Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4018
.pdf
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB247540A
[]
Полная спецификация. Усовершенствования локомотивов с двигателями внутреннего сгорания или
относящиеся к ним.
Мы, Уильям Бибдмор (лорд Инвер-Нэрн), подданный Великобритании (частично правопреемник Алана
Эрнеста Леофрика Чорлтона, кавалера ордена Британской империи), и Алан Эрнест Леофрик Чорлтон,
кавалер ордена Британской империи, подданный Великобритании, оба проживающие по адресу:
Виктория-стрит, 36, Вестминстер, Лондон, юго-запад 1, настоящим заявляем о характере данного изобретения
и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к железнодорожным локомотивам, приводимым в движение двигателями
внутреннего сгорания, работающими на тяжелом топливе, и имеет своей основной целью создание такой
комбинации приводных и трансмиссионных элементов, которая позволит создавать локомотивы большой
мощности таким образом, чтобы они эффективно выполняли свою работу и могли управляться одной
бригадой.
В локомотиве с двигателем внутреннего сгорания, согласно настоящему изобретению, мощность передается
от двигателя внутреннего сгорания через планетарный редуктор с регулируемой скоростью вращения,
управляемый пластинчатыми муфтами, и через конический реверсивный механизм к комплекту соединенных
колес, при этом предусмотрена система нейтрального давления для управления пластинчатыми муфтами
редуктора.
Для достижения очень высокой мощности без превышения пределов размеров, установленных габаритами
погрузки, трансмиссионная система может быть дублирована с использованием одного двигателя
внутреннего сгорания, или же могут быть использованы два или более локомотивных агрегата, каждый из
которых имеет свой собственный двигатель внутреннего сгорания и трансмиссионную систему; последний
вариант обеспечивает большую гибкость в выборе колесной базы.
В любом случае, пластинчатые муфты всех шестерен одновременно управляются системой гидравлического
давления.
Поскольку важно, чтобы система трансмиссии позволяла локомотиву двигаться в любом направлении со
скоростями, изменяющимися в широких пределах, и при этом была способна выдерживать значительные
нагрузки, возникающие из-за передаваемой высокой мощности, предпочтительно использовать планетарную
зубчатую передачу переменного тока типа, описанного в предыдущей заявке на британский патент № 236 545,
при этом механизм реверсирования с конической передачей предпочтительно включает в себя коническое
колесо, приводимое в движение зубчатой передачей, поперечный вал, оперативно соединенный с опорными
колесами, и две конические шестерни, жестко закрепленные на поперечном валу, который может
перемещаться в осевом направлении, так что любая из шестерен может быть приведена в зацепление с
коническим колесом.
Также важно свести к минимуму риск повреждения деталей локомотива в результате неправильной
эксплуатации и чрезмерных нагрузок, вызванных, например, перегрузками и внезапными ударами. Для этой
цели используется система гидравлического давления, подобная той, что описана в предыдущих заявках на
британские патенты №№ 10.00, поданных заявителями.
245, 425 и предпочтительно используется 245426 вместе с устройством ограничения крутящего момента,
являющимся предметом предыдущей заявки заявителей на британский патент № 243707.
На прилагаемых чертежах.
Рисунок 1 представляет собой схематическое общее изображение предпочтительной компоновки локомотива
согласно изобретению, рисунок 2 — разрез предпочтительной формы планетарного редуктора с
регулируемой скоростью.
На рисунке 3 представлен разрез предпочтительного типа механизма реверсирования конической шестерни.
На рисунках 4 и 5 представлены, соответственно, центральный разрез и вид с торца защитного устройства,
используемого в системе передачи.
На рисунке 6 представлена общая схема одной из форм системы регулирования давления жидкости.
Рисунок 7 представляет собой фрагмент по линии 7-7 части рисунка 6.
На рисунках 8-12 показаны детали другой части рисунка 6, а рисунки 13 и 14 представляют собой виды,
аналогичные рисунку 1, альтернативных конфигураций, с помощью которых можно получить более высокую
мощность.
На рисунке 1 рама локомотива обозначена цепной линией в точке А. Внутри этой рамы установлен двигатель
внутреннего сгорания типа A1 или V-образный двигатель, работающий на мазуте. Этот двигатель Al приводит
в движение вал A, другой конец которого соединен с защитным устройством, обозначенным буквой B. Это
устройство B подробно показано на рисунках 4 и 5 и будет подробно описано со ссылкой на эти рисунки. От
устройства B промежуточный вал A3 ведет к планетарному редуктору с регулируемой скоростью,
заключенному в корпус C, который также содержит механизм реверсирования конической передачи.
Механизм переключения передач и реверсивный механизм будут подробно описаны со ссылкой на рисунки 2
и 3. Привод передается через шестерни, являющиеся частью реверсивного механизма, и шестерни 13 к
зубчатым колесам Dl, установленным на поперечном валу D2. На концах этого вала D2 расположены
кривошипы D3, к каждому из которых шарнирно прикреплен один конец шатуна D4.
Каждый шатун D4 приводит в движение комплект ведущих колес D5, которые соединены между собой с
помощью кривошипов d6 и соединительных тяг D7. Регулировка скорости осуществляется с помощью
системы гидравлического давления, которая будет подробно описана (вместе с устройствами управления
реверсивным механизмом) со ссылкой на рисунки 6-12. Основные части системы гидродинамического
давления схематически показаны на рисунке 1, и эти части обозначены теми же буквами, что и на рисунке 6.
Предпочтительный вариант планетарного редуктора с регулируемой скоростью показан на рисунке 2 и
включает в себя приводной элемент E, установленный на конце вала A3, планетарную шестерню E1,
расположенную на валу E2, соосном с валом A3, кольцо Es и планетарные шестерни E4, вращающиеся на
втулке E5, окружающей вал E2, причем втулка E5 несет коническую шестерню F, которая образует приводной
элемент механизма реверсирования конической шестерни. Шестерня установлена внутри корпуса С, в
котором также находится механизм реверсирования. Управление редуктором осуществляется от системы
гидравлического давления с помощью четырех пластинчатых муфт GI G2 G3 G4, которые служат
соответственно для сцепления кольца E3 с закрепленным кронштейном E6, установленным на корпусе C,
кольца E3 с приводным элементом E, вала E с приводным элементом E и вала 19 ;'' с неподвижным
кронштейном E7, установленным на корпусе C. Каждая из муфт Gl G2 G3 G4 управляется плунжером G,
работающим внутри цилиндра G6, снабженного отверстиями G7 в его стенке. Эти порты G7 соединены с
жидкостной камерой G8.
Две жидкостные камеры G8 для сцеплений Gl и G4 расположены соответственно в неподвижных рейках E6 и
E7 и снабжаются рабочей жидкостью через трубы C1 и C4. Две другие жидкостные камеры GS для муфт G3
G= расположены внутри приводного элемента E и снабжаются жидкостью соответственно через каналы G G
внутри этого элемента. Два канала G9 GIO сообщаются соответственно с наружным и внутренним из двух
концентрических каналов G" G внутри вала A3, другие концы этих каналов G11 G12 сообщаются через
отверстия G13 Gl с двумя кольцевыми камерами E8 E9 в неподвижной втулке E10, окружающей вал A.
Жидкость подается в кольцевые камеры E8 и E9 соответственно из труб C3 и C2.
Таким образом, когда жидкость подается под давлением через трубы Cl C5, муфты GI G3 включаются, и
шестерня переходит в первое положение, в котором кольцо E3 остается неподвижным, а солнечное колесо El
прижимается к ведущему элементу E. Если давление на муфты Gl G3 сбрасывается и жидкость подается
через трубы c2 C4, шестерня переходит во второе положение, в котором кольцо E3 прижимается к ведущему
элементу E с помощью муфты G2, а солнечное колесо El прижимается к ведущему элементу E с помощью
муфты G4. В положении прямого привода муфты G2 и G3 зацепляются посредством муфт, подаваемых через
трубки 2Cl, так что кольцо E3 и солнечное колесо El одновременно прижимаются к ведущему элементу E.
Как уже упоминалось, корпус С, в который заключена шестерня, также содержит механизм реверсирования
конической шестерни. Этот механизм, часть которого показана в правой части рисунка 2, проиллюстрирован
на рисунке 3 и включает в себя поперечный вал Fl с двумя зубьями F2, к каждому из которых с помощью
болтов F3 прикреплена коническая шестерня F4 или F5 и прямозубое колесо F6. Вал Fl может перемещаться
в направлении своей длины, а две конические шестерни F4 и F5 расположены на таком расстоянии друг от
друга, что любая из них может быть приведена в зацепление с коническим колесом F при перемещении вала.
В показанном положении реверсивный механизм находится в нейтральном положении, при котором ни одна
из конических шестерен не зацепляется с колесом F. Цилиндрические колеса 6 служат для передачи привода
на шестерни D (рис. 1) и имеют такую ширину, чтобы зацепляться с этими шестернями на протяжении всего
осевого перемещения вала.
Механизм для осевого перемещения вала Fl включает в себя втулку F7, которая соединена с одним концом
вала посредством двойных упорных подшипников F8 и удерживается от вращения, оставаясь при этом
свободной для осевого перемещения вместе с валом. Втулка F7 имеет наружную резьбу для соединения с
гайкой FIO, на которой установлен червячный механизм F9. Червячное колесо F9 приводится в движение
посредством червяка H на валу IP. Таким образом, при вращении вала lI1 в одном направлении происходит
вращение гайки F10, что приводит к осевому перемещению втулки F и вала Fl, в результате чего коническая
шестерня F4 входит в зацепление с коническим колесом F.
Это соответствует положению привода вперед. Аналогичным образом, вращение вала E1 в другом
направлении переведет механизм в положение реверсивного привода, в котором коническая шестерня F5
входит в зацепление с коническим колесом F.
Могут использоваться и другие конструкции редукторов с регулируемой скоростью и реверсивных
механизмов, но следует отметить, что конкретные конструкции, изображенные на рисунках 2 и 3, специально
разработаны для того, чтобы выдерживать нагрузки, возникающие при передаче высоких мощностей. Таким
образом, использование пластинчатых муфт, допускающих переменную степень проскальзывания между
элементами муфты для управления передачей, а также использование конических шестерен, жестко
установленных на аксиально подвижном валу в механизме реверса, значительно повышает прочность
системы.
Однако желательно предусмотреть средства защиты трансмиссионной системы от чрезмерных нагрузок,
возникающих, например, в результате перегрузок или внезапных ударов, и с этой целью в систему включено
устройство ограничения крутящего момента. Данное устройство обозначено буквой B на рисунке 1 и подробно
показано на рисунках 4 и 5. Устройство включает в себя два соосных колеса 1D, соединенных между собой
пружинами K2 и установленных соответственно на приводном валу 2 и промежуточном валу A3, ведущем к
редуктору с регулируемой скоростью.
На шпинделях 4, закрепленных в колесе K, установлены планетарные шестерни E; аналогичный набор
планетарных шестерен 195 установлен на шпинделях K6, закрепленных в колесе KI. Оба набора планетарных
шестерен E3 E' зацепляются с общим солнечным колесом 117, которое свободно вращается на ступице K8
колеса K1. Зубчатое кольцо g3 зацепляется с шестернями планетарных шестерен E3 и крепится к
неподвижному кронштейну K10, в то время как другие шестерни планетарных шестерен K5 зацепляются со
вторым зубчатым кольцом E, закрепленным на рычаге li12, соединенном с его внешней стороны посредством
звена K13 с одним из рычагов K14, шарнирно закрепленных в точке K15, причем другой рычаг этого рычага
K14 служит для управления клапаном B1. Будет видно, что изменения передаваемого крутящего момента
вызовут относительное вращение между колесами K и K1, что, в свою очередь, вызовет движение рычага E
из-за дифференциального устройства механизма.
Клапан Bl управляет предохранительным каналом B3 в системе гидравлического давления и представляет
собой поршневой клапан L, снабженный рядом портов Ll L2 L3 L-1 L5, которые совпадают с портами t6 L7 в
цилиндре Bl. Порты Ll L2 LB L4 L5 имеют различные размеры и поочередно совпадают с портами L6 L7 при
перемещении клапана. Порт L1 совпадает с портами L6 и L7, когда колеса K1 находятся в положении
нулевого крутящего момента; размер этого порта позволяет лишь частично сбросить давление жидкости.
Таким образом, когда локомотив находится в состоянии покоя, поршень L будет находиться в показанном
положении, а при необходимости запуска локомотива через него проходит определенное давление жидкости
для привода механизма (способом, который будет описан позже). Это давление достаточно для частичного
включения пластинчатых муфт, при этом допускается определенное проскальзывание между отдельными
пластинами муфты. Это частичное зацепление позволяет передавать относительно небольшой крутящий
момент, который, в свою очередь, вызывает небольшое относительное вращение между колесами K E1, что
перемещает поршневой клапан L до тех пор, пока порт LR не окажется в одной точке с портами L''I/.
Диаметр этого отверстия L меньше, чем диаметр отверстия Ll, и, следовательно, давление жидкости
снижается меньше, поэтому муфты шестерни зацепляются несколько плотнее. Это дополнительное
зацепление позволяет передавать еще больший крутящий момент, и, как следствие, дальнейшее
относительное вращение колес K K1 приводит к тому, что еще меньший порт L3 оказывается в одной точке с
портами L6 L7. Таким образом, степень зацепления пластин муфт еще больше увеличивается с
соответствующим увеличением крутящего момента, пока, наконец, поршень L не переместится достаточно
далеко, чтобы полностью закрыть отверстия LG II7, и муфты не окажутся под полным давлением. Как видно,
при такой конструкции обеспечивается постепенное и плавное включение сцеплений. Если локомотив
подвергается перегрузке или внезапному удару, вызывающему резкое увеличение крутящего момента сверх
заданного максимального значения, поршневой клапан L переместится до тех пор, пока порт L4 не совпадет с
портами L6 17. Этот порт L4 имеет полный диаметр и обеспечивает полное сброс давления жидкости в
системе, тем самым разъединяя любые муфты шестерни, которые могут быть включены, и отключая
шестерню.
Если же, наоборот, крутящий момент обратный из-за стремления вала A3 вращать вал A2, то колесо K1
обгоняет колесо K, и если этот обратный крутящий момент превышает заданный предел, поршневой клапан L
будет перемещаться до тех пор, пока порт L не совпадет с портами LG Ul, тем самым снова сбрасывая
давление жидкости в системе и отключая шестерню.
Далее будет описано общее устройство системы регулирования давления жидкости, показанное на рисунке 6,
а также частично на рисунке 1. Поршневой насос М забирает жидкость из резервуара М через трубу 312 и
всасывающий клапан М3 и подает ее под давлением мимо нагнетательного клапана 3t4 в трубу М5, ведущую
к цилиндру AI6, который является частью устройства регулирования давления. Внутри этого цилиндра hI6
находится подпружиненный поршень M7, который воздействует на шток M8, соединенный с всасывающим
клапаном M3. Если давление жидкости в трубе М5 превысит заданное значение, зависящее от натяжения
пружин, управляющих поршнем М7, этот поршень поднимется в своем цилиндре и откроет всасывающий
клапан М3. Пока клапан 3f3 остается открытым, подача жидкости через клапан M4 прекращается, и давление
в трубе M5 снова падает, в результате чего поршень M7 возвращается в нормальное положение, позволяя
закрыть всасывающий клапан 313.
Из цилиндра М6 жидкость подается под давлением по трубе М9 во внутренний канал N' поворотного клапана
N, вращающегося внутри корпуса N2.
Труба M9 также имеет три ответвления M10, M11, M12, из которых первое, M10, ведет к клапану BI,
управляемому устройством ограничения крутящего момента, а два других, M, ведут к клапанному устройству,
которое будет описано позже. Поворотный клапан N снабжен углублением N3, частично охватывающим
клапан, при этом канал N1 и углубление N3 взаимодействуют с отверстиями N4 и N5 в корпусе N2. Клапан N
имеет зубчатый сектор N6, взаимодействующий с зубчатой рейкой N', соединенной с поршнем N8, который
может перемещаться в цилиндре N9. Ремень N7 также соединен с некоторой частью механизма (не
показанного на рисунке) для приведения в действие тормозов локомотива и занимает показанное положение,
когда тормоза включены. В этом положении рабочая жидкость под давлением подается через канал N1 к
порту N4, а при отпускании затворов рейка N перемещается в верхнее положение и поворачивает клапан N до
тех пор, пока порт N4 не откроется через углубление N3 к предохранительному порту N5.
Порт N4 соединен с трубой Slo, которая ведет к устройству, предотвращающему поток жидкости через эту
трубу, за исключением случаев, когда локомотив находится в состоянии покоя.
Данное устройство состоит из поршневого насоса 0, приводимого в движение в соответствии со скоростью
движения локомотива. Насос 0 забирает жидкость из резервуара М1 через трубу 01 и всасывающий клапан 0-
и подает ее через напорный клапан 03 в камеру 04, из которой обводной канал 05 ведет обратно в резервуар
М1.
Давление, создаваемое в камере 04, воздействует на поршень O6, движущийся в цилиндре 0, против
действия пружины O8. Труба N10 ведет к отверстию O9 в стенке цилиндра. Это отверстие расположено
напротив выходного отверстия 0'", которое сообщается с трубным валом. Поршень 06 имеет кольцевое
углубление 012, которое совпадает с двумя отверстиями 0*'0, когда локомотив находится в состоянии покоя.
Таким образом, как только локомотив начнет движение, насос 0 будет подавать жидкость под давлением в
камеру 04, это давление будет поднимать поршень O6 и перекрывать сообщение между портами O9 и O10.
Жидкость будет медленно просачиваться через проходной канал O5, и по мере увеличения скорости
локомотива жидкость будет проталкиваться через этот проходной канал с возрастающей скоростью.
Давление пружины 08 и поперечное сечение обводного канала таковы, что даже очень медленное движение
локомотива будет достаточным для подъема поршня 06 и закрытия отверстий O9. Когда скорость движения
локомотива падает, давление в камере O4 также падает, пока, наконец, когда локомотив практически
остановится, углубление 012 не откроет сообщение между отверстиями O9 и O10 и не позволит жидкости
пройти в трубу Oi.
Труба O11, от которой отходит ответвление 013, ведущее в цилиндр N9, соединяется с блокировочным
устройством механизма реверсирования. Описанный выше механизм приводится в действие с помощью
червяка H на валу HI. Этот вал Hl вращается с помощью маховика H либо напрямую, как показано на рисунке
6, либо через коническую зубчатую передачу H3 H4, как показано на рисунке 1. Маховик H2 несет шестерню
H5, зацепляющуюся с зубчатым колесом H6, ступица которого имеет внутреннюю резьбу для соединения с
резьбовым концом стержня H7. Шток IF имеет три отверстия H8 H9 H10, одно из которых предназначено для
размещения стопорного штифта P, установленного на поршне PI, который перемещается в цилиндре P против
действия пружины P3 под действием давления в камере 1, в которую открывается труба O11. Шток H также
несет поршень P', который может перемещаться в цилиндре I''i и удерживается от вращения с помощью
шпонки P7 (см. рисунок 7). Поршень P5 имеет три расположенных соответствующим образом внутренних
канала P8, P9, P10, один из которых сходится одним концом с углублением P11 в стенке цилиндра,
сообщающимся с камерой P4.
В показанном положении (соответствующем нейтральному положению реверсивного механизма) канал PI
совпадает с углублением Ill, а его другой конец совпадает с концом трубы pl3. Когда поршень P''
перемещается вправо, а штифт P находится в отверстии H8, канал P8 соединяет углубление P11 с трубой pl2,
и соответствующее перемещение влево приводит канал P10 в соответствие с углублением Pll и концом трубы
P14.
Эти два положения соответствуют положениям переднего и заднего хода механизма реверса соответственно.
Другие концы труб pl2 P13 P'4 управляются реверсивным клапаном, описание которого будет приведено
позже.
Таким образом, если механизм реверса находится в нейтральном положении, а локомотив стоит на месте с
нажатыми тормозами, жидкость проталкивается через трубу Oll и попадает в камеру P4, которая сообщается с
трубой t13 через проход P9. Если другой конец этой трубы P'3 закрыт, то механизм поднимет поршень Pl в
цилиндре P2, тем самым извлекая штифт P из отверстия I39, с которым он находится в зацеплении. Теперь
стержень H7 может свободно перемещаться, а маховик Ess i8 поворачивается, чтобы перевести механизм
реверса в положение движения вперед (или назад). Это позволяет расположить отверстие IF (или Hl) под
штифтом P, а также проход P8 (или plO) в соответствии с углублением P11 и концом трубы P12 (или Plus). К
этому моменту, как будет объяснено позже, другой конец трубы P12 (или P14) открыт для сброса давления, и,
следовательно, давление в камере P4 будет сброшено, а поршень PI опустится, вставив штифт P в отверстие
H8 (или H10).
Следует отметить, что когда жидкость проходит через трубу Oll, поднимая поршень Pl, она также будет
поступать в вал N9 и удерживать поршень N8 в его самом нижнем положении. Это предотвращает отпускание
тормозов локомотива до тех пор, пока не сбросится давление в трубе O11, то есть до полного срабатывания
механизма реверса. Следует также отметить, что жидкость не может поступать в трубу O11 для работы
механизма реверса до тех пор, пока не будут задействованы тормоза (для того, чтобы привести проход N в
соответствие с проходом N4) и пока локомотив не остановится.
Теперь вернёмся к трубе подачи жидкости М9. Следует помнить, что эта труба снабжена двумя
ответвлениями М11 и М12.
Эти трубы ведут к устройству, которое автоматически регулирует подачу жидкости для работы редуктора с
регулируемой скоростью в соответствии со скоростью движения локомотива. Данное устройство включает в
себя ступенчатый цилиндрический корпус клапана Q, к меньшему и большему концам Q1 и Q2 которого
жидкость подается соответственно через две трубы hlll и M1. Корпус Q также содержит в своей большей части
четыре порта q8, Q4, Q1, Q2, из которых первый, Q3, является предохранительным портом, а остальные три,
Q4, Q3, Q3, соединены с трубами Q7, Q1, Q9, которые служат соответственно для подачи жидкости к
редуктору для первого положения скорости, второго положения скорости и третьего положения скорости или
прямого привода. Внутри двух частей цилиндра Q находится ступенчатый поршень R, имеющий внутренний
канал RI, постоянно сообщающийся с предохранительным отверстием Q3. Большая часть поршня также
снабжена двумя кольцевыми углублениями R2 и R3, одно из которых, R2, постоянно сообщается с
внутренним каналом R1, а другое, R8, открыто к меньшему концу Ql цилиндра.
Канал R1 сообщается через отверстие R4 с большим концом Q2 цилиндра, и это отверстие управляется
пилотным клапаном I3', шток R которого соединен с одним из рычагов кривошипа R7 (см. рисунок 1).
Другая ветвь кривошипного рычага R7 входит в зацепление с муфтой Rg центробежного регулятора R, вал
которого приводится в движение в соответствии со скоростью движения локомотива с помощью, например,
зубчатой передачи R10, приводимой в движение от неведущего колеса R".
Таким образом, пока пилотный клапан R5 удерживает отверстие R4 закрытым, поршень R будет оставаться в
своем конечном положении (как показано на рисунке) благодаря разнице давлений на двух концах цилиндра
Q. В этом положении рабочая жидкость может протекать через углубление RD и отверстие Q4 в трубу Q7, что
соответствует первому положению скорости передачи. Если скорость движения увеличится, регулятор RD
воздействует на кривошипный рычаг R и немного отводит пилотный клапан R5. Это открывает отверстие R4 и
сбрасывает давление в большей части Q2 цилиндра, так что поршень R будет перемещаться вдоль цилиндра
под действием давления в меньшей части Q1 до тех пор, пока отверстие снова не закроется или почти не
закроется пилотным клапаном. Когда отверстие R4 слегка приоткрыто, будет существовать баланс давлений,
действующих на две стороны поршня, причем небольшая утечка через это отверстие будет как раз
достаточной, чтобы компенсировать нормальную разницу давлений на двух сторонах поршня.
Таким образом, по мере увеличения скорости локомотива поршень R будет следовать за пилотным клапаном
R и, в свою очередь, откроет порты Q5 и Q6, которые соответствуют положениям второй скорости и прямого
привода редуктора; два порта, не открытые для рабочей жидкости с меньшего конца цилиндра в любой
момент времени, находятся в сообщении с предохранительным портом Q3. Снижение скорости движения
приведет к закрытию отверстия R4 пилотным клапаном, и разница давлений вернет поршень в исходное
положение до восстановления баланса.
Таким образом, это устройство обеспечивает автоматическое управление подачей рабочей жидкости под
давлением к шестерне и работает совместно с распределительным клапаном с ручным управлением для
регулирования изменения скорости вращения шестерни. Этот распределительный клапан объединен в
единый блок с упомянутым выше реверсивным клапаном и подробно показан на рисунках 8-12, которые будут
описаны далее.
На рисунках 8 и 9 представлены, соответственно, центральный разрез и план двух клапанов, а на рисунках 10,
11 и 12 — горизонтальные разрезы по линиям 10-10, 11-11 и 12-12, соответственно, на рисунке 8. Для
большей ясности описания плоскость сечения на рисунке 8 изогнута и следует линиям 8-8, показанным на
рисунках 10, 11 и 12.
Сначала будет описано реверсивное вентилирование. Данный клапан включает в себя поворотный клапанный
элемент S1, расположенный внутри цилиндрического корпуса S. Корпус содержит три порта S2, S3, S4,
которые сообщаются соответственно с тремя трубами P12, P13, P14, а клапанный элемент S1 имеет проход
S, который одним концом совпадает с одним из портов S2, S3, S4.
На другом конце канал S5 открывается в углубление SE в клапанном элементе, причем это углубление всегда
сообщается с каналом S7 в корпусе. Этот проход S7 постоянно соединен с пунктом сброса воды, как будет
описано позже. Клапанный элемент S1 выступает через неподвижную крышку S8 цилиндра S и имеет на
своем конце реверсивный рычаг S9, посредством которого элемент S1 поворачивается. Этот рычаг S9
снабжен подпружиненным фиксатором S10, который входит в одну из трех выемок S11 и S12 на краю крышки
S8 в зависимости от того, находится ли клапанный элемент S1 в положении переднего привода, нейтральном
положении или положении заднего привода. Клапанный элемент S1 также имеет на стороне,
противоположной ручному рычагу S, плоскую пластину S14 с двумя отверстиями SI5 и S16. Эти отверстия
предназначены для соединения рычага реверса с рычагом переключения передач, как будет описано далее.
Распределительный клапан включает в себя поворотный клапанный элемент Т, расположенный внутри
цилиндрического корпуса 17, который выполнен заодно с корпусом S реверсивного клапана. Клапанный
элемент Т и корпус U снабжены рядом каналов и отверстий, расположенных в трех параллельных плоскостях;
сечения через эти плоскости показаны соответственно на рисунках 10, 11 и 12. В соединительном элементе U
содержится восемь портов, четыре из которых, если, если, если, если в плоскости рисунка 10, соединены с
четырьмя трубами Cl C2 C3 C4, ведущими к пластинчатым муфтам редуктора, причем порт If выдвинут вбок,
как показано на рисунке 10 в точке U5. Пятый порт If является предохранительным и расположен в плоскости
рисунка 12, в то время как остальные три порта U7 U8 U9 в плоскости рисунка 10 соответственно сообщаются
с тремя трубами Q7 Q8 Q9, ведущими от клапанного устройства Q. От портов T-1 U2 U3 U4 продольные
каналы It"IfIfIf ведут к еще четырем портам U14 U15 U16 U17, один из которых Uls расположен в плоскости
рисунка 12, а остальные три LT14'U'5 4 U15 If расположены в плоскости рисунка 11.
В плоскости рисунка 10 поворотный клапанный элемент Т снабжен тремя радиальными каналами T1, T3 и T3,
из которых первый канал T' предназначен для соединения с одним из портов If, If, If, тогда как два других
канала выборочно соединяются с портами If, If, IP и Tf в зависимости от положения клапанного элемента.
Клапан также снабжен в плоскости рисунка 11 тремя углублениями T4 T5 TG и в плоскости рисунка 12 ? с
углублением Т7 и проходом Т8, один конец которого открывается в углубление Т7.
Углубление Т7 постоянно открыто в сторону предохранительного отверстия r5 и имеет такую длину, чтобы
совпадать с проходом S7 от реверсивного клапана. Все ниши T4, T5, T6 соединены с нишей T7 продольными
проходами T9, T10, T11 (последнее отверстие ведет в конец прохода T), а не непосредственно в нишу T7.
В нейтральном положении, показанном на рисунке, канал T не совпадает ни с одним из портов подачи
рабочей жидкости под давлением U7 U8 U9, а все четыре порта подачи U1 U2 U3 U4 открыты для сброса
давления соответственно через каналы U10 U14 T6 T11 T8 T7 U6, U11 U15 T4 T9 T7 U6, U12 U16 T7 U6, U13
U17 T6 T11 T8 TU U6. При повороте клапана на один шаг против часовой стрелки каналы занимают
положение, соответствующее первому положению шестерни.
Теперь порт подачи If соединен через проходы T1 T3 T с портами доставки F1 F3, при этом соединения от этих
двух портов к порту сброса IP разорваны, в то время как порты U2 IP остаются открытыми для сброса. Во
втором скоростном положении порт питания IP соединен с портами подачи Tj2 FA (первый — через
удлинительный IP), а предохранительные соединения с этими двумя портами разрываются, в то время как
новое соединение с предохранительным клапаном для портов IP устанавливается соответственно через
углубление T5, соединенное с портом 4, и через проход T8, соединенный с портом F16. В положении прямого
привода порт подачи IP соединен с портами подачи U2 и U3. При этом оба порта U2 и IP открыты для сброса
давления через углубление T5.
Клапанный элемент Т выступает через закрепленную крышку V на корпусе 17 и несет пластину VI, на которой
установлен ручной рычаг V2. Этот рычаг переключения передач V2 имеет подпружиненный фиксатор,
обозначенный как V3, и расположен аналогично фиксатору SIO в рычаге реверса S9, при этом фиксатор V3
входит в одну из четырех выемок Vi V5 V6 V7 на краю крышки V, тем самым надежно удерживая элемент T в
четырех рабочих положениях, как описано выше.
Между рычагом переключения передач V2 и рычагом реверса S9 предусмотрена механическая блокировка.
Это устройство состоит из штифта Vs, проходящего через отверстие V9 в крышке V и прижимаемого пружиной
VIO к пластине S14, установленной на реверсивном рычаге S9. Этот штифт v8 расположен таким образом, что
при перемещении рычага реверса в положение переднего или заднего хода пружина VIO вдавливает штифт в
отверстие S15 или отверстие S16, фиксируя рычаг реверса в заданном положении. Длина штифта V8 такова,
что при его вхождении в одно из отверстий Sl5 S16 его верхний конец находится чуть выше нижней
поверхности пластины V1, так что эта пластина может свободно вращаться. Однако, если штифт V8 не
находится в одном из отверстий S15 или S16, его нижний конец опирается на поверхность пластины S14, а
верхний конец выступает в отверстие V1 в пластине V1, тем самым фиксируя рычаг переключения передач в
нужном положении.
Отверстие VII расположено таким образом, что в заблокированном состоянии рычаг переключения передач
находится в нейтральном положении 1. Для извлечения штифта VB из отверстия S15 (или S16), необходимого
для управления реверсивным рычагом, предусмотрен дополнительный ручной рычаг V12.
Этот рычаг V12 шарнирно соединен с крышкой V13 и имеет кольцо V14, окружающее штифт V8, которое
входит в зацепление с небольшим выступом V15 на штифте V8. Как видно, этот блокировочный механизм
предотвращает перемещение рычага переключения передач из нейтрального положения, за исключением
случаев, когда рычаг реверса находится в одном из двух положений, соответствующих движению, а также
предотвращает включение рычага реверса, за исключением случаев, когда рычаг переключения передач
находится в нейтральном положении.
В ходе описания системы управления различные порты и трубы упоминались как предохранительные порты и
трубы, например, порты или трубы 32 N5 Q3-U6. На чертежах эти трубы показаны как трубы с открытыми
концами, но следует понимать, что все они соединены с трубой М13, ведущей в резервуар подачи жидкости
М13.
Вся система показана в положении, в котором она находится, когда локомотив стоит на месте. Для запуска
двигателя первым шагом является перевод механизма реверса в положение движения вперед или назад. Это
достигается перемещением рычага реверса SD в нужное положение, после чего штифт V8 будет вдавлен в
отверстие S15 или S16, освобождая рычаг переключения передач V2. Перемещение реверсивного клапана S1
в такое положение реверсивного рычага приводит к тому, что труба pl2 (или P14) открывается для сброса
давления через канал S5, при этом конец трубы pl3 закрывается.
Поскольку тормоза все еще включены, а локомотив находится в состоянии покоя, жидкость под давлением
подается в трубу O11, и, следовательно, как только труба PL3 закроется, поршень PI поднимется, извлекая
штифт P из отверстия H9. Теперь маховик H2 поворачивается, чтобы перевести механизм реверса в
желаемое положение, и это приводит в действие отверстие H? (или H10) под штифтом P, а также проход p8
(или plO) в совмещение с углублением P и концом трубы pl2 (или P14). Поскольку эта труба теперь открыта
для сброса давления благодаря работе реверсивного клапана, поршень PI опустится, штифт P упадет в
отверстие H8 (или H10) и заблокирует реверсивный механизм. Одновременно с этим происходит сброс
давления в цилиндре N9, благодаря чему водитель может отпустить тормоза.
После отпускания тормозов рычаг переключения передач Т2 перемещается в положение первой скорости.
Поскольку труба Q7 открыта для подачи жидкости, когда поршень R находится в нулевом положении,
движение рычага переключения передач V2 открывает каналы подачи жидкости к пластинчатым муфтам G1 и
G3 планетарного редуктора. Как уже было объяснено, колеса K K1 устройства ограничения крутящего
момента на данном этапе находятся в положении отсутствия крутящего момента, и давление в фрикционном
диске частично сбрасывается через отверстие L1, но давления в фрикционном диске все еще достаточно,
чтобы вызвать частичное зацепление муфт G1 G3, при этом происходит определенное проскальзывание
между пластинами муфт. В результате локомотив начинает движение, и крутящий момент нарастает, так что
колеса E KI устройства ограничения крутящего момента перемещаются относительно друг друга и, наконец,
закрывают разгрузочный проход. Теперь на муфты GI G3 подано полное давление, и локомотив движется на
первой передаче.
Теперь машинист должен следить за указателем скорости, и как только скорость движения локомотива
достигнет заданного значения (которое соответствует значению, при котором поршень R закрывает порт Q4 и
открывает порт Qj), он должен перевести рычаг переключения передач V2 во второе положение скорости.
Движение поршня R или рычага переключения передач V2 снизит давление, подаваемое в муфты GI 3, и,
таким образом, выключит передачу. Пока шестерня выключена, крутящий момент передаваться не будет, и,
следовательно, колеса (K ksi), ограничивающие крутящий момент, переместятся в свое нулевое положение и
частично сбросят давление в гидравлической системе. Теперь водитель должен снизить обороты двигателя
(например, с помощью педали акселератора) до значения, необходимого для переключения на вторую
передачу. Движение поршня R и рычага переключения передач 2 также открыло каналы подачи жидкости к
муфтам G2 4, и, следовательно, эти муфты будут частично включены, что позволит произойти некоторому
проскальзыванию. К тому моменту, когда частота вращения двигателя снизится до желаемого значения,
колеса, установленные устройством ограничения крутящего момента, достигнут своего нормального рабочего
положения, а предохранительный канал будет закрыт.
Теперь на муфты G2 и G4 подано полное давление, и локомотив движется на второй передаче.
Машинист должен перевести рычаг переключения передач V2 в положение прямой передачи, когда скорость
движения локомотива достигнет значения, при котором поршень R закроет порт Q и откроет порт Q. Это
передаст подачу рабочей жидкости от муфт G2 G4 к муфтам 2 G3, и переключение передач будет
осуществлено аналогично описанному ранее переключению с первой передачи на вторую.
Если водитель не переместит рычаг переключения передач V, когда скорость достигнет соответствующего
значения для переключения на вторую передачу или на прямую передачу, движение поршня R снизит
давление на муфты, находящиеся в зацеплении, и выключит передачу. Затем скорость движения локомотива
будет постепенно снижаться до тех пор, пока соответствующие каналы подачи топлива flLLi (I) снова не
откроются движением поршня R, после чего локомотив постепенно снова включится на передачу. Затем у
водителя появится еще одна возможность переключить желаемую передачу, когда скорость снова достигнет
значения, при котором следовало произвести переключение.
Если же машинист переместит рычаг переключения передач слишком рано, то есть до того, как поршень R
переместится достаточно далеко, чтобы открыть следующее отверстие, то осуществить переключение будет
невозможно (если только локомотив не движется под уклон, так что его скорость на дороге увеличится до
желаемого значения, когда передача будет выключена), и рычаг переключения передач придется вернуть в
предыдущее положение и удерживать там до достижения соответствующей скорости.
Когда локомотив движется, скажем, в режиме прямой передачи, и его нагрузка увеличивается, например, при
движении в гору, скорость движения по дороге будет падать. Если скорость снизится настолько, что поршень
R закроет порт Q6 и откроет порт Qo, водитель должен переместить рычаг переключения передач 2 bacL во
второе положение. Это, прежде всего, выключит шестерню и заставит колеса устройства ограничения
крутящего момента занять положение без крутящего момента, тем самым частично снизив давление в вновь
открытых каналах подачи крутящего момента к муфтам G2 G4. Частичное включение и, как следствие,
проскальзывание этих сцеплений будут продолжаться до тех пор, пока частота вращения двигателя не будет
увеличена относительно скорости движения до значения, соответствующего второй передаче. Переключение
на первую передачу будет осуществляться аналогичным образом.
Если при движении в режиме прямой передачи необходимо остановить локомотив, не переключая
промежуточные передачи, машинист возвращает рычаг переключения передач в нейтральное положение.
Это полностью снимает нагрузку со всех сцеплений, и локомотив постепенно остановится.
Для того чтобы развернуть локомотив, необходимо перевести рычаг переключения передач V2 в нейтральное
положение и задействовать тормоза. Теперь необходимо поднять ручной рычаг V12 так, чтобы стопорный
штифт V8 вышел из отверстия Sls и вошел в отверстие V, после чего рычаг реверса S9 переместился в
положение для движения задним ходом. Когда рычаг V12 будет отпущен, штифт V'8 будет вдавлен в
отверстие S16, чтобы заблокировать рычаг реверса и предотвратить его дальнейшее движение. Это
движение реверсивного рычага приводит к закрытию конца трубы P12 и открытию трубы Pl для сброса
давления. В результате применения тормозов поршень ~V'$ переместился в нижнее положение (как показано
на рисунке) в цилиндре N9, а также повернулся клапан N, так что труба Stlo открылась для подачи жидкости
через канал NI.
Когда локомотив остановится, жидкость потечет к трубному валу, и, поскольку дальний конец трубы P12
закрыт, давление поднимет поршень Pl и вытянет штифт P из отверстия B ?. Теперь механизм реверса можно
перевести в положение заднего хода, повернув маховик HS.
После завершения регулировки канал PIO в поршне PI соединяет трубу Plu с камерой P4, и поскольку конец
трубы P" открыт для сброса давления, давление в камере P4 будет сброшено, и поршень PI опустится, штифт
P пройдет в отверстие HIO и тем самым зафиксирует реверсивный механизм в новом положении.
Одновременно с этим снизится давление в цилиндре N3, и, следовательно, станет возможным отпустить
тормоза и запустить локомотив в обратном направлении описанным выше способом. Регулировка механизма
реверса в нейтральное положение осуществляется аналогичным образом, но следует отметить, что при этой
регулировке стопорный штифт V8 останется в отверстии V" и, таким образом, зафиксирует рычаг
переключения передач V2 в нейтральном положении.
Следует отметить, что при любой регулировке реверсивного механизма ограничитель крутящего момента
будет находиться в положении отсутствия крутящего момента, поскольку шестерня отключается, и,
следовательно, давление в системе частично сбрасывается. Однако конструкция такова, что этого
пониженного давления вполне достаточно для работы поршня Pl.
Принцип работы устройства ограничения крутящего момента и его действие по отключению передачи при
превышении крутящего момента заданного максимума или при изменении направления крутящего момента
на обратное, если обратное усилие превышает заданное значение, уже были описаны. Следует отметить, что
наличие этого устройства и различных блокировок в системе управления, а также использование муфт со
скользящими пластинами в коробке передач сводит к минимуму риск повреждения деталей трансмиссионной
системы.
Для обеспечения высокой мощности трансмиссионная система локомотива может быть дублирована.
Подобная схема показана на рисунке 13, который представляет собой схематическое изображение,
Соседние файлы в папке патенты