ч.1_20. Суперэкономичная энергетическая техническая система.

20. Суперэкономичная энергетическая техническая система.

(ч.1 до стр.14 по оглавлению)

***

Аннотация.

      Авторская энергетическая система для сельскохозяйственных, строительных машин; автотранспортных, корабельных и авиационных средств передвижения; ветроэнергетических установок.

***

Содержание

 

Суперэкономичная тепловая машина    ……………………………………….2

Бесступенчатая автоматическая коробка передач……………  ……………10

Антиблокировочная система автотранспортных средств…………………..13

Энергетическая техническая система……………………………………….14

Многоцелевой двигатель внутреннего сгорания…………………………..19

 

      Технико-экономический прогресс любой страны определяется, как минимум, наличием суперэффективных технических авторских идей научно-прикладного и изобретательского характера, но исключительно только таких, которые реализуемы на практике. Те страны, которые раньше других практически освоили такие идеи, получают ощутимое технико-экономическое преимущество по сравнению с другими странами, которые в свою очередь, чтобы не отстать, от мировой экономической гонки, вынуждены, судорожно, браться за освоение технических идей, уже освоенных передовыми государствами, или же задним числом искать новые конкурентоспособные идеи для практической реализации, если такие имеются, неся при этом ощутимые экономические потери.

    Экономистами замечено, в экономически развитых странах обязательно высок и уровень развития автомобильной промышленности. Для того чтобы внести свой решающий вклад в развитие мировой автомобильной промышленности, автор много лет занимался анализом существующего мирового уровня развития автомобильной техники и поиском таких технических решений, которые позволили бы, при их практической реализации, качественно превзойти мировой уровень автомобилестроения для того, чтобы создать конкурентоспособный автомобиль в общемировом масштабе.

    Результатом этого поиска стала разработка единого комплекса технических решений на уровне изобретений, которые позволяют, в частности, эффективно изменить всю энергетическую часть современного автомобиля, и дают возможность качественно:

- повысить экономичность и экологичность;

- упростить управление автомобилем (в частности, создать автомобиль, движущийся без водителя, это второй этап авторской разработки, первый этап – полное техническое переоснащение энергетической системы автомобиля);

- повысить безопасность через оснащение автомобиля АБС.

     В целом, авторская энергетическая система представлена следующими устройствами:

- двигателем внутреннего сгорания супервысокой экономичности,

- механической бесступенчатой автоматической КПП со сверх широким диапазоном регулирования передаточного отношения,

- механической автоматической антиблокировочной системой.

 

ДВС

КПП

АБС

              

             

                                                                                        

ДВС – двигатель внутреннего сгорания,

КПП – коробка переключения передач,

АБС – антиблокировочная система.

 

Суперэкономичная тепловая машина

 

     Термоцикл тепловой машины. В мире одними из важнейших энергетических устройств являются тепловые машины, решающее место среди которых занимают всевозможные тепловые машины циклического действия. Конструкции наиболее распространенных современных циклических тепловых машин представлены цилиндрами, поршнями, шатунами и коленвалом. В свою очередь, тепловые машины представлены двумя главными группами – это холодильные машины и тепловые двигатели, последние из которых представлены двумя главными группами: карбюраторные и дизельные. Тепловые двигатели изобретены более 100 лет назад. За это время сменилось много поколений двигателей, но такой их важнейший показатель, как энергетическая экономичность, не улучшается на протяжении многих десятилетий (КПД карбюраторных двигателей составляет примерно 25%, а дизельных – 35%), а при создании тепловых машин наиважнейшим их параметром является именно КПД.

   Согласно теореме Карно, максимальный КПД тепловых машин определяется как разность между максимальным и минимальным значениями температуры рабочего вещества, используемого в термоцикле, разделенная на максимальную температуру рабочего вещества.

    Определим предельный КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Верхний предел рабочей смеси в цилиндрах ДВС составляет, примерно, 2800 °К. Нижний предел температуры выхлопных газов ДВС не может быть ниже температуры среды, в которой работает ДВС, т.е. атмосферы.  Поскольку изменение температуры ниже температуры среды, в принципе, невозможно осуществить без дополнительных затрат внешней энергии, поэтому примем за нижний предел температуры выхлопных газов ДВС температуру атмосферы, численно равную, примерно,  300 °К.

    Из принятых исходных данных следует: теоретический предел КПД ДВС примерно равен 90%, что более чем в 2 раза превышает КПД лучших ДВС. Из сказанного следует, росту КПД тепловых машин мешает какая-то скрытая фундаментальная причина принципиального характера. Авторский анализ данного вопроса показал, фундаментальной причиной, накладывающей жесткие ограничения на рост КПД тепловых машин, являются используемые в тепловых машинах термоциклы. Практически во всех машинах циклического действия используется следующий обобщенный термический цикл: адиабатно – изохорно – изобарно – адиабатный без рекуперации тепловой энергии выхлопных газов. Именно относительно низкая энергетическая экономичность этих циклов и является базовой, фундаментальной причиной, накладывающей жесткие ограничения на рост КПД ДВС вне зависимости от конкретной конструкции тепловой машины.

     Для решения сформулированной проблемы разработан авторский термоцикл способа преобразования тепловой энергии. Поскольку дизельные двигатели являются наиболее экономичные, рассмотрим его термоцикл, который приведен на рис.1 в виде графика АВСДЕ.

 

Рис.1

 

    Где: АВ – цикл начального адиабатного сжатия атмосферного воздуха.

            ВС – изохорный нагрев рабочей смеси при сгорании топлива.

            СД – изобарное расширение рабочей смеси, сопровождаемое циклом сгорания топлива.

            ДЕ – адиабатное расширение рабочей смеси после завершения процесса сгорания топлива,

                     заканчивающейся ее выбросом при остаточным давлением Р2, который сопровождается

                    характерным громким хлопком.

           V1 – объем цилиндра в верхней мертвой точке.

           V3 – объем цилиндра в нижней мертвой точке.

       Заштрихованная площадь определяет суммарную механическую энергию, которую обеспечивает приведенный термоцикл.

       Авторский термоцикл совместно с дизельным (АВСДЕ) приведен на рис.2 (сплошная линия).

 

Рис.2

 

          Термоцикл представлен следующими циклами:

АФ – изотермическое сжатие,

ФН – изохорный нагрев,

НК – адиабатное расширение.

        Как видно из графика, энергия, извлекаемая из авторского термоцикла существенно превосходит энергию дизельного термоцикла за счет:

1. Адиабатное сжатие заменяется изотермическим, что обеспечивает извлечение дополнительной энергии (площадь АФВ).
2. Изохорно-изобарный нагрев заменяется чисто изохорным, чем обеспечивается более высокая температура нагрева рабочей смеси по сравнению с дизельным термоциклом (точка Н), что сопровождается извлечением дополнительной энергией (площадь СНД).
3. Адиабатное расширение рабочего вещества продолжается и после т.Е, а именно до т.К, что обеспечивает извлечение дополнительной энергии (площадь АЕК). Одновременно этим обеспечивается бесшумная работа двигателю.
4. Осуществляется регенерация тепловой энергии через ее извлечение из отработанного рабочего вещества и ее передача через соответствующие конструктивные решения, первично изотермически сжатому атмосферному воздуху, подаваемого в камеру сгорания двигателя.

        В целом авторский термоцикл представлен на рис. 3. Линия БД соответствует изотерме при температуре среды. Линии БВ и ДЕ соответствуют изохорам, линии ВГ и ЖЕ соответствуют изобарам, и линия ГЖ соответствует адиабате. Штриховая линия Q указывает на теплообмен между изохорно-изобарными участками термоцикла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3. Авторский термический цикл

 

ДБ – изотерма при температуре среды Тo;

БВ, ДЕ – изохоры;

ВГ, ЕЖ – изобары;

ГЖ – адиабата;

Q   – связь по тепловому потоку

 

       КПД тепловой машины. Приведем расчет КПД авторского термоцикла на примере тепловой машины, используемой в качестве теплового двигателя, которая работает в атмосфере. Если взять в качестве рабочего вещества воздух, то в этом случае начало и конец термоцикла рабочего вещества можно брать равными параметрам атмосферного воздуха, что представляет и конкретный практический интерес. Для упрощения расчета принято: участки изобарного изменения состояния рабочего вещества настолько малы, что ими можно пренебречь. Термический цикл, используемый в расчетном примере, приведен на рис. 4.

ДБ – изотермическое сжатие;

БК – изохорный нагрев;

КЕ – адиабатное расширение;

ЕП – изохорное охлаждение;

ПИ – адиабатное сжатие и последующий выброс в атмосферу отработанного рабочего вещества;

Q –  передача тепла от участка ЕПИ к участку БН.

Поскольку тепловая машина предназначена для работы в атмосферной среде, поэтому исходными тепловыми параметрами будут следующие:

– рабочее вещество, это атмосферный воздух;

– Т₀ и Р₀  –  соответственно, температура и давление среды;

– исходная температура рабочего вещества равна Т₀  (например, 300 °К);

– исходное давление рабочего вещества равно атмосферному давлению Р₀  (например, 0,1 МПа);

– V₀ – начальный объем рабочего вещества.

КПД рассчитаем, исходя из следующих исходных положений:

Десятикратное первичное изотермическое сжатие рабочего вещества (участок ДБ).

На участке БН предварительный изохорный нагрев рабочего вещества за счет охлаждения отработанного рабочего вещества на участке ЕПИ.

Изохорный результирующий десятикратный нагрев рабочего вещества на участке БК (10Т₀).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4 – вариант авторского термоцикла для случая теплового двигателя,

работающего в атмосфере:

Д – начальная точка цикла;

Тo  – температура среды;

ДБ – изотерма при температуре среды Тo;

БК – изохора;

КЕ – адиабата;

ЕП – изохора;

ПИ – адиабата;

Vo, Рo  – объем и давление исходного состояния рабочего вещества;

V1, V3 – диапазон изменения объема рабочего вещества;

Q  – тепловой поток 

      Адиабатное  двадцатипятикратное расширение объема рабочего вещества на участке КЕ до давления Р₀.

     Изохорное охлаждение рабочего вещества на участке ЕП до температуры среды (Т₀).

     Адиабатное сжатие рабочего вещества на участке ПИ до давления среды Р₀ с охлаждением до температуры среды Т₀  и выброс отработанного вещества в атмосферу.

   КПД определим, как отношение работы, полученной на участке КЕ, к суммарной затраченной энергии на участках ДБ и НК с регенерацией тепловой энергии Q от участка ЕПИ к участку БН.

   Выполним расчет КПД:

Определим температуру рабочего вещества в точке Е:

 

    Примем, что конструктивными решениями удастся регенерировать 70% тепловой энергии, содержащейся в рабочем веществе на участке ЕПИ. Получим:

Tн =0,7*2,8 T₀ = 2 T₀

Определим затраты энергии при изотермическом сжатии рабочего вещества (участок ДБ):

A₁ = (m/M)* R* T₀ ln(Vo / V₁) = 2,3 (m/M)*R*T₀

   Определим энергию изменения состояния рабочего вещества на участке НК через изменение внутренней энергии рабочего вещества:

A₂ =(m/M)*CvΔT = (m/M)*Cv (10 T₀ – 2 T₀) = 8 (m/M)*Cv T₀

Определим энергию изменения состояния рабочего вещества на участке КЕ:

 

Рассчитаем КПД авторского термоцикла:

         Конструкция тепловой машина. Покажем возможность практической реализации авторского способа преобразования тепловой энергии. Для этого необходимы устройства, обеспечивающие следующие термические преобразования рабочего вещества цикла: изотермическое, изобарное, изохорное, адиабатное.

Устройства изохорные и изобарные представлены парой цилиндров, у которых поршни движутся в противофазе, соединенных через последовательно включенное теплопроводящее устройство, обеспечивающее теплообмен рабочего вещества с внешней средой, и дистанционно-управляемый клапан.  Цилиндры отличаются соотношением рабочих объемов.

Изотермическое устройство представлено цепочкой из последовательно соединенных цилиндра, теплопроводящего устройства и дистанционно-управляемого клапана, а в последовательной цепочке, из набора цилиндра, теплопроводящего устройства и дистанционно управляемого клапана объемы первого и соседних цилиндров кратны наперед заданному числу и монотонно изменяются вдоль цепочки. Поршни в соседних цилиндрах движутся в противофазе.

     Адиабатный процесс обеспечивается цилиндром с быстро изменяющимся рабочим объемом.

     Авторский способ преобразования тепловой энергии позволяет создать универсальную тепловую машину. На рис. 6 изображен частный пример устройства, практически реализующего авторский способ преобразования тепловой энергии, а на рис. 5 приведен его термический цикл (без изобарных процессов).

Тепловая машина (рис. 6) состоит из изотермического устройства, ресивера, трех изохорных устройств, теплопроводящих устройств, устройств изоляции внешней тепловой энергии и теплообменного теплоизолированного устройства. Перечисленные устройства закольцованы по термическому преобразованию рабочего вещества в следующей последовательности: изотермическое устройство, ресивер, первое изохорное устройство, форкамера, второе изохорное устройство, третье изохорное устройство, изотермическое устройство. Все поршневые устройства объединены через механическую передачу, от которой выведен вал механической энергии. Вход первого цилиндра изотермического устройства через дистанционно управляемый клапан подсоединяется к атмосфере.

Теплообменные устройства первого и третьего изохорного устройства и теплообменное устройство, установленное между третьим изохорным устройством и изотермическим устройством, объединены в единое теплообменное теплоизолированное устройство, в котором осуществляется теплообмен рабочего вещества. Форкамера и теплопроводящее устройство второго изохорного устройства оснащены убираемыми устройствами теплоизоляции внешней тепловой энергии.

     В целом, устройство работает следующим образом. Передача рабочего вещества по кольцу осуществляется за счет поршневых устройств с соответствующим включением дистанционно управляемых клапанов относительно положения поршней в цилиндрах, причем, поршни в соседних цилиндрах движутся в противофазе. Таким образом, в целом, устройство работает по двухтактному механическому циклу. В зависимости от фазы включения клапанов, рабочее вещество может перемещаться либо в одном направлении, либо в противоположном. Изотермическое устройство подает рабочее вещество в ресивер (рис. 5, термоцикл МВКЕ, участок ДВ). Изотермическое устройство работает следующим образом. В первом и последующих соседних цилиндрах степень изменения объема рабочего вещества берется настолько малой, чтобы энергетические потери при адиабатном изменении объема рабочего вещества были меньше наперёд заданного значения. Например, при двукратном изменении объема рабочего вещества энергетические потери составят, примерно, половину энергии чисто изотермического изменения объема рабочего вещества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.  Пример варианта авторского термоцикла

 

ДБ – изотерма при температуре среды Тo;

ДБКЕД – цикл при температуре выше Тo;

ДБВМД – цикл при температуре ниже Тo.

 

    Измененное по температуре рабочее вещество подается в форкамеру. Здесь возможны три случая:

· на рабочее вещество не оказывается никакого внешнего теплового воздействия, т.е. форкамера теплоизолирована (рис. 5, термоцикл ДБВМД);

· рабочее вещество нагревается либо внутренним сгоранием топлива, которое подается в форкамеру, либо внешним подводом тепла (Q1) к форкамере (рис. 5, термоцикл ДБКЕД).

    Далее рабочее вещество подается во второе изохорное устройство, причем через его предварительное адиабатное расширение. В результате чего рабочее вещество охлаждается и одновременно происходит преобразование сжатого газа в механическую энергию.

    Если в форкамере рабочее вещество нагревалось, то во втором изохорном устройстве оно не подвергается температурному изменению, т.е. теплопроводящее устройство второго изохорного устройства теплоизолировано.

    Если в форкамере рабочее вещество не подвергается температурным изменениям от внешнего теплоносителя, то после адиабатного расширения во втором изохорном устройстве оно нагревается (рис. 5, термоцикл ДБВМД), забирая тепло из внешней среды (Q2, рис. 6).

    В третьем изохорном устройстве и на его выходе рабочее вещество обменивается тепловой энергией с рабочим веществом, находящимся в первом изохорном устройстве, и далее термический цикл повторяется.

    При движении рабочего вещества в направлении от ресивера к изотермическому устройству, перед форкамерой (со стороны второго изохорного устройства) происходит адиабатное сжатие рабочего вещества, сопровождаемое его нагревом (рис. 5, термоцикл ДЕКБД). В этом случае, если теплообмен рабочего вещества с внешней средой осуществляется через форкамеру, происходит преобразование механической энергии в тепловую (Q1, рис. 6).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Пример устройства, практически реализующего вариант авторского термоцикла,

приведенный на рис. 5

К – дистанционно управляемые клапаны;

Q1, Q2– потоки тепловой энергии;

С – свеча;

ТИ1, ТИ2 – устройство изоляции внешней тепловой энергии;

МП – механическая передача с дистанционным расцеплением устройств.

 

     Если теплообмен рабочего вещества с внешней средой осуществляется на втором изохорном устройстве (рис. 5, термоцикл ДМВБД), то здесь должна осуществляться передача тепловой энергии внешнему холодильнику (Q2), и в этом случае тепловая  машина способна работать в качестве теплового двигателя.

Возможности предлагаемого способа таковы, что он позволяет создавать комбинированные тепловые машины, совмещающие в себе как функции тепловых двигателей внутреннего или внешнего сгорания, так и функции холодильных машин.

    Приведенные в работе устройства  могут найти следующие применения:

·   в качестве двигателя внутреннего сгорания, заменяющего современные ДВС;

· в качестве двигателя внешнего сгорания, который может найти применение в гелиоустановках, атомных электростанциях, геотермальных установках и т.д., т.е. там, где необходимо прямое преобразование внешней тепловой энергии в механическую;

· в тепловых аккумуляторах.

    Самостоятельно изотермическое устройство без изменений  применимо в любых компрессорных устройствах ввиду чрезвычайно высокой его энергетической экономичности.

Теория тепловой машины автора позволяет создать двигатель внутреннего сгорания с очень высокой экономией топлива. В простейшем виде схема такого двигателя приведена на рис. 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7. Простейшая схема теплового двигателя автора

V – объем форкамеры;

nV – степень сжатия атмосферного воздуха;

mnV – степень расширения рабочего вещества.

В первоначальном сжатии атмосферного воздуха

рабочий цилиндр участия не принимает.

У – теплообменное устройство

    Мы рассмотрели применение авторского цикла в приложении к тепловым машинам циклического действия. Возникает вопрос, возможно ли применение авторской идеи в приложении к тепловым машинам непрерывного действия, например, ракетным двигателям. Анализ данного вопроса показал, авторская идея вполне применима и к тепловым машинам непрерывного действия. Покажем применимость авторской идеи на примере жидкостного ракетного двигателя (ЖРД).

    Сущность работы ракетного двигателя (РД) заключается в придании максимального механического импульса газам, вытекающим из сопла РД, что, в первую очередь, обеспечивается максимумом давления газа в рабочем теле в камере сгорания РД. Температура вытекающего из сопла РД газа при этом никакой роли не играет. Если возможно создание давления холодного рабочего газа в камере сгорания РД, такого же, которое обеспечивается при сгорании ракетного топлива, то в первом приближении тяговое усилие такого РД было бы таким же, как и при сгорании топлива, т.к. решающим фактором тяговой силы РД является не температура, а давление в камере сгорания РД. Из сказанного следует: тепло, уходящее из ракетного двигателя вместе с рабочим телом, определяет прямые энергетические потери РД.

Сущностью авторской идеи  является возврат этой безвозвратно теряемой РД энергии.

     Схема ЖРД приведена на рис. 8. В потоке реактивной струи рабочего тела устанавливается регенерирующее теплообменное устройство, представленное продольными, относительно потока рабочего тела, каналами. Регенерирующее устройство свободно пропускает рабочее тело ЖРД, но забирает из него тепловую энергию. Компоненты топлива попадают в камеру сгорания ЖРД, предварительно проходя через регенерирующее устройство, из которого они забирают тепло и при этом нагреваются, и в предварительно нагретом виде попадают в камеру сгорания ЖРД.

     Регенерирующее устройство оснащено дистанционно управляемым приводом, который отклоняет устройство (его каналы) на определенный угол. При этом регенерирующее устройство отклоняет и направление движения рабочего тела, чем обеспечивается изменение направления действия силы ЖРД, т.е. здесь  регенерирующее устройство выполняет роль рулевого устройства ЖРД.

Работа РД по приведенной схеме приводит к более высокой температуре газов в реактивной струе. Для защиты сопла от перегрева топливо пропускается через двойные стенки сопла, охлаждая его, а нагретое топливо попадает в камеру сгорания через регенерирующее устройство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8. Реактивный двигатель с регенерирующим устройством:

1. Насос горючего.

2. Пусковые клапаны.

3. Регулятор тяги двигателя.

4. Газогенератор.

5. Насос окислителя.

6. Газовая турбина.

7. Газовод.

8. Камера сгорания.

9. Регенерирующее устройство.

10. Двойная стенка сопла двигателя.

Gо  – окислитель.

Gг – горючее.

 

Бесступенчатая автоматическая коробка передач

(кодовый редуктор)

 

     С точки зрения эффективности сжигания топлива, двигатель автомобиля должен работать в двух режимах:

- стояночном с минимальными оборотами и,

- движения автомобиля на номинальных оборотах.

      По авторскому замыслу, для обеспечения сформулированным требованиям, регулировка скорости движения автомобиля должна осуществляться исключительно переключением КПП. Для обеспечения такого  режима, необходимо регулировать передаточное число КПП примерно, 1:50 с числом ступеней переключений КПП не менее 40. Большое количество ступеней переключений КПП необходимо для обеспечения квазибесступенчатого режима управления движением автомобиля, т.е. обеспечивается практическая бесступенчатость КПП.

      В настоящее время не известны практически приемлемые схемы редукторов с приведенными передаточными параметрами.

      Для удовлетворения приведенным передаточным отношениям при приемлемой конструкционной сложности редуктора, автором разработана оригинальная схема, а именно, многоступенчатый кодовый редуктор. Данная идея дает возможность создавать редукторы по модульному принципу, т.е. из типовых узлов и получать при этом редукторы с любыми передаточными отношениями при минимальном количестве независимых линий передачи управляющих сигналов.

     Конструктивная особенность предлагаемого редуктора автоматически обеспечивает:

- отказ от применения муфты сцепления;

- дистанционность, а, следовательно, автоматичность управления редукторами с небольшим

   количеством независимых управляющих линий связи;

- автоматическую заторможенность автомобиля в стояночном состоянии.

     Что чрезвычайно важно, кодовый редуктор представлен исключительно шестеренчатыми передачами и фрикционными тормозными узлами и конструктивно состоит из трех базовых узлов:

- многоступенчатого редуктора с постоянным передаточным числом на каждой ступени с

   ведущим валом, выведенным от одной из ступеней и ведомыми валами на каждой ступени

   редукции (МР);

- многовходовым дифференциальным редуктором, один из валов которого является ведомым

  валом кодового редуктора, а количество ведущих валов точно равно количеству ведомых валов

  многоступенчатого редуктора (ДР);

- промежуточными переключающимися редукторами, которые обеспечивают механическое

  взаимодействие между ведомыми валами многоступенчатого редуктора и ведущими валами

  многовходового дифференциального редуктора (ПР).

       Общая схема построения кодового редуктора приведена на рис.9.

       В общем случае, промежуточные переключающиеся редукторы должны обеспечивать:

- расцепленное состояние ведущему валу и заторможенное состояние ведомому;

- одинаковое вращение обоих валов;

- противоположное вращение соединяемых валов, т.е. реверсная передача с передаточным

   отношением 1:1.

       В основу работы кодового редуктора положен следующий универсальный математический принцип, алгебраическое суммирование чисел с их весовыми коэффициентами кратных наперед заданному числу, называемого основанием, где:

- датчиком кратных чисел являются ведомые валы многоступенчатого редуктора;

- алгебраическим сумматором чисел является многовходовой дифференциальный редуктор;

- роль задатчиков выполняемых математических операций играют промежуточные дистанционно-

  управляемые переключающиеся редукторы.

      На рис.10 приведен пример кодового редуктора, который имеет следующие параметры:

- количество независимых линий управления равно шести;

- передаточное отношение изменяется от 1:32 до 63:32 с шагом 1:32;

- обеспечивает ручное переключение реверсного вращения ведущего вала редуктора;

- обеспечивает заторможенное состояние ведомого, либо ведомого и ведущего валов редуктора

   (добавляется одна линия управления).

       Приведенный редуктор работает следующим образом. Многоступенчатый редуктор выполнен с соотношением 1:2 на каждой ступени редукции с общим количеством ступеней равным пяти.

      Промежуточные переключающиеся редукторы при включенном тормозе Т1 и выключенном тормозе Т2 обеспечивают реверсную передачу с соотношением 1:1, а при включенном тормозе Т2 и выключенном тормозе Т1 этот редуктор обеспечивает расцепленное состояние между валами и заторможенное состояние соответствующего ведущего вала дифференциального редуктора.

      В зависимости от состояния управляющих сигналов, дифференциальный редуктор арифметически суммирует передаточные отношения ступеней многоступенчатого редуктора, и результирующее передаточное отношение получается на ведомом вале дифференциального редуктора.

 МР – многоступенчатый редуктор.

 ПР – промежуточный редуктор.

 ДР – дифференциальный редуктор.

 Т1, Т2   - узлы торможения.

    

 Приложение:

      Рис.9. Общая схема кодового редуктора.

      Рис.10. Конкретная схема кодового редуктора.

 

Рис.9

 

Рис.10

 

Антиблокировочная система автотранспортных средств

 

     Схема АБС приведена на рис.11. Авторская изобретательская идея заключается в том, чтобы использовать энергетическую часть автотранспортных средств (АС), как для ускорения, так и для его торможения, причем с рекуперацией энергии торможения АС. Предлагается отказаться от использования всевозможных тормозов в АС в традиционном их исполнении. Целью является обеспечение автоматического максимального сцепления колес с дорожным покрытием, как при ускорении, так и при торможении АС, причем при любом состоянии, как поверхности дорожного покрытия, так и поверхности колес АС соприкасающимся с дорожным покрытием. Проскальзывание поверхности колес АС относительно дорожного покрытия не должно превышать 20%.

      Обеспечение автоматического максимального сцепление колес АС с поверхностью дорожного покрытия достигается через дистанционное управление:

-       двигателем АС (Дв),

-       дополнительно трансмиссией АС.

         Управление двигателем заключается в регулировке его момента (вращающего или тормозного), а трансмиссии в дистанционном переключении передаточного отношения коробки переключения передач (КПП) и в дистанционном переключении – переводе дополнительных пар колес АС из пассивного в активное состояние, т.е. их подключение к энергетической  системе АС при исходной одной ведущей активной паре колес АС.

        Дистанционное переключение, подключение - отключение главной передачи с дифференциалом (ГДП) к энергетической системе АС позволяет превращать его:

-          в заднеприводное,

-          в переднеприводное,

-          в полноприводное.

     Переключение пар колес из пассивного в активное состояние и наоборот, можно осуществить, например, применением в главной и дифференциальной передачах (ГДП) четырехвходовой дифференциальной передачи в отличие от традиционной трехвходовой. Таким образом, чтобы перевести колесную пару в активное состояние, т.е. механически подключить ее к энергетической системе АС, необходимо:

-          отключить тормоз главной передачи (Т1),

-          включить тормоз  четвертого вала дифференциального редуктора (Т2).

Пассивное состояние осевой пары колес АС это:

-          расторможенное состояние  четвертого вала дифференциального редуктора (Т2),

-          заторможенное    состояние входного вала главной передачи (Т1).

     В целом, АБС работает следующим образом. Если устройство управления обнаруживает занос или блокировку одного из колес, принадлежащего к активной паре АС через разность показаний тахометров (Д1), оно вначале переводит дополнительные пары  колес в активное состояние. Если и после этого наблюдается запредельный занос или блокировка колес, то управляя коробкой переключения передач (КПП) и двигателем (Дв), устройство управления добивается ликвидации заноса или блокировки активных колес АС.

      При развороте АС устройство управления учитывает дополнительную разность в скорости вращения колес, снимая показания с датчика Д2.

      Данная антиблокировочная система применима на любом автотранспортном средстве.

Приложение:

Рис.11 – антиблокировочная система АС

ДВ – двигатель,

КПП – коробка переключения передач,

МД – межосевой дифференциал,

ГДП – главная и дифференциальная передачи  колесной пары,

Т1 – тормоз главной передачи,

Т2 – тормоз дифференциальной передачи,

К1, К2 – колесная пара АС,

НК1, НК2 – направляющая пара колес АС,

Д1 – тахометр,

Д2 – датчик угла положения направляющей пары колес АС.

Рис.11

 Окончание в ч.2

ч.2_20  http://gvaleriy.blogspot.ru/2016/02/220.html