного веса рабочей жидкости гидротрансформаторов и гидромуфты.

Технический результат достигается тем, что система автоматического управления гидропередачей, содержащая питательный насос, соединенный через трубопровод с входом золотника управления, второй, третий входы которого соединены через трубопроводы соответственно с первым и вторым выходами управляющего распределителя, четвертый вход золотника управления соединен через клапан быстрого включения с третьим выходом управляющего распределителя посредством трубопроводов, два гидротрансформатора и гидромуфту, входы которых через соответствующие трубопроводы соединены с соответствующими выходами золотника управления, три регулируемых дросселя, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим распределителем, а оставшиеся три выхода соединены соответственно с первыми входами трех регулируемых дросселей, вторые входы которых соединены через трубопроводы с соответствующими выходами гидротрансформаторов и гидромуфты, выходы трех регулируемых дросселей соединены соответственно с пятым, шестым входами золотника управления и входом гидропередачи, датчик температуры, расположенный на трубопроводе, соединяющем питательный насос и золотник управления, выход которого соединен с первым входом блока управления, дополнительно содержит три датчика температуры, каждый из которых расположен на соответствующем трубопроводе, соединяющих три регулируемых дросселя соответственно с двумя гидротрансформаторами и гидромуфтой, выходы которых соединены со вторым, третьим и четвертым входами блока управления.

Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг. 1 изображена принципиальная схема системы автоматического управления гидропередачей; на фиг. 2 представлен график относительной мощности во время переключения гидротрансформаторов в зависимости от величины смещения процессов наполнения и опорожнения; на фиг. 3 изображен график относительной мощности во время переключении гидротрансформатора и гидромуфты в зависимости от величины смещения процессов наполнения и опорожнения.

Система автоматического управления гидропередачей содержит питательный насос 1, соединенный через трубопровод 2 с входом золотника управления 3, второй, третий входы которого соединены через трубопроводы 4, 5 соответственно с первым и вторым выходом управляющего распределителя 6, четвертый вход золотника управления 3 соединен через клапан быстрого включения 7 с третьим выходом управляющего распределителя 6 посредством трубопроводов 8, 9, два гидротрансформатора 10, 11 и гидромуфту 12, входы которых через соответствующие трубопроводы 13, 14, 15 соединены с соответствующими выходами золотника управления 3, блок управления 16, первый выход которого соединен с управляющим распределителем 6, а три остальных выхода блока управления соединены соответственно с первыми входами трех регулируемых дросселей 17, 18, 19, вторые входы которых соединены через трубопроводы 20, 21, 22 с соответствующими выходами гидротрансформаторов 10, 11 и гидромуфты 12, выходы трех регулируемых дросселей 17, 18, 19 соединены соответственно с пятым, шестым входами золотника управления 3 и входом гидропередачи 23 посредством трубопроводов 24, 25, 26, датчики температуры 27, 28, 29, 30, расположенные на трубопроводах 20, 21, 22, 2, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управления 16.

Принцип работы системы автоматического управления гидропередачей заключается в следующем. В зависимости от скорости движения тепловоза и позиции контроллера машиниста формируется управляющее воздействие блока управления 16 с учетом значений датчиков температуры 27, 28, 29, 30 рабочей жидкости гидротрансформаторов 10, 11 или гидромуфты 12, настраивающего регулируемые дроссели 17, 18, 19 и управляющий распределитель 6, обеспечивающего наименьшее изменение мощности во время переходного процесса.

При включении тепловоза в режим тяги блок управления 16 посылает сигнал в управляющий распределитель 6, который по трубопроводу 4 подает рабочую жидкость в золотник управления 3, вследствие чего питательный насос 1 сообщается с гидротрансформатором 10 по трубопроводу 13.

При достижении скорости тепловоза, соответствующей моменту переключения с одного гидротрансформатора 10 на другой гидротрансформатор 11, блок управления 16 посылает сигнал в управляющий распределитель 6, который через клапан быстрого включения 7 посредством трубопроводов 8, 9 подает масло в золотник управления 3 и сообщает питательный насос 1 с гидротрансформатором 11. Блок управления 16 после частичного наполнения гидротрансформатора 11, учитывающий показания датчиков температуры 27 и 30 посылает сигнал регулируемому дросселю 17, который сообщает трубопровод 24 с золотником управления 3.

При достижении скорости тепловоза, соответствующей переходу на высшую ступень, блок управления 16 посылает сигнал управляющему распределителю 6, который подаст масло по трубопроводу 5 в золотник управления 3 и сообщает питательный насос 1 с гидромуфтой 12. Блок управления 16 после частичного наполнения гидромуфты 12, учитывающий показания датчиков температуры 28 и 30 включает регулируемый дроссель 18 и сообщает трубопровод 25 с золотником управления 3.

Осуществление перехода с высшей ступени на низшую происходит в обратном порядке.

При возникновении режимов работы тепловоза, не отвечающих эксплуатационным требованиям, блок управления 16, учитывающий показания датчиков температуры 27, 28, 29, 30 воздействует на один из регулируемых дросселей 17, 18, 19, одного из работающих гидротрансформаторов 10, 11 или гидромуфты 12, а также на управляющий распределитель 6 для осуществления настройки системы автоматического управления гидропередачей.

Учитывая температуру рабочей жидкости гидротрансформаторов 10, 11 и гидромуфты 12, повышается точность регулирования времени наполнения и опорожнения, что обеспечивает наименьшее изменение мощности на выходном валу и как следствие повышение к.п.д. гидропередачи.

Повышение к.п.д. гидропередачи во время переходного процесса подтверждается графиками (фиг. 2 и 3), полученными на основании расчета значений относительной мощности в зависимости от величины смещения процессов наполнения и опорожнения, применительно к тепловозу ТГМ6А:

,

где

N_B1 - мощность на вторичном валу гидропередачи в конце процесса переключения;

N_B2 - мощность на вторичном валу гидропередачи в течение процесса переключения;

t - время переходного процесса.

Величина смещения :

,

где

T - смещение времени относительно начала переходного процесса, с;

T - время переходного процесса, с.

На фиг. 2 представлены расчетные характеристики относительной мощности локомотива ТГМ6А во время переключения с гидротрансформатора 10 на гидротрансформатор 11 в зависимости от величины смещения процессов наполнения и опорожнения. Данные характеристики учитывают изменения удельного веса рабочей жидкости. Характеристики представлены для случая, во время которого процесс опорожнения запаздывает по отношению к наполнению. Зависимость 1 характеризует процесс переключения системы автоматического управления гидропередачей с одним датчиком температуры. Зависимость 2 характеризует процесс переключения системы автоматического управления гидропередачей с использованием четырех датчиков температуры.

Фиг. 3 демонстрирует изменение относительной мощности локомотива ТГМ6А во время переключения с гидротрансформатора 11 на гидромуфту 12 в зависимости от величины смещения процессов наполнения и опорожнения. Представленные характеристики учитывают изменения удельного веса рабочей жидкости. Характеристики представлены для случая, во время которого процесс опорожнения запаздывает по отношению к наполнению. Зависимость 1 характеризует процесс переключения системы автоматического управления гидропередачей с одним датчиком температуры. Зависимость 2 характеризует процесс переключения системы автоматического управления гидропередачей с использованием четырех датчиков температуры.

Согласно представленным характеристикам использование дополнительных датчиков температуры рабочей жидкости позволяет точнее регулировать время наполнения и опорожнения гидротрансформаторов и гидромуфты и повысить к.п.д. гидропередачи во время переключения на 8-9%.

Система автоматического управления гидропередачей, содержащая питательный насос, соединенный через трубопровод с входом золотника управления, второй, третий входы которого соединены через трубопроводы соответственно с первым и вторым выходами управляющего распределителя, четвертый вход золотника управления соединен через клапан быстрого включения с третьим выходом управляющего распределителя посредством трубопроводов, два гидротрансформатора и гидромуфту, входы которых через соответствующие трубопроводы соединены с соответствующими выходами золотника управления, три регулируемых дросселя, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим распределителем, а оставшиеся три выхода соединены соответственно с первыми входами трех регулируемых дросселей, вторые входы которых соединены через трубопроводы с соответствующими выходами гидротрансформаторов и гидромуфты, выходы трех регулируемых дросселей соединены соответственно с пятым, шестым входами золотника управления и входом гидропередачи, датчик температуры, расположенный на трубопроводе, соединяющем питательный насос и золотник управления, выход которого соединен с первым входом блока управления, отличающаяся тем, что дополнительно содержит три датчика температуры, каждый из которых расположен на соответствующем трубопроводе, соединяющих три регулируемых дросселя соответственно с двумя гидротрансформаторами и гидромуфтой, выходы которых соединены со вторым, третьим и четвертым входами блока управления.

РИСУНКИ