Патент на изобретение №2183162
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ТРАКТОР
(57) Реферат: Изобретение относится к области машиностроения. Торцевой уплотняющий элемент гидромашины содержит упругие уплотнительные кольца, расположенные в полостях. Полости выполнены на тыльной поверхности уплотняющего элемента и соединены отверстиями с уплотняющей поверхностью. Технический результат – повышение работоспособности торцевых и радиальных уплотняющих элементов гидромашин при высоких давлениях. 12 з.п. ф-лы, 26 ил. Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к производству промышленных тракторов, танков, экскаваторов, вездеходов и транспортных средств высокой проходимости с гидростатической трансмиссией. Известен гидроходопреобразователь транспортного средство, содержащий двигатель, многопозиционный гидрораспределитель, многосекционную гидромашину (см. патент РФ 2114012, В 60 К 17/10, 27.06.98). Известно мотор-колесо, имеющее гидромашину со статором, соединенным с осью, с каналами дренажа, подвода и отвода рабочей среды, размещенным в корпусе-роторе, ступицы которого опираются посредством подшипников на ось, и с тормозным фрикционным устройством (см. патент РФ 2114011, В 60 К 7/00, 27.06.98). Известен гидроприводной ведущий мост, содержащий ведущие колеса с осями, оснащенный гидромашинами с центральными ведущими шестернями-роторами и размещенными вокруг их в корпусе шестернями-отсекателями (см. патент РФ 2115567, В 60 К 17/14, 20.07.98). Недостатком известных устройств является большая металлоемкость, большие габариты гидромашин и, самое главное, малые крутящие моменты ведущих колос. Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются транспортное средство “Супермобиль”, содержащее гидромашину питания гидросистемы, основные и вспомогательные мотор-колеса и мотор-звездочки с корпусами, ступицы которых через подшипники опираются на ось, гидромашины с осями-статорами, с уплотняемыми поверхностями, расположенными внутри корпусов-роторов с внутренними шестернями, с шестернями оси-статора, расположенными на его периферии, с торцевыми и радиальными уплотняющими элементами гидромашин, с отверстиями, сообщающими уплотняющие поверхности с тыльными, контактирующими с упругим элементом, и цилиндры аккумуляторов (см. заявку РФ 98106905, 20 (006871), В 60 К 17/14, от 7 апреля 1998 г.). Недостатками известного транспортного средства являются малый крутящий момент ведущих мотор-звездочек и мотор-колес, пульсация давления шестеренных гидромашин, низкий КПД из-за неуравновешенности шестерен статора от торцевого давления рабочей среды, из-за отклонения прямолинейности профиля зуба при изготовлении, из-за отсутствия фиксаторов радиально-упорных подшипников; гидромашин, отсутствие места для емких цилиндров гидроаккумуляторов; неработоспособность торцевых и радиальных уплотняющих элементов при высоких, более 20 МПа, давлениях. А также известны: гидромашина, содержащая торцевые уплотнения, состоящие из торцевых уплотняющих элементов, имеющих сквозные отверстия, сообщающие уплотняющие поверхности с их тыльными поверхностями, взаимодействующими с упругими элементами (см. патент РФ 2069798, F 04 C 2/344, 27.11.96 г.). Недостатком гидромашины является неработоспособность торцевых уплотняющих элементов из-за выдавливания упругих элементов при высоких, более 20 МПа, давлениях; транспортное средство, содержащее силовую, несущую раму с бампером (см. кн. “Трактор Т-130М”, Злотник М.И. и др., Москва, 1985 г., рис. 79, стр. 184); ведущие звездочки (рис. 80, стр. 135, поз. 1); масляные баки (рис. 102, стр. 167, поз. 1 и 10); топливный бак (рис. 92, стр. 150); движитель с гусеничной цепью (рис. 80, стр. 135, поз. 6). Недостатками транспортного средства являются: большая себестоимость из-за наличия механической трансмиссии, отсутствие гидроаккумулятора, сложный движитель. А также известны: транспортные средства, содержащие движитель, включающий гусеничную цепь, основные и вспомогательные ведущие звездочки и колеса, установленные на оси, соединенные с балансирами, с возможностью качания под действием натяжных элементов: силовых цилиндров, пружин или торсионных валов (см. патент США 406 8732, кл. 180-67, 1978 г. и патент Франции 1514404, кл. В 62а, 1967 г.). Недостатком которых является сложный движитель. В основу изобретения положена техническая задача: создать такое транспортное средство, у которого бы при небольших типоразмерах гидромашин ведущие мотор-звездочки и мотор-колеса имели бы большой крутящий момент; повысить коэффициент полезного действия гидромашин; повысить работоспособность торцевых и радиальных уплотняющих элементов гидромашин при высоких, до 50 МПа, давлениях; устранить пульсацию давления у шестеренных гидромашин; упростить движитель; создать компактность компоновки емких гидроаккумуляторов, масляных и топливного баков. Поставленная задача решается тем, что для увеличения крутящего момента, согласно пп. 3 и 4, ведущие мотор-звездочки и мотор-колеса оснащены гидромашинами, расположенными вокруг своих осей, оси-статоры которых соединены кронштейнами с осью ведущих мотор-звездочек и мотор-колес, а корпусы-роторы гидромашин выполнены с наружными зубьями и входят в зацепление с зубьями корпусов мотор-звездочек и мотор-колес, которые могут быть дополнительно оснащены муфтами сцепления; для повышения работоспособности торцевых уплотняющих элементов при высоких, более 20 МПа, давлениях, согласно пп.1 и 2, они снабжены упругими уплотнительными кольцами, расположенными в полостях, выполненных на их тыльных поверхностях, соединенных отверстиями с уплотняющей поверхностью, и дополнительно содержат поршни, контактирующие с упругими уплотнительными кольцами, входящие в цилиндры, выполненные в продолжение полостей для упругих уплотнительных колец; с целью повышения работоспособности радиального (уплотнения) уплотняющего элемента гидромашины, согласно п.5, он снабжен пластинами, расположенными в поперечных пазах на его тыльной поверхности и одновременно в соответствующих пазах статора; с целью повышения КПД гидромашин, согласно пп. 6, 7 и 8, шестерни статора уравновешены от сил торцевого давления рабочей среды выполнением разгрузочных канавок; для лучшего контакта зубья шестерен статора выполнены из более упругого материала, из капрона или фторопласта, а для фиксации корпусы-роторы гидромашин относительно оси-статора гидромашины оснащены регулируемыми упорами для радиально-упорных подшипников; с целью улучшения компоновки цилиндров гидроаккумуляторов они соединены между собой и дополнительно выполняют роль силовой, несущей рамы; для упрощения движителя, согласно п.10, крайние, основные и вспомогательные мотор-звездочки, установленные на осях, соединенных с балансирами, выполнены с возможностью качания в противоположных направлениях, в распор гусеничной цепи; для устранения пульсации давления шестеренных гидромашин, согласно п. 11, шестерни статора смещены относительно друг друга или количество зубьев внутренней шестерни корпуса-ротора выполнено нечетным числом; с целью передачи среды управления из оси ведущих мотор-звездочек и мотор-колес муфтам сцепления они снабжены переходником высокого давления; с целью упрощения технологии изготовления торцевого уплотнения отдельно изготавливают блок цилиндров или цилиндры из тонкостенных трубочек и соединяют их с тыльной поверхностью торцевого уплотняющего элемента клеем, пайкой или контактной сваркой. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид супертрактора; на фиг.2 – разрез А-А, разрез основной ведущей мотор-звездочки; на фиг.3 – разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 – вариант ведущей мотор-звездочки с червячным зацеплением гидромашин в корпусе; на фиг.5 – разрез В-В на фиг.4; на фиг.6 – разрез Г-Г на фиг.1, разрез вспомогательной ведущей мотор-звездочки с муфтой сцепления; на фиг.7, 8, 9 и 10 – торцевой уплотняющий элемент в масштабе М 10:1; на фиг.11, 12, 13, 14 и 15 – радиальный уплотняющий элемент в М 10:1; на фиг.16 – силовая, несущая рама, разрез М-М на фиг. 1; на фиг.17, 16 и 19 – шестерня оси-статора гидромашин; на фиг.20, 21, 22 и 23 – варианты изготовления торцевого уплотняющего элемента; на фиг. 24 – вариант силовой, несущей рамы колесного транспортного средства; на фиг. 25 и 26 – графики пульсации давления шестеренных гидромашин. Трактор содержит: силовую, несущую раму 1 с бампером 2, гусеничную цепь 3, цилиндры гидроаккумуляторов 4, баки масляный 5 и топливный 6, основные 7 и вспомог ательные ведущие мотор-звездочки 8, мотор-колеса 9 с корпусами 10, ступицы 11 которых через подшипники 12 опираются на оси 13, соединенные с балансирами 14, с возможностью качания под действием натяжных элементов 15, гидромашины 16 с каналами подвода 17 и отвода рабочей среды 16, с осями-статорами 19, содержащими на периферии шестерни 20, размещенными в корпусах-роторах 21 с внутренними шестернями 22, с крышками 23, с радиально-упорными подшипниками 24, с торцевыми 25 и радиальными уплотняющими элементами 26 шестерни 20 и 27 внутренней шестерни 22 с отверстиями 28, соединяющими уплотняемые 29 и уплотняющие поверхности 30 с тыльными 31 и с упругими уплотнительными элементами 32. Отличительной особенностью является то, что торцевой уплотняющий элемент 25 (см. фиг. 7 и 8) гидромашин 16 содержит упругие уплотнительные кольца 33, расположенные в полостях 34, выполненных на его тыльной поверхности 31, соединенных отверстиями 28 с уплотняющей поверхностью 30; торцевой уплотняющий элемент 25 дополнительно содержит поршни 35 (см. фиг. 9 и 10), контактирующие с упругими уплотнительными кольцами 33, входящие в цилиндры 36, выполненные в продолжение полостей 34; ведущие мотор-звездочки 7 и 8, мотор-колеса 9 (см. фиг.2, 3, 4, 5 и 6) содержат внутри корпусов 10, выполненных с внутренними зубьями 37, расположенные вокруг своих осей 13 гидромашины 16, оси-статоры 19 которых соединены кронштейнами 38 с осями 13, а корпусы-роторы 21 выполнены с наружными зубьями 39 или червячной резьбой 40 и входят во внутреннее зацепление с зубьями 37 корпуса 10; корпусы 10 (см. фиг.6) могут содержать зубчатое кольцо 41, входящее в зацепление с корпусами-роторами 21 гидромашин 16, и муфту сцепления 42, включающую в себя блокирующие фрикционные диски 43, соединенные наружными зубьями 44 с корпусом 10, и блокируемые фрикционные диски 45, соединенные внутренними зубьями 46 с зубчатым кольцом 41, силовые, кольцевые гидроцилиндры 47 муфты сцепления 42, упругий элемент 48, расположенный между блокирующими 43 и блокируемыми фрикционными дисками 45; радиальные уплотняющие элементы 26 и 27 гидромашин 16 (см. фиг.11, 12, 13, 14 и 15) с отверстиями 28 снабжены пластинами 49, расположенными в поперечных пазах 50 и одновременно в пазах 51 оси-статора 19, выполненными с центрирующими выступами 52, входящими в пазы 53, и штифтами 54, радиальный уплотняющий элемент 27 внутренней шестерни 22 корпуса-ротора 21 содержит упругий элемент 55, а радиальный уплотняющий элемент 26 шестерни 20 оси-статора 19 выполнен с натягом; торцы 56 (см. фиг.17, 18 и 19) шестерен 20 оси-статора 19 имеют разгрузочные канавки 57, соединенные между собой отверстиями 58; каркас 59 и торцы 56 шестерен 20 выполнены из металла, а зубья 60 – из пластмассы; гидромашины 16 снабжены регулируемыми упорами 61 (см. фиг.2) радиально-упорных подшипников 24; силовая, несущая рама 1 (см. фиг.16 и 24) выполнена из цилиндров гидроаккумуляторов 4, соединенных между собой бампером 2 и перемычками 62, а также может дополнительно содержать цилиндры 63 и 64 масляного 5 и топливного 6 баков; ведущие мотор-звездочки 7 и 6 и мотор-колеса 9 (см. фиг.6) с муфтами сцепления 42 содержат переходник высокого давления 65, состоящий из фиксатора от проворота 66, уплотнительного кольца 67, профилированного кольца 68, размещенного в кольцевой канавке 69, выполненной в крышке 70 ступицы 11 корпуса 10, упорную пружину 71 и канал подвода среды управления 72; с целью упрощения изготовления торцевого уплотняющего элемента, как варианты, отдельно изготавливают блок цилиндров 73 (см. фиг. 20, 21, 22 и 23) или цилиндры 74, после чего соединяют их с тыльной поверхностью 31 торцевого уплотняющего элемента 25. Трактор работает следующим образом. При подаче среды управления через переходник 65 (см. фиг.6) и канал подвода среды управления 72 в силовые, кольцевые гидроцилиндры 47 муфты сцепления 42, сжимаются упругие элементы 48, блокирующие 43, соединенные наружными зубьями 44 с корпусом 10 вспомогательных ведущих мотор-звездочек 8 и мотор-колес 9 и блокируемые фрикционные диски 45, соединенные внутренними зубьями 46 с зубчатым кольцом 41, вводятся во фрикционное сцепление; трактор становится полноприводным; рабочая среда от гидромашины питания гидросистемы, например, аксиально-поршневой, бесступенчато-регулируемой в полном диапазоне рабочего объема, начиная с нулевого, реверсивной и обратимой, мобильного исполнения с электрогидравлическими системами управления, хорошо поддающимися автоматизации (на чертеже не указана), по каналу подвода 17 подается в гидромашины 16 (см. фиг.1, 2, 3, 4, 5 и 6), оси-статоры 19 которых соединены кронштейнами 38 с осями 13, корпусы-роторы 21 наружными зубьями 39 или червячной резьбой 40 через внутренние зубья 37 корпуса 10 и зубчатое кольцо 41 пытаются вращать основные и вспомогательные мотор-звездочки 7 и 8 и мотор-колеса 9; если крутящего момента недостаточно, чтобы супертрактор сдвинуть с места, то снижается давление среды управления во вспомогательных ведущих мотор-звездочках 8 и муфты сцепления 42 начинают работать в режиме скольжения блокирующих 43 относительно блокируемых фрикционных дисков 45, полностью реализуя мощность двигателя внутреннего сгорания (на чертеже не указан) и супертрактор страгивается с мecтa; при наборе скорости повышается давление среды управления и муфты сцепления 42, во вспомогательных ведущих мотор-звездочках 8, начинают работать в режиме фрикционного сцепления; для изменения скорости передвижения, в зависимости от нагрузки, последовательно выключаются муфты сцепления 42 вспомогательных мотор-звездочек 8 или мотор-колес 9 и прекращается подача рабочей среды к их гидромашинам 16, вспомогательные мотор-звездочки 8 или мотор-колеса 9 переходят в режим свободного качения или наоборот последовательно включаются; для торможения, уменьшается подача рабочей среды гидромашиной питания, гидросистемы; при экстренном торможении гидромашина питания гидросистемы переводится в нулевой диапазон рабочего объема, для движения назад, изменяется направление потока рабочей среды на обратный через канал 18; торцевой уплотняющий элемент 25 (см. фиг.7, 8, 9 и 10) работает следующим образом: рабочая среда по отверстиям 23 передается в полости 34, выполненные на его тыльной поверхности 31 и уравновешивает его от своего давления; упругие уплотнительные кольца 33 и поршни 35, входящие в цилиндры 36, предотвращают перетекание рабочей среды между тыльной поверхностью 31 и крышкой 23 корпуса-ротора 21; упругие уплотнительные кольца 33 и упругий уплотнительный элемент 32 обеспечивают прижим уплотняющей поверхности 30 к уплотняемой поверхности 29 и предотвращают перетекание рабочей среды между ними; радиальные уплотняющие элементы 26 и 27 (см. фиг.11, 13, 14 и 15, 12) работают следующим образом: рабочая среда по отверстиям 28 передается на тыльные поверхности 31 и уравновешивает их от своего давления, пластины 49, расположенные в поперечных пазах 50 и одновременно в пазах 51 оси-статора 19 предотвращают перетекание рабочей среды между тыльной поверхностью 31 и осью-статора 19; упругий элемент 55 радиального уплотняющего элемента 27 и натяг радиального уплотняющего элемента 26 обеспечивают прижим уплотняющей поверхности 30 к уплотняемой поверхности 29 и предотвращают перетекание рабочей среды между ними; штифты 54 предотвращают смещение радиальных уплотняющих элементов 26 и 27 относительно оси-статора 19; центрирующие выступы 52, входящие в продольные пазы 53, предотвращают смещение пластин 49 относительно оси-статора 19, смещение шестерен 20 на угол, соответствующий половине шага зацепления, или выполнение внутренних шестерен 22 корпусов-роторов 21 с нечетным числом зубьев позволяют уменьшить пульсацию давления (см. фиг. 25 и 26); выполнение торцов 56 шестерен 20 (см. фиг.17, 18 и 19) оси-статора 19 с разгрузочными канавками 57, соединенных между собой отверстиями 58, позволяет снизить торцевое давление рабочей среды; выполнение зубьев 60 шестерен 20 из пластмассы обеспечивает лучший контакт их с зубьями внутренних шестерен 22 корпусов-роторов 21, а выполнение каркаса 59 и торцов 56 из металла, например титанового сплава, позволяет обеспечить прочность шестерен 20, снабжение гидромашин 16 регулируемыми упорами 61 (см. фиг.21) радиально-упорных подшипников 24 позволяет сцентрировать корпус-ротор 21 относительно оси-статора 19, выполнение силовой несущей рамы 1 (см. фиг.16 и 24) из цилиндров гидроаккумуляторов 4, соединенных между собой бампером 2 и перемычками 62 и дополнительно из цилиндров 63 и 64 масляного бака 5 и топливного бака 6, позволяет обеспечить компактность размещения этих агрегатов и придать им двойное значение в работе; выполнение крайних основных ведущих 7 и вспомогательных мотор-звездочек 8 (см. фиг.1), установленных на осях 13, соединенных с балансирами 14, с возможностью качания, под действием натяжных элементов 15, в противоположных направлениях, в распор гусеничной цепи 3, обеспечивает натяжение гусеничной цепи 3 и амортизацию при движении вперед и назад; переходник высокого давления 65 (см. фиг.6), состоящий из фиксатора от проворота 66, уплотнительного кольца 67, профилированного кольца 68, размещенного в кольцевой канавке 69, выполненной в крышке 70 ступиц 11, корпуса 10, поджатый пружиной 71, обеспечивает передачу среды управления из оси 13 в канал подвода среды управления 72; для стабильной работы гидросистемы трактор оснащен вспомогательными системами гидроавтоматики, фильтрации, подпитки, охлаждения и др. (на чертежах не указаны), изготовление блока цилиндров 73 или цилиндров 74 с последующим соединением их с тыльной поверхностью 31 торцового уплотняющего элемента 25 позволяет упростить технологию изготовления торцевого уплотнения. Использование торцевых и радиальных уплотняющих элементов данной конструкции позволяет развивать в гидросистеме давление до 50 МПа, что обеспечивает требуемую (и достаточно высокую) энергоемкость трансмиссии и приводит к уменьшению расходов рабочей среды в магистралях; расположение гидромашин вокруг осей ведущих мотор-звездочек и мотор-колес позволяет передавать крутящий момент с передаточным отношением J=3, а выполнение зубчатого зацепления в виде червячной передачи позволяет передавать крутящий момент с передаточным отношением до J= 300, что очень эффективно использовать во вспомогательных мотор-звездочках для трогания с места и разгона трактора. Конструкция может быть применена в танках, промышленных тракторах, экскаваторах и даже в грузовых автомобилях. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 25.08.2003
Извещение опубликовано: 10.01.2005 БИ: 01/2005
|
||||||||||||||||||||||||||