Гидрообъемная трансмиссия принцип работы: Гидрообъемная трансмиссия.

Содержание

Гидрообъемная трансмиссия.


Бесступенчатые трансмиссии

Гидрообъемная трансмиссия




Гидрообъемной называют передачу, состоящую из насоса высокого давления, объемного гидродвигателя, соединяющих их трубопроводов и системы подпитки (рис. 1). В гидрообъемных трансмиссиях основными параметрами, влияющими на преобразование и передачу мощности, являются объем и гидростатическое давление подаваемой жидкости.

Работающий двигатель (силовая установка машины) приводит во вращение гидронасос, который создает давление жидкости в гидросистеме. Гидродинамический напор жидкости, создаваемый гидронасосом, преобразуется в механическую работу в гидромоторах, расположенных в ведущих колесах.
Ведущие колеса с гидромоторами, установленными в них, называются гидромотор-колесами.
Рабочее давление в системе в зависимости от конструкции гидроагрегатов — 10…50 МПа.

Общая схема работы гидрообъемной трансмиссии представлена на рис.

1.
Насос высокого давления 2 приводится в действие от двигателя внутреннего сгорания 1. В насосе механическая энергия преобразуется в гидростатическую энергию напора рабочей жидкости. По трубопроводу 3 поток энергии от насоса передается к гидродвигателю 4 и в нем преобразуется в механическую работу.

Для того, чтобы обеспечить не только передачу мощности, но и осуществлять преобразование крутящего момента, гидронасос или гидродвигатель выполняются регулируемыми, т. е. они имеют возможность изменения объема подаваемой жидкости за один оборот приводного вала.
В большинстве случаев регулируемыми выполняют гидронасосы, а гидромоторы – нерегулируемыми.




В качестве насосов и гидродвигателей в гидрообъемных трансмиссиях обычно применяют объемные машины плунжерного типа (аксиально-поршневые, радиально-поршневые и т. п.). Гидромашины этого типа способны работать в режиме насоса и мотора, развивать высокое давление жидкости, но из-за требований точности при изготовлении прецизионных деталей имеют высокую стоимость и относительно небольшой ресурс.
Кроме того, гидромашины плунжерного типа очень чувствительны к качеству и чистоте масла.

Гидрообъемные передачи нашли применение в тяжелой технике – в строительных, грузоподъемных и дорожных машинах, в тракторах, комбайнах и некоторых других сельхозмашинах, а также в маневровых тепловозах.

На автомобилях трансмиссия с активным гидрообъемным приводом иногда применяется на автопоездах для привода колес прицепа.

Факторами, сдерживающими широкое применение гидрообъемных трансмиссий на автомобилях, являются: высокая стоимость, ограниченный ресурс, большие габаритные размеры и масса гидромашин, отсутствие необходимых материалов для производства надежных уплотнений и трубопроводов высокого давления, а также низкий КПД, обусловленный многократным преобразованием энергии.

***

Гидродинамические и гидромеханические трансмиссии



Гидрообъёмные передачи: курим понятие — Гибридная феноменология бронетехники — LiveJournal

В одной из недавних статей на примере Tiger (P) Typ 102 я уже описывал принципы работы гидродинамических передач, то есть гидромуфт и гидротрансформаторов. Кроме того, в танкостроении и в гусеничной технике вообще используются и гидростатические передачи, нередко их называют гидрообъёмными (сокращённо ГОП). У них другой принцип действия, свои области применения и так далее. Проблема в том, что в английской терминологии все они называются hydraulic transmission. Из-за этого некоторые темы в танкостроении обросли выдумками и откровенной ерундой. Например, в некоторых статьях авторы на полном серьёзе пишут, что Tiger (P) Typ 102 был оснащён гидрообъёмным приводом для каждой гусеницы. А тут уж есть где фантазии разгуляться. Мол, на экспериментальном Pz.Kpfw.IV гидрообъёмная трансмиссия работала ненадёжно, так что и Тигр с аналогичной конструкцией был обречён.

В этой статье я расскажу о принципах работы гидрообъёмных передач, об их достоинствах и недостатках, а в следующий раз рассмотрю конкретные реализации в танковых трансмиссиях.
ГОППБДПВ:


Но сперва дурацкая аналогия, поясняющая суть. Представьте себе стоящий на полу шкаф, вам нужно его сдвинуть с помощью бревна.
Вы можете сделать это двумя способами. Первый — кидать в него бревно, ведь с каждым ударом шкаф будет сдвигаться. Вы поднимаете бревно, кидаете его в шкаф, затем снова поднимаете, кидаете и так далее. Второй способ — упереться бревном в шкаф и толкать его силой давления. Первый способ — это гидродинамическая передача: насосное колесо своими лопастями «кидает» молекулы жидкости на турбинное колесо. Второй способ — гидростатическая (она же гидрообъёмная) передача. С двигателем соединён гидравлический насос, который создаёт давление в контуре и вращает вал гидравлического мотора. Очевидно, хотя все они называются hydraulic transmission, это совершенно разные способы передачи мощности, каждый со своими особенностями и областями применения.

Типы насосов и моторов
Прежде всего разберёмся с тем, как работает гидронасос. Первое, что приходит в голову — это поршень с кривошипно-шатунным механизмом:

Работать такая штука, конечно, будет, но совсем не так, как нам нужно. Во-первых, давление в контуре пульсирует, то уменьшаясь, то возрастая, потому что в мёртвых точках поршень не прокачивает жидкость. Во-вторых, нужно ещё придумать, как регулировать насос, изменяя скорость. Для решения этих проблем были созданы аксиально-поршневые насосы. В них есть вращающийся барабан с несколькими поршнями, параллельными оси вращения, отсюда и название.


Штоки поршней крепятся на вращающейся с ними шайбе. Когда шайба находится под прямым углом, то поршни не совершают ход, объёмы жидкости в цилиндрах не изменяются и насос не работает. Если шайбу наклонить, то при вращении барабана поршни будут совершать ход, изменяя объёмы цилиндров, а жидкость в контуре начнёт протекать под давлением. Таким образом, от угла наклона шайбы зависит объём перекачиваемой жидкости и, соответственно, скорость вала гидромотора.

В реальной конструкции поршней и цилиндров намного больше. Посмотреть, как это работает, можно на довольно наглядном видео:

Кроме аксиально-поршневых есть радиально-поршневые насосы. В них поршни (или плунжеры на радиально-плунжерных насосах) располагаются не параллельно, а перпендикулярно к оси вращения вала. Реализаций у радиальных насосов множество, поэтому приведём несколько примеров.

Вот схема радиального насоса с неподвижными цилиндрами и эксцентриком:

Ось эксцентрика смещена от ос оси вала, поэтому при вращении эксцентрик вжимает одни поршни и отжимает другие. За счёт этого и происходит прокачка жидкости.

Другой вариант с вращающимися поршнями:

Ротор представляет собой барабан с поршнями, в центральной части которого есть две камеры высокого и низкого давления. Картер статора по оси смещён относительно ротора, поэтому при вращении вала поршни то сжимают, то отжимают пружины, соответственно изменяя объём цилиндров. За счёт этого и создаётся давление в контуре. Более наглядная схема:

Есть и другой вариант:

Наглядное видео с объяснением работы радиально-поршневых насосов:

Для регулировки объёма прокачиваемой жидкости и скорости вращения гидромотора нам нужно изменять положение оси эксцентрика относительно оси вращения вала. Это можно сделать смещением статора, как на схеме ниже, или смещения самого эксцентрика в радиальных насосах с неподвижными цилиндрами.

В дальнейшем мы разберём такую конструкцию на реальном примере.

Что касается гидравлических моторов, то многие схемы насосов обратимы, то есть могут использоваться и как насосы, и как моторы. Вот пример объединения аксиально-поршневых мотора и насоса в один компактный блок для бесступенчатого изменения скорости:

Другой пример: с двигателем соединён аксиально-поршневой насос, а с ведущими колёсами пластинчатый гидромотор. В нём ось вращения ротора смещена от оси статора, а лопатки-пластины прижимаются к его стенке под действитем пружин или центробежной силы:

Достоинства и недостатки гидрообъёмных передач
Самое главное достоинство гидропередачи, ради которого её обычно и применяют, это возможность бесступенчатой регулировки. Наклоном шайбы или смещением эксцентрика можно изменять скорость вращения ведомого вала, причём крутящий момент тоже будет соответственно уменьшаться или увеличиваться. Нет никаких ступеней, как в коробке передач, передаточное число изменяется вслед за движением рычага или штурвала. Что касается диапазона скоростей, то и с ним всё, как правило, хорошо. Казалось бы, идеальная трансмиссия: гидромотор соединяется с двигателем, а гидронасосы с ведущими колёсами танка. Для каждой гусеницы отдельно можно задавать какую угодно скорость, плавно входя в повороты. Если танк заехал в говны и сопротивление движению увеличилось, то достаточно снизить обороты гидромотора, подняв крутящий момент.

Но не всё так просто. У гидрообъёмных передач есть, скажем, так, один существенный недостаток и одна важная особенность. Эту особенность нельзя однозначно назвать недостатком, потому что в некоторых случаях она является как раз достоинством. Гидрообъёмные передачи требуют качественного изготовления, ведь они работают с большим давлением и быстро движущимися деталями. При работе с большой мощностью требуется обеспечить адекватное охлаждение масла. Как следствие, использовать гидрообъёмный привод в качестве полноценной танковой трансмиссии крайне затруднительно. Вернее, сделать-то его можно, но сразу возникнут вопросы к цене, сложности изготовления, охлаждению и, самое главное, к надёжности. Кроме того, гидрообъёмные трансмиссии хоть и позволяют бесступенчато изменять крутящий момент и скорость в широком диапазоне, но они не делают этого автоматически, без участия человека. Наоборот, гидротрансформаторы сами приспосабливаются к условиям движения, используя мощность оптимальным образом.

Именно поэтому в настоящее время стандартом в танкостроении стала связка гидротрансформатора с планетарной коробкой передач. Но и для гидрообъёмных передач нашлись свои области применения. Они давно и с успехом используются в приводах поворота башни. Вот простая для понимания схема:

Пластинчатый гидромотор регулируется смещением статора вверх или вниз. Наводчик наклоняет рукоятку поворота и этим смещает гайку вперёд или назад. От её смещения, в свою очередь, зависит и смещение статора. Направлениям вверх или вниз соответствует движение башни по часовой или против часовой стрелки, а скорость поворота зависит от величины смещения. Гидромотор устроен сходным образом, только у него статор зафиксирован неподвижно.

Другая важная область — это двухпоточные механизмы поворота с гидрообъёмным приводом. Они позволяют поворачивать настолько точно, что в танках Char B1 и Strv 103 по горизонтали орудие наводится только с помощью механизма поворота. В настоящее время это лучший тип танковой трансмиссии по управляемости. Но об использовании гидрообъёмных приводов в танковых трансмиссиях мы с конкретными примерами поговорим в следующий раз.

Российский «Гидроход»

П. Першин

Полное название этой машины «Транспортное средство высокой проходимости с полнопоточной гидрообъемной «интеллектуальной» трансмиссией, обеспечивающей бесступенчатый и плавный подвод мощности к колесам». Разработало ее ОАО «Инновационная фирма «НАМИ-Сервис» при активном участии АМО ЗИЛ. Первый «выход в свет» она совершила в конце лета прошлого года, и сразу стала одним из самых интересных экспонатов специализированной выставки автомобилей двойного применения в Бронницах, проходившей в рамках Российского автосалона. Уникальный автомобиль назвали «Гидроход». Его основой послужило шасси ЗИЛ-49061, которое оснастили двигателем легкового автомобиля ЗИЛ-115, оригинальной трансмиссией, кабиной от грузовика ЗИЛ-4331 с новой передней частью и грузопассажирским кузовом, удобным для проведения исследовательских работ.

Прежде, чем познакомиться с опытным автомобилем, попытаемся разобраться, что же такое гидрообъемная трансмиссия и чем же она привлекла внимание создателей «Гидрохода».

Гидрообъемной (или гидростатической) передачей называют сочетание объемного гидронасоса с аналогичным по конструкции гидромотором (одним или несколькими). Первые попытки применить ее в трансмиссии автомобилей относятся к концу XIX века. Однако низкий КПД, высокая стоимость, связанная со сложностью конструкции и необходимостью высокой точности изготовления, большие габариты и вес, трудности, связанные с созданием надежных уплотнителей, заставили отказаться от этой идеи на долгие годы. Однако в последнее время ситуация в корне изменилась: гидрообъемные приводы и трансмиссии стали обычным явлением на бульдозерах, а на автокранах и экскаваторах почти во всех классах просто вытеснили все остальные схемы.

Произошло это в результате усовершенствования конструкций гидрообъемных насосов и гидромоторов, а главным образом – уплотнений в них. Ведь гидравлическая мощность равна произведению рабочего давления на расход жидкости, и если 20 лет назад 200 кг/см2 (бар) казались пределом возможного, то теперь 45–50 МПа (450–500 бар) никого не удивишь. И хотя до серийных автомобилей гидрообъемные передачи еще не добрались, во всех странах ведутся работы по их внедрению в автомобилестроении.

Преимущества гидрообъемных передач по сравнению с традиционными: бесступенчатое изменение передаточного числа трансмиссии в целом в очень широких пределах; возможность замены всех механизмов механической трансмиссии (а не только коробки передач и сцепления) одной-двумя парами «гидронасос–гидромотор»; компоновочные, связанные с возможностью размещения гидромоторов на любом расстоянии от гидронасоса, в результате чего гидромоторы можно располагать непосредственно в колесах; легкость реверсирования передачи и получения одинаковых скоростей при движении автомобиля вперед и назад.

К недостаткам современных гидрообъемных передач следует отнести более низкий, чем у механических передач КПД, и более высокую стоимость изготовления.

Принцип работы простейшей гидрообъемной передачи следующий. Насос, связанный непосредственно с двигателем автомобиля, создает гидростатический напор (отсюда второе название передачи) рабочей жидкости и подает ее по магистральным трубопроводам к гидромотору или моторам, которые преобразовывают его в механическую работу на своем выходном валу (валах). Для исключения кавитационных явлений и пополнения рабочей жидкости, количество которой может уменьшиться из-за утечек, в систему включается специальный насос, подающий жидкость через фильтр и специальные клапаны в магистраль низкого давления, где поддерживается избыточное давление до 10–12 бар (современный аналог запрещенных к употреблению кг/см2). Для ограничения максимального давления в контуре циркуляции предусмотрен редукционный клапан.

В автомобильных гидростатических трансмиссиях могут применяться гидрообъемные агрегаты разных типов: шестеренные (винтовые), лопастные (шиберные) и поршневые (радиально- или аксиально-). Для регулирования числа оборотов ведущих колес автомобиля и подводимого к ним крутящего момента при постоянном режиме работы двигателя может использоваться изменение производительности насоса, установка регулируемого гидромотора, или одновременно и то, и другое. Проще всего изменять производительность насоса. В этом случае при постоянной мощности двигателя между скоростью автомобиля и моментами на ведущих колесах существует гиперболическая зависимость, обуславливающая наилучшие динамические качества автомобиля.

Расположение агрегатов гидрообъемной трансмиссии на раме вездехода

Специалисты КБ компании «НАМИ-Сервис» под руководством главного конструктора Евгения Игнатьевича Прочко, ученика Виталия Андреевича Грачева, с 70-х годов активно работающего с автомобильными гидрообъемными трансмиссиями, реализовали идею гидропривода на трехосном вездеходе, справедливо считая, что на многоосных машинах повышенной проходимости недостатки такой системы будут наименее заметны, а преимущества станут максимально ощутимы.

На шасси вездехода ЗИЛ-49061 с 270-сильным бензиновым мотором установили три западногерманских аксиально-поршневых насоса регулируемой производительности (реверсивных и обратимых) с электропропорциональной системой управления.

Насосы, развивающие максимальное рабочее давление 43 МПа. Их максимальная частота вращения – 2 850 мин-1 – обеспечивает силовой диапазон регулирования, равный 5,375. Насосы связаны с двигателем через согласующий раздаточный одноступенчатый редуктор с косозубыми цилиндрическими шестернями и передаточным отношением 1,414. Напор рабочей жидкости от насосов передается шести гидромоторам приводов колес, работающим при частоте вращения до 4 590 мин-1 и обеспечивающим диапазон регулирования 4,425. Они также имеют свои одноступенчатые редукторы, снабженные зубчатой муфтой для отключения их от бортовых передач. Передаточное число редукторов – 1,483, передаточное число бортового редуктора – 2,091, колесного редуктора – 4,273. Гидромоторы тоже западногерманского производства. Они также являются регулируемыми и обратимыми, и снабжены электропневмопропорциональной системой управления.

Управляет работой гидронасосов и гидромоторов электронная система, без какого-либо вмешательства водителя, работа которого предельно упрощается.

Гидрообъемная трансмиссия с суммарным силовым диапазоном регулирования 23,8 позволила повысить проходимость и тягово-динамические свойства автомобиля ЗИЛ-49061, увеличила среднюю эксплуатационную скорость при движении по местности. Максимальная скорость «Гидрохода» достигает 82 км/ч (минимально устойчивая 0,9 км/ч). Улучшилась топливная экономичность вездехода. Причина кроется в лучшем использовании мощности двигателя.

«Гидроход» отличается также снижением уровня разрушающего воздействия на почву и растительный покров. Испытания опытного образца будут продолжены.

Гидрообъёмные передачи: курим понятие: thunder_games — LiveJournal

Оригинал взят у kedoki в Гидрообъёмные передачи: курим понятие

В одной из недавних статей на примере Tiger (P) Typ 102 я уже описывал принципы работы гидродинамических передач, то есть гидромуфт и гидротрансформаторов. Кроме того, в танкостроении и в гусеничной технике вообще используются и гидростатические передачи, нередко их называют гидрообъёмными (сокращённо ГОП). У них другой принцип действия, свои области применения и так далее. Проблема в том, что в английской терминологии все они называются hydraulic transmission. Из-за этого некоторые темы в танкостроении обросли выдумками и откровенной ерундой. Например, в некоторых статьях авторы на полном серьёзе пишут, что Tiger (P) Typ 102 был оснащён гидрообъёмным приводом для каждой гусеницы. А тут уж есть где фантазии разгуляться. Мол, на экспериментальном Pz.Kpfw.IV гидрообъёмная трансмиссия работала ненадёжно, так что и Тигр с аналогичной конструкцией был обречён.

В этой статье я расскажу о принципах работы гидрообъёмных передач, об их достоинствах и недостатках, а в следующий раз рассмотрю конкретные реализации в танковых трансмиссиях.
ГОППБДПВ:


Но сперва дурацкая аналогия, поясняющая суть. Представьте себе стоящий на полу шкаф, вам нужно его сдвинуть с помощью бревна. Вы можете сделать это двумя способами. Первый — кидать в него бревно, ведь с каждым ударом шкаф будет сдвигаться. Вы поднимаете бревно, кидаете его в шкаф, затем снова поднимаете, кидаете и так далее. Второй способ — упереться бревном в шкаф и толкать его силой давления. Первый способ — это гидродинамическая передача: насосное колесо своими лопастями «кидает» молекулы жидкости на турбинное колесо. Второй способ — гидростатическая (она же гидрообъёмная) передача. С двигателем соединён гидравлический насос, который создаёт давление в контуре и вращает вал гидравлического мотора. Очевидно, хотя все они называются hydraulic transmission, это совершенно разные способы передачи мощности, каждый со своими особенностями и областями применения.

Типы насосов и моторов
Прежде всего разберёмся с тем, как работает гидронасос. Первое, что приходит в голову — это поршень с кривошипно-шатунным механизмом:

Работать такая штука, конечно, будет, но совсем не так, как нам нужно. Во-первых, давление в контуре пульсирует, то уменьшаясь, то возрастая, потому что в мёртвых точках поршень не прокачивает жидкость. Во-вторых, нужно ещё придумать, как регулировать насос, изменяя скорость. Для решения этих проблем были созданы аксиально-поршневые насосы. В них есть вращающийся барабан с несколькими поршнями, параллельными оси вращения, отсюда и название.


Штоки поршней крепятся на вращающейся с ними шайбе. Когда шайба находится под прямым углом, то поршни не совершают ход, объёмы жидкости в цилиндрах не изменяются и насос не работает. Если шайбу наклонить, то при вращении барабана поршни будут совершать ход, изменяя объёмы цилиндров, а жидкость в контуре начнёт протекать под давлением. Таким образом, от угла наклона шайбы зависит объём перекачиваемой жидкости и, соответственно, скорость вала гидромотора.

В реальной конструкции поршней и цилиндров намного больше. Посмотреть, как это работает, можно на довольно наглядном видео:

Кроме аксиально-поршневых есть радиально-поршневые насосы. В них поршни (или плунжеры на радиально-плунжерных насосах) располагаются не параллельно, а перпендикулярно к оси вращения вала. Реализаций у радиальных насосов множество, поэтому приведём несколько примеров.

Вот схема радиального насоса с неподвижными цилиндрами и эксцентриком:

Ось эксцентрика смещена от ос оси вала, поэтому при вращении эксцентрик вжимает одни поршни и отжимает другие. За счёт этого и происходит прокачка жидкости.

Другой вариант с вращающимися поршнями:

Ротор представляет собой барабан с поршнями, в центральной части которого есть две камеры высокого и низкого давления. Картер статора по оси смещён относительно ротора, поэтому при вращении вала поршни то сжимают, то отжимают пружины, соответственно изменяя объём цилиндров. За счёт этого и создаётся давление в контуре. Более наглядная схема:

Есть и другой вариант:

Наглядное видео с объяснением работы радиально-поршневых насосов:

Для регулировки объёма прокачиваемой жидкости и скорости вращения гидромотора нам нужно изменять положение оси эксцентрика относительно оси вращения вала. Это можно сделать смещением статора, как на схеме ниже, или смещения самого эксцентрика в радиальных насосах с неподвижными цилиндрами. В дальнейшем мы разберём такую конструкцию на реальном примере.

Что касается гидравлических моторов, то многие схемы насосов обратимы, то есть могут использоваться и как насосы, и как моторы. Вот пример объединения аксиально-поршневых мотора и насоса в один компактный блок для бесступенчатого изменения скорости:

Другой пример: с двигателем соединён аксиально-поршневой насос, а с ведущими колёсами пластинчатый гидромотор. В нём ось вращения ротора смещена от оси статора, а лопатки-пластины прижимаются к его стенке под действитем пружин или центробежной силы:

Достоинства и недостатки гидрообъёмных передач
Самое главное достоинство гидропередачи, ради которого её обычно и применяют, это возможность бесступенчатой регулировки. Наклоном шайбы или смещением эксцентрика можно изменять скорость вращения ведомого вала, причём крутящий момент тоже будет соответственно уменьшаться или увеличиваться. Нет никаких ступеней, как в коробке передач, передаточное число изменяется вслед за движением рычага или штурвала. Что касается диапазона скоростей, то и с ним всё, как правило, хорошо. Казалось бы, идеальная трансмиссия: гидромотор соединяется с двигателем, а гидронасосы с ведущими колёсами танка. Для каждой гусеницы отдельно можно задавать какую угодно скорость, плавно входя в повороты. Если танк заехал в говны и сопротивление движению увеличилось, то достаточно снизить обороты гидромотора, подняв крутящий момент.

Но не всё так просто. У гидрообъёмных передач есть, скажем, так, один существенный недостаток и одна важная особенность. Эту особенность нельзя однозначно назвать недостатком, потому что в некоторых случаях она является как раз достоинством. Гидрообъёмные передачи требуют качественного изготовления, ведь они работают с большим давлением и быстро движущимися деталями. При работе с большой мощностью требуется обеспечить адекватное охлаждение масла. Как следствие, использовать гидрообъёмный привод в качестве полноценной танковой трансмиссии крайне затруднительно. Вернее, сделать-то его можно, но сразу возникнут вопросы к цене, сложности изготовления, охлаждению и, самое главное, к надёжности. Кроме того, гидрообъёмные трансмиссии хоть и позволяют бесступенчато изменять крутящий момент и скорость в широком диапазоне, но они не делают этого автоматически, без участия человека. Наоборот, гидротрансформаторы сами приспосабливаются к условиям движения, используя мощность оптимальным образом.

Именно поэтому в настоящее время стандартом в танкостроении стала связка гидротрансформатора с планетарной коробкой передач. Но и для гидрообъёмных передач нашлись свои области применения. Они давно и с успехом используются в приводах поворота башни. Вот простая для понимания схема:

Пластинчатый гидромотор регулируется смещением статора вверх или вниз. Наводчик наклоняет рукоятку поворота и этим смещает гайку вперёд или назад. От её смещения, в свою очередь, зависит и смещение статора. Направлениям вверх или вниз соответствует движение башни по часовой или против часовой стрелки, а скорость поворота зависит от величины смещения. Гидромотор устроен сходным образом, только у него статор зафиксирован неподвижно.

Другая важная область — это двухпоточные механизмы поворота с гидрообъёмным приводом. Они позволяют поворачивать настолько точно, что в танках Char B1 и Strv 103 по горизонтали орудие наводится только с помощью механизма поворота. В настоящее время это лучший тип танковой трансмиссии по управляемости. Но об использовании гидрообъёмных приводов в танковых трансмиссиях мы с конкретными примерами поговорим в следующий раз.

Гидростатическая трансмиссия как прорывная конкурентная технология

А. Платонов, фото «ДСТ-УРАЛ»

В предыдущей статье мы рассмотрели основные этапы роста ООО «ДСТ-УРАЛ» от небольшого частного предприятия по ремонту и восстановлению техники и до сегодняшнего дня, когда завод является одним из лидеров отечественного тракторостроения. В сегодняшней статье речь пойдет об одном из важнейших решений, позволивших заводу достичь таких результатов.

Конец 2010-х годов: мировой финансовый кризис ударил по России, курс доллара вырос в 1,5 раза. Объем рынка строительно-дорожной техники в целом и в бульдозерной тематике, в частности, упал в 5–7 раз, впоследствии начав расти только в 2011 г. Но как известно, кризис – это и лучшее время для роста, и для принятия нестандартных решений. Руководство «ДСТ-УРАЛ» принимает решение о разработке нового серийного бульдозера, способного полностью заменить устаревшую конструкцию с механической трансмиссией.

В то время на рынке бульдозеров легкого и среднего класса, как в мире, так и России, преобладали машины с классической гидромеханической трансмиссией либо с устаревшей механической. Конструкторами завода был проведен глубокий анализ преимуществ и недостатков всех видов трансмиссий. В результате выбор пал на гидростатическую трансмиссию (по-научному правильно называть ее гидрообъемным приводом передачи мощности, но из-за перевода с английского языка прижился термин именно ГСТ – гидростатическая трансмиссия).

В тот момент в России были попытки сделать массовый бульдозер с ГСТ: в начале 2000-х годов был разработан ТС10 «Добрыня» производства ЧСДМ (г.  Челябинск), позже документация на эту машину была передана на ХТЗ (г. Харьков) и в «Орёлдормаш» (г. Орёл), где появилась модернизированная версия Б-100. Но эти машины не выдержали проверку временем и к 2010 г. уже практически не выпускались.

Среди мировых производителей полностью на ГСТ-приводе свои трактора делали фирмы Liebherr, Case, John Deere и New Holland. Крупнейшие производители в лице Caterpillar и Komatsu, а также массовые производители китайских тракторов данную трансмиссию на тот момент всячески критиковали и в своей технике практически не использовали. Но как показало время, гидростатический привод доказал свою конкурентоспособность как в экономическом, так и в эксплуатационном плане, и сейчас все больше новых тракторов выпускается с таким видом трансмиссии, увеличивается их общая доля рынка.

В чем же преимущества гидростатической трансмиссии? Начать стоит с описания принципа работы: ГСТ бульдозера – это гидрообъемная передача с закрытым замкнутым гидроконтуром (в этом основное отличие от популярного экскаваторного варианта трансмиссии, где контур открытый). В состав трансмиссии входят два гидронасоса и два гидромотора (по одному на каждый борт, в более тяжелых бульдозерах, начиная от 40 т, количество агрегатов может быть увеличено). Насосы преобразуют механическую энергию вращения вала ДВС в энергию потока масла под определенным давлением, передавая мощность посредством рукавов высокого давления гидромоторам. Те преобразуют энергию обратно в механическое вращение, приводя в действие исполнительный механизм – приводной редуктор. Сам гидравлический контур закрыт, жидкость в нем обновляется примерно на 10% каждую минуту с помощью специальных клапанов промыва и насосов подпитки, тем самым контур охлаждается и очищается. Это помогает избежать больших сечений РВД подвода и отвода жидкости от приводного контура и компактно разместить всю трансмиссию.

Одним из ключевых достоинств ГСТ является возможность плавного бесступенчатого изменения передаточного отношения в широком диапазоне частот вращения, что позволяет намного эффективнее использовать крутящий момент двигателя машины по сравнению со ступенчатым приводом во всем диапазоне нагрузок и скоростей машины. Объем насосов регулируется пропорционально от нуля до максимума, что делает возможным плавный разгон машины с места без применения сцепления. А пропорциональное уменьшение объема гидромоторов позволяет реализовать разгон машины до транспортной скорости без разрыва потока мощности, рывков и потерь.

Благодаря электронному контролю всей трансмиссии и топливоподачи ДВС даже значительное и резкое изменение нагрузки не влияет на выходную частоту вращения, поэтому машина сама держит обороты ДВС на нужном уровне согласно требуемой нагрузке, что позволяет существенно экономить топливо в условиях высокой маневренности бульдозера и непрерывности тягового усилия. Когда нагрузка с бульдозера снимается, обороты двигателя автоматически падают до холостых. При этом ГСТ позволяет обеспечить максимальную тягу машины даже на низкой скорости и низких оборотах ДВС.

Большим достоинством гидростатической трансмиссии является простота реверсирования гусениц с возможностью разворота на месте с нулевым радиусом, что дает исключительную маневренность машине.

Отсутствие механической связи ДВС и приводных редукторов позволяет сильно упростить кинематическую схему, существенно облегчить компоновку машины на этапе разработки, упростить ремонтные и обслуживающие мероприятия, значительно повысить надежность. Количество элементов сведено к минимуму – их всего два: гидронасос и гидромотор, тогда как в ГТР это сам гидротрансформатор, планетарная коробка передач, главная передача, многодисковый бортовой фрикцион и гидравлический привод дифференциального поворота. В случае поломки весь ремонт осуществляется путем замены гидронасоса или гидромотора в сборе (что достаточно быстро), а затем дефектовки вышедшего из строя агрегата на стенде. Учитывая, что данные агрегаты производит множество мировых компаний, обеспечивается поддержание конкурентной среды среди поставщиков, а значит, низкий уровень цены при высоком уровне качества.

Недостатком гидростатической трансмиссии можно считать более низкий КПД по сравнению с механической или гидромеханической передачей. Однако по сравнению с трансмиссиями, включающими коробки передач, ГСТ оказывается экономичнее, проще и быстрее. Также ранее применение ГСТ ограничивали цена изделия, требования к маслам и сложность реализации электронного управления. Однако со временем совершенствование технологий механообработки и широкое распространение синтетических масел, производимых под заранее заданные параметры использования, развитие микроэлектроники, позволившее реализовывать сложные алгоритмы управления ГСТ, позволили значительно снизить себестоимость такого вида привода.

Еще одним недостатком ГСТ-привода можно считать предвзятое отношение к нему со стороны эксплуатирующих организаций. Но опробовав новые технологии, назад уже никто не хочет возвращаться. Еще недавно все автолюбители боялись ставить автоматическую коробку передач, предпочитая механику. Сейчас механических коробок передач практически не осталось, а автоматы используют не только на легковом транспорте, но и на большегрузных машинах, внедорожных самосвалах, автобусах и т. д. Причем эти машины успешно работают в диапазоне температур от +50 до –50 °С. В аналогичных условиях работает и бульдозер ГСТ, причем проблем не возникает как в трансмиссии, так и в электронной системе управления.

Бытует также ошибочное мнение, что для ГСТ необходимо только иностранное, самое дорогое и специализированное масло. Это не так, качество отечественных масел давно подтверждено, они соответствуют мировым стандартам качества, и эксплуатация возможна во всем температурном диапазоне. Заводом была проведена большая работа по изучению темы смазочных материалов, на текущий момент руководством по эксплуатации разрешается применение масел около 50-ти производителей, из которых пять отечественных. В качестве дополнительной меры защиты работа бульдозера с ГСТ построена таким образом, что контроллер запрещает движение на слишком холодном масле, а подогрев от –50° до оптимальной температуры происходит в автоматическом режиме в течение 15–20 минут.

Выбор ГСТ с электронным управлением, с учетом всех описанных преимуществ, подтолкнул завод «ДСТ-УРАЛ» разработать полностью электронную систему управления всеми остальными системами машины, что позволило легко реализовывать и внедрять любые программы по управлению машиной, получать удаленный доступ и контроль параметров, существенно упростить управление машиной, адаптировать ее под оператора. Все это помогло существенно снизить требования к квалификации бульдозериста, и теперь для управления машиной ему достаточно лишь двух джойстиков: левый отвечает за все движение, правый за навесное оборудование.

В итоге все вышеописанные преимущества позволили технике «ДСТ-УРАЛ» прочно занять свою нишу на дорожно-строительном рынке СНГ, с каждым годом завод наращивает выпуск конкурентной продукции и внедряет передовые технологии контроля и управления машинами.

БГОМТ Бортовая гидрообъемная механическая трансмиссия для ВГМ тяжелой весовой категории

В конструкции БГОМТ, схема которой приведена на форуме (пост 483), используется гидрообъемная передача (ГОП) аксиально-поршневого типа. Она была разработана в начале 90-х годов прошлого века в Харьковском агрегатном бюро при заводе ФЭД (главный конструктор В.К. Мокроуз), в отделе В.М. Блудова. Никакого отношения к шарико-поршневой ГОП-900, разрабанной ВНИИгидропривод (главный конструктор Г.А. Аврунин) и используемой в танке «Оплот», она не имеет.

Гидромеханическая трансмиссия

транспортного средства

 
 Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в качестве трансмиссии транспортного средства (ТС).
 Известна гидромеханическая трансмиссия ТС, содержащая гидрообъемную передачу (ГОП), три  коробки передач, планетарный механизм с двумя степенями свободы и четыре  управляющих фрикционных устройства (ФУ), которая  обеспечивает четыре скоростных диапазона [1].
 Недостатком данной  трансмиссии является высокая нагруженность ее элементов  при торможении  и обязательное условие работоспособности ГОП.
Наиболее близкой по технической сути и числу совпадающих признаков к предлагаемому изобретению является гидромеханическая передача, содержащая ведущий и ведомый валы, гидравлическую ветвь, включающую две гидромашины, из которых, по меньшей мере, одна выполнена регулируемой, и механическую ветвь, состоящую из согласующего редуктора, выполненного в виде одноступенчатой зубчатой передачи для привода вала гидронасоса (ГН),  трех планетарных механизмов и  управляющих элементов (трех блокирующих и двух тормозных ФУ) и обеспечивающая передачу мощности в пяти бесступенчатых диапазонах регулирования  [2].
Недостатком данной конструкции является несовершенство кинематической схемы, проявляющееся в потере работоспособности ТС при выходе из строя ГОП, сложность реализации режима торможения, большие радиальные размеры.
 Заявляемая и известная передачи имеют следующие сходные признаки: ведущий и ведомый валы, гидравлическую ветвь, включающую две гидромашины, из которых, по меньшей мере, одна выполнена регулируемой, механическую ветвь, состоящую из согласующего редуктора, обеспечивающего работу гидронасоса  ГОП, трех планетарных механизмов и управляющих фрикционных устройств.
В основу данного изобретения поставлена задача усовершенствования гидромеханической трансмиссии путем увеличения ее функциональных возможностей за счет введения новых и расширения  функций известных элементов для обеспечения условий работоспособности ТС при выходе из строя ГОП с сохранением возможности движения вперед и назад во всем скоростном диапазоне, улучшения эксплуатационных характеристик, в том числе показателей управляемости, разгона и торможения, снижения утомляемости водителя.
Для достижения этого технического результата в гидромеханической трансмиссии, содержащей ведущий и ведомый валы, гидравлическую ветвь, выполненную в виде гидрообъемной передачи и механическую ветвь, включающую входной согласующий редуктор, переключающее устройство, коробку передач, выходной редуктор, тормозные и блокирующие фрикционные устройства, согласно изобретению входной согласующий редуктор имеет три выходных звена и выполнен в виде двух планетарных механизмов, водило первого из них неподвижно, его сателлиты жестко связаны с ведущим валом трансмиссии и входным валом ГОП, а эпицикл имеет жесткую связь с водилом второго планетарного механизма, у которого солнечная шестерня соединена с подвижными элементами блокирующего фрикционного устройства, а эпицикл неподвижен, переключающее механическое устройство имеет фиксированные положения для установления кинематической связи между выходными звеньями входного согласующего редуктора, выходным валом гидрообъемной передачи и промежуточным валом коробки передач, содержащей три планетарных механизма, у первого из них солнечная шестерня связана с промежуточным валом, водило имеет жесткую связь с главным валом, выполненным как единая сборочная единица с солнечными шестернями двух других планетарных механизмов, а эпицикл соединен с одним тормозным  и двумя блокирующими фрикционными устройствами, следующие два планетарных механизма коробки передач имеют общее водило, соединенное с солнечной шестерней выходного планетарного редуктора, их эпициклы имеют жесткую связь с подвижными элементами тормозных фрикционных устройств, причем эпицикл среднего планетарного механизма коробки передач дополнительно связан с блокирующим фрикционным устройством, обеспечивающим кинематическую связь с главным валом. Фрикционные устройства эпицикла первого планетарного механизма коробки передач обеспечивают разрыв потока мощности между ведущим и ведомым валами и выполняют функции сцепления, а фрикционные устройства двух последующих планетарных механизмов коробки передач позволяют останавливать сложное водило и выполнять функции тормоза.
Существенные отличительные признаки заявляемой гидромеханической трансмиссии заключаются в следующем:
  1. Кинематическая схема трансмиссии обеспечивает автоматический режим движения ТС и ручной с шестью передачами вперед и назад до максимально возможной скорости Vmax.
  2.  Согласующий редуктор выполнен в виде двух планетарных механизмов и имеет три выходных звена в виде сателлита первого планетарного механизма и двух солнечных шестерен.  Это позволяет в автоматическом режиме движения со скоростями от  0.5V max  до Vmax, двигаться без переключения  ФУ, а при выключении (выходе из строя) ГОП обеспечивает движение ТС с шестью передачами вперед и назад  во всем скоростном диапазоне.
  3. Для выбора режима работы трансмиссии введено механическое переключающее устройство с четырьмя  фиксированными положениями, устанавливающими кинематическую связь между выходными звеньями согласующего редуктора и входными звеньями коробки передач.
  4. Фрикционные устройства коробки передач кроме основных функций, наложения кинематических связей между звеньями планетарных механизмов, дополнительно выполняют функции сцепления и тормоза.
  5. Система торможения обеспечивает три режима: безопасная стоянка на спусках и подъемах, плавную и экстренную остановку ТС.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом имеется причинно-следственная связь.
В предлагаемой гидромеханической трансмиссии введены новые элементы:
1. Входной согласующий редуктор выполнен в виде двух планетарных механизмов, имеет одно входное и три выходных звена. Первое выходное звено обеспечивает кинематическую связь между ведущим валом и гидронасосом ГОП, два других — имеют одинаковые по модулю, но противоположно направленные угловые скорости вращения, что обеспечивает полный реверс во всем скоростном диапазоне движения ТС при отключении (выходе из строя) ГОП.
2. Отпадает необходимость в сцеплении, поскольку его функции выполняют ФУ первого планетарного механизма коробки передач.
3. Тормозная система включает четыре ФУ коробки передач, что существенно повышает ее эффективность, уменьшает износ дисков трения и повышает ресурс трансмиссии.
Заявляемое изобретение является новым, поскольку оно неизвестно из уровня техники, имеет изобретательский уровень, так как введение в конструкцию входного согласующего планетарного редуктора с тремя выходными звеньями явным образом не следует из уровня техники, промышленно применимо, что подтверждено эскизным проектом.
Техническая сущность и принцип работы гидромеханической трансмиссии поясняются чертежом.
Трансмиссия содержит   входной согласующий редуктор, выполненный в виде двух планетарных механизмов ПМ1 и ПМ2, гидрообъемную передачу, включающую гидравлически связанные ГН регулируемой подачи и ГМ, переключающее механическое устройство (далее переключающее устройство), шестискоростную коробку передач (ПМ3, ПМ4 и ПМ5), выходной редуктор ПМ6 и семь управляющих ФУ, из которых три являются блокирующими, а четыре — тормозами.
Ведущий вал 1 трансмиссии  жестко связан с сателлитом 2 ПМ1, который находится в зацеплении с солнечной шестерней 3 и эпициклом 4.  Сателлит 5 этого планетарного ряда жестко связан с входным валом 6 ГН 7 ГОП. Выходной вал 8 ГМ 9 ГОП соединен с переключающим устройством 10, предназначенным для передачи мощности с ведущего вала 1 на промежуточный вал 11 в зависимости от режима работы трансмиссии. Эпицикл  4 ПМ1 жестко связан с водилом ПМ2, солнечная шестерня 12 которого связана с элементами блокирующего ФУ, а его эпицикл 13  неподвижен. Промежуточный вал 11 жестко связан  с солнечной шестерней 14 ПМ3,  водило которого  выполнено как единая сборочная единица с главным валом 15, солнечными шестернями 16 ПМ4 и 17 ПМ5. Блокирующие ФУ 18 и 19 обеспечивают соединение эпицикла 20 ПМ3 с главным валом 15 и солнечной шестерней 12 ПМ2. Сложное водило 21 является общим для ПМ4, ПМ5 и жестко соединено с солнечной шестерней 22 выходного редуктора ПМ6. Эпицикл 23 ПМ4 связан с подвижными элементами блокирующего ФУ 24, обеспечивающего его соединение с главным валом 15  и тормозом 25. Эпицикл 26 ПМ5 соединен с подвижными элементами тормоза 27. Стояночный тормоз 28 (ручник), соединяющий сложное водило 21 с корпусом трансмиссии, имеет механический привод управления и обеспечивает удержание остановленного ТС на спусках и подъемах. Тормоз 29 при включении обеспечивает кинематическую связь эпицикла 20 ПМ3 с корпусом трансмиссии. Передача мощности с солнечной шестерни 22 выходного редуктора ПМ6 осуществляется его водилом,  жестко соединенным с ведомым валом 30.
Работа трансмиссии определяется положением переключающего устройства 10, которое имеет 4 фиксированных положения, соответствующих режимам А, Б, В и Г.
Режим А — безопасная стоянка ТС.
Ведущий вал 1 вращается с частотой вращения тягового двигателя (ТД), переключающее устройство 10 находится в положении А, кинематическая связь между ТД и промежуточным валом 11 разомкнута, включен стояночный тормоз 28.
Режим Б – работа трансмиссии  в автоматическом режиме.
  1. Переключающее устройство 10 установлено в положении А.
  2. Тяговый двигатель работает без нагрузки в режиме холостого хода. Его угловая скорость вращения w тд    увеличивается до значения  w тд max, соответствующего режиму максимальной мощности.
  3. Включается тормоз 25.
  4. Наклонная шайба ГН ГОП находится в положении нулевой подачи е = 0.  Параметр  е определяет положение наклонной шайбы, характеризующее подачу ГН ГОП. При е = 1 имеет место максимальная подача и совпадение направлений вращения ГН  и ГМ. При е = -1 так же имеет место максимальная подача, но направления вращения ГН и ГМ противоположные.
  5. Переключающее устройство 10 переводится в положение Б, при котором устанавливается  жесткая кинематическая связь между выходным валом 8 ГМ ГОП  и промежуточным валом 11.
  6. Наклонная шайба ГН переводится из положения е  = 0 в промежуточное положение е = е 1 для страгивания ГМ с места без нагрузки.
  7.  Выключается  стояночный тормоз 28  и включается тормоз  29.
  8.  Наклонная шайба ГН перемещается из промежуточного положения е = е1  в  положение максимальной подачи е = 1. Это приводит к разгону ТС за счет ГОП.
  9.  Выключается тормоз 25.
  10.  Наклонная шайба ГН переводится в положение  е = е2, при котором скольжение тормоза 27 равно нулю.
  11. Включается тормоз  27 и ТС разгоняется за счет увеличения подачи ГН  до максимального значения е = 1.
  12. Выключается тормоз 27.
  13. Наклонная шайба ГН переводится в промежуточное положение е = е3, при котором имеет место нулевое скольжение  блокирующего ФУ  24.
  14. Включается блокирующий ФУ 24 и ТС разгоняется за счет увеличения подачи ГН до максимального значения  е  = 1. 
  15. Выключается фрикционное устройство  24 .
  16. Наклонная шайба ГН переводится  в положение нулевой подачи е = 0, одновременно уменьшается угловая  скорость вращения ТД до w тд = w 1, при которой скольжение ФУ 19 равно нулю.
  17.  Одновременно включаются два ФУ блокирующее 19 и тормоз 25. Скорость движения ТС увеличивается за счет разгона ТД, который выводится на  режим максимальной мощности.
  18.  Выключается тормоз  25 и уменьшается угловая скорость вращения ТД до w тд  = w 2, при которой угловая скорость эпицикла 26 ПМ5 равна нулю.
  19.  Включается  тормоз 27 и увеличивается скорость движения ТС за счет разгона ТД до режима максимальной мощности.
  20.  Выключается тормоз 27 и уменьшается угловая  скорость ТД до w тд = w 3, при которой скольжение блокирующего ФУ  24 равно нулю.
  21.  Включается  ФУ  24 и увеличивается скорость движения ТС за счет разгона ТД  до режима максимальной мощности.
  22.  Наклонная шайба ГН  перемещается из положения нулевой е = 0 в положение максимальной е = 1 подачи. Это обеспечивает разгон ТС до максимально возможной скорости движения V=V max .
В автоматическом режиме работы трансмиссии кинематическая схема  позволяет реализовать задний ход до скорости 0.2V max. Для этого необходимо в п.п. 8 .. 11  наклонную  шайбу ГН перемещать из положения нулевой е = 0 подачи в положение е = –1, что обеспечивает отрицательное передаточное отношение ГОП и изменение направления вращения промежуточного вала 11 на противоположное.
 
Режим В  — прямолинейное движение вперед с выключенной ГОП.
Переключающее устройство 10 находится в положении В, при котором накладывается жесткая кинематическая связь между солнечной шестерней 12 ПМ2 и промежуточным валом 11.
Работает только механическая ветвь трансмиссии.  Мощность от ведущего вала 1 передается на сателлит 2, который связан с эпициклом 4 ПМ1, вращающим солнечную шестерню 12 ПМ2 и промежуточный вал 11. Трансмиссия имеет три степени свободы и для передачи вращения с ведущего вала 1 на ведомый 30 необходимо наложить две связи- включить два ФУ. Номера включаемых ФУ и силовые потоки мощности, в зависимости от номера передачи,  представлены в таблице.
 
Передача
Номера звеньевСиловой
 поток
1829242527
1ХХ1-2-4-12-11-14-15-16-21-22-30
2ХХ1-2-4-12-11-14-15-17-21-22-30
3ХХ1-2-4-12-11-14-15-16-23-21-22-30
4ХХ1-2-4-12-11-14-20-15-16-21-22-30
5ХХ1-2-4-12-11-14-20-15-17-21-22-30
6ХХ1-2-4-12-11-14-20-15-23-16-21-22-30

Режим Г –   прямолинейное движение назад с выключенной ГОП.
 Для реализации этого режима необходимо перевести переключающее устройство 10 в положение Г. Это обеспечивает соединение солнечной шестерни 3 ПМ1 с промежуточным валом 11.  Передаточные отношения ПМ1 и ПМ2 подобраны так, чтобы угловые скорости вращения  солнечных шестерен 3 и 12 были равны по модулю, но противоположны по направлению. Изменение направления вращения промежу­точного вала 11 на противоположное позволяет, используя алгоритм действий режима В, реализовать полный реверс во всем скоростном диапазоне.
Торможение
Торможение ТС имеет три режима:
1 Удержание ТС на стоянке с помощью стояночного тормоза 28  (ручника).
2. Плавное торможение педалью тормоза за счет одновременного включения ФУ  24, 25 и 27.
3. Экстренное торможение ТС за счет одновременного  воздействия водителем на ручник  и педаль тормоза.
 Использование данного технического решения позволяет обеспечить работоспособность ТС в случае выхода из строя ГОП, повысить характеристики управляемости, разгона и торможения, увеличить ресурс трансмиссии за счет снижения износа рабочих поверхностей фрикционных устройств, снизить утомляемость водителя за счет автоматизации процесса переключения передач.
Предлагаемая кинематическая схема гидромеханической  трансмиссии положена в основу эскизного проекта.
 
Авторы:                                                                                  Рагулин С.В.
 
                                                                                             Чернышев В.Л.

Дополнительная информация

«Счетовод» меняет профессию — журнал За рулем

Как-то мы рассказали об особо точном и надежном расходомере (ЗР, 1999, № 7), изобретенном кандидатом технических наук Виктором Домогацким. С легкой руки ЗР прибор получил признание и выпускается серийно.

Этот компактный экспериментальный гидромотор развивает мощность 30 кВт — более чем достаточно, ведь таких в автомобиле будет минимум два!

Этот компактный экспериментальный гидромотор развивает мощность 30 кВт — более чем достаточно, ведь таких в автомобиле будет минимум два!

Оказалось, запатентованный принцип роликолопастной гидромашины годится не только для учета, но и для… привода транспортных средств! С подобной гидрообъемной трансмиссией уже построен тепловоз, а в лаборатории гидромотор крутит автомобильное колесо. (Небольшой макет был также показан на выставке «Архимед-2008».)

Устройство роликолопастного гидромотора только кажется простым: сложность в строгом соблюдении форм, размеров и сопряжения деталей.

Устройство роликолопастного гидромотора только кажется простым: сложность в строгом соблюдении форм, размеров и сопряжения деталей.

Вообще говоря, гидрообъемные трансмиссии известны очень давно, но используются в основном на тяжелых карьерных машинах — там, где без них трудно обойтись. Причина в низком, по сравнению с шестеренчатыми механизмами, КПД, обусловленном потерями в аксиально-поршневых моторах и насосах.

А вот роликолопастный гидровариатор имеет потери не более 5% и, стало быть, вполне годится для легкового автомобиля. Итак, долой коробку передач, карданный вал и прочие железяки. На смену им приходят компактные гидромоторы у каждого колеса. Регулирование скорости движения и реверс обеспечивают изменением производительности насоса, надвигая на его ротор с лопатками цилиндрический стакан и уменьшая таким образом рабочую часть. В итоге можно плавно менять передаточное число от 1:1 до 200:1! Никакой другой вариатор тут и близко не стоит.

Мало того, гидромотор — обратимая машина и при торможении может заряжать гидроаккумулятор давления, — вот вам и реализация популярного нынче гибридного принципа. Гидромотор очень легок и компактен. Например, 50-киловаттный ГМ-40 при диаметре 120 мм весит всего 6 кг, раскручивается до 10 000 об/мин.

Как всегда бывает, изобретение, дойдя до определенного этапа, требует для внедрения солидных интеллектуальных и финансовых вложений, неподъемных для изобретателя-одиночки. А ведь мог бы осуществиться чисто наш, российский проект автомобиля…

Гидростатическая трансмиссия – обзор

6.4 Гидростатические трансмиссии

Гидростатические трансмиссии часто используются с маховиками-аккумуляторами. Основное их преимущество заключается в компактности и высокой эффективности. Их главный недостаток – высокая стоимость, особенно при использовании высокоэффективных агрегатов.

Эффективность аксиально-поршневого агрегата указана в Рисунок 6.5 , работающий как насос, а также как двигатель. Пиковые значения КПД более 96% и 93%, которые можно получить от этого устройства, типичны для хороших гидростатических машин.Однако пиковая эффективность трансмиссии, возникающая в результате соединения этих блоков, ниже, чем произведение максимальной эффективности насоса и двигателя, поскольку пиковые значения не возникают в одинаковых условиях. Необходимо тщательно выбирать характеристики машины и передаточные числа между маховиком и насосом, а также между двигателем и ведомой машиной, если система должна работать эффективно в максимально возможном диапазоне рабочего цикла.

Рисунок 6.5. Гидростатические передачи, (а, б) КПД аксиально-поршневой гидростатической машины при работе в качестве насоса и двигателя; (c) Порядок величины КПД трансмиссии, состоящей из двух машин аксиально-поршневого типа

Порядок величины эффективности трансмиссии, использующей две аксиально-поршневые машины, приведен как функция передаточного отношения в . Рисунок 6.5 Используя машину с переменным рабочим объемом, можно получить изменение передаточного отношения 4:1.Если обе машины относятся к типу с переменным рабочим объемом, можно получить вариант 10:1 с хорошей эффективностью.

Гидростатические машины могут использоваться в трансмиссиях с разделением мощности, как показано в разделе 6.2. Очень простым типом трансмиссии с разделением мощности, в котором не используются шестерни, является так называемая «система разделения мощности с реакцией корпуса». В нем используются насос и двигатель, которые соединены вместе и могут вращаться. Вал двигателя «заблокирован», а мощность отбирается от корпуса.Изменяя рабочий объем двигателя (или насоса, или того и другого), система работает как устройство разделения мощности. Например, если рабочий объем двигателя установлен равным нулю, т. е. выходное отверстие насоса перекрыто, корпус вращается вместе с входным валом, и вся мощность передается в механической форме с передаточным отношением, равным единице.

При увеличении рабочего объема двигателя большая часть мощности передается через гидростатическую машину и, соответственно, меньшая часть через общий корпус.Общее передаточное число можно легко продемонстрировать следующим образом:

(6.3)τобщ=11+Qдвигателя/Qнасоса

, где Q — подача каждой машины.

Если используется насос постоянной производительности, максимальный рабочий объем двигателя должен в несколько раз превышать рабочий объем насоса, особенно если необходимо обеспечить низкое передаточное число.

Потоки мощности и крутящего момента через гидравлическую и механическую ветви вместе с эффективностью показаны на Рис. 6.6б-д .

Рисунок 6.6. (а) Упрощенный чертеж реактивной передачи обсадной колонны Бадалини. Управление передаточным отношением осуществляется наклоном шайбы двигателя и, при очень низком передаточном числе, перепуском части потока

(b) Эффективность трансмиссии разделения мощности реакции корпуса в зависимости от передаточного отношения ω 0 1 . Трансмиссия имеет насос постоянной производительности и двигатель переменной производительности с максимальной подачей, в три раза превышающей мощность насоса.

(c) Мощность и (d) распределение крутящего момента между гидравлической и механической ветвями.

(Giles, Шестерни и трансмиссии , Iliffe Books, London, 1969) Copyright © 1969

Трансмиссия имеет минимальное значение передаточного отношения 1:4, т.е. максимальная подача двигателя в три раза превышает подачу насоса. Значения передаточного отношения ниже расчетного минимума можно получить за счет перепуска части потока, но это резко снижает эффективность.Схема мотоциклетной трансмиссии корпусного реактивного типа показана на рис. 6.6 .

Что такое гидростатическая передача

Передача энергии с помощью взаимосвязанных устройств из одной точки в другую называется передачей энергии. Механическая, электрическая, гидродинамическая, гидромеханическая и гидростатическая трансмиссия — это некоторые категории трансмиссии. В эту статью включена тема гидростатическая трансмиссия . Но некоторые подробности, касающиеся других методов передачи энергии, также перечислены ниже.

Механическая трансмиссия: В системе трансмиссии этого типа используются валы, шестерни, преобразователи крутящего момента, цепи и ремни для преобразования механической энергии в кинетическую. Передача мощности от двигателя к колесам автомобиля является приложением.

Электрическая трансмиссия: В электрической трансмиссии электрический генератор используется для преобразования механической энергии в электрическую, а с помощью электродвигателя она преобразуется обратно в механическую энергию.Электропередача происходит в трансформаторах.

Гидродинамическая трансмиссия: В гидродинамической трансмиссии гидродинамический насос и гидродинамический двигатель соединены вместе. Генерация энергии является результатом изменения скорости жидкости при ее прохождении через канал. Автомобиль с автоматической коробкой передач — одно из применений гидродинамической трансмиссии.

Гидромеханическая трансмиссия: В гидромеханической трансмиссии используется схема разделения мощности для повышения эффективности коробок передач и обеспечения гибкости.Этот метод передачи преобразует входную энергию как в механическую, так и в гидростатическую энергию и подходит для тяжелых условий эксплуатации.

Теперь мы можем перейти к гидростатической трансмиссии. Что такое гидростатическая трансмиссия? Проще говоря, это гидравлическая система, в которой гидравлический насос или аккумулятор приводит в движение двигатель, используя жидкость, проходящую через гибкие шланги. В гидростатической трансмиссии шестерни не требуются для преобразования механической энергии вращения от одного источника к другому.Потому что, когда рабочий объем насоса и двигателя фиксирован, то сама гидростатическая трансмиссия будет действовать как редуктор. Гидростатическая трансмиссия подходит для приложений, требующих переменной выходной скорости или крутящего момента. Некоторые из этих применений включают оборудование для обслуживания полей для гольфа, комбайны, тракторы, траншеекопатели, сельскохозяйственную и крупную строительную технику. Преимущества системы гидростатической трансмиссии:

  • При постоянной скорости на входе гидростатическая трансмиссия может обеспечивать переменную скорость на выходе и наоборот.
  • В течение минимального периода времени возможно обратное направление вращения выхода.
  • Регулировка скорости, мощности и крутящего момента возможна с помощью гидростатической трансмиссии.
  • Плавное и контролируемое ускорение.
  • Быстрый отклик.
  • Точная скорость при переменной нагрузке.
  • Гидростатическая трансмиссия может заглохнуть без повреждения или перегрева.
  • Простота управления.
  • Обеспечить динамическое торможение.
  • Гидростатическая трансмиссия может передавать мощность от одного первичного двигателя в разные места.
  • Компактный размер.

Компонентами, необходимыми для системы гидростатической трансмиссии, являются картер трансмиссии (для удержания компонентов на месте и для перекачки жидкости), нагнетательный насос (для создания начального давления масла в картере и для заполнения контура маслом), входной вал (для передачи мощности от двигателя и для вращения нагнетательного насоса), аксиально-поршневой насос (вращает входной вал и подает масло в двигатель), шланги/каналы (для соединения насоса с двигателем), предохранительные клапаны (обеспечивают альтернативный путь для масла, когда давление увеличивается), двигатель (приводит в движение выходной вал), качающаяся шайба (меняет рабочий объем поршневого насоса) и обратный клапан (используется в замкнутом контуре).

Также читайте: Типы гидравлических насосов — обзор


Как работает гидростатическая трансмиссия?

Мы знаем, что для каждой гидравлической системы требуется гидравлическая жидкость, которая хранится в резервуаре. В системе гидростатической трансмиссии, когда двигатель работает, он будет вращать приводной вал и связанный с ним первичный вал. В системе с замкнутым контуром движение этого входного вала приводит в действие как нагнетательный, так и поршневой насосы. В результате нагнетательный насос будет всасывать масло из резервуара в картер коробки передач.Возвратно-поступательное движение поршня из-за изменения угла наклонной шайбы заставит масло проходить через шланги к двигателю.

Читайте также:  Как работает антиблокировочная система тормозов?


Классификация системы гидростатической трансмиссии

Систему гидростатической трансмиссии можно классифицировать по пространственному расположению, передаточному отношению и конструкции цепи. Каждая из этих классификаций упоминается ниже.

Линейный, U-образный, S-образный и разделенный — это 4 различных конфигурации гидравлического насоса и двигателя в зависимости от пространственного расположения. Конфигурация In-line будет содержать регулируемый насос и двигатель постоянного рабочего объема, подключенные непосредственно к линии. U-образная конфигурация аналогична линейной, за исключением того, что двигатель подключается ниже насоса, а входной вал и вал двигателя вращаются в одном направлении. Подобно U-образной конфигурации, для S-образной конфигурации двигатель находится ниже насоса/первичного двигателя.Но двигатель находится за насосом. В раздельной конфигурации двигатель и насос разделены шлангами высокого давления. Эта конфигурация имеет отдельные шланги для подачи и оттока жидкости.


4 классификации гидростатической трансмиссии на основе передаточного отношения: насос с постоянным рабочим объемом и двигатель с постоянным рабочим объемом, насос с переменным рабочим объемом и двигатель с постоянным рабочим объемом, насос с постоянным рабочим объемом и двигатель с переменным рабочим объемом, насос с переменным рабочим объемом и регулируемый -объемный двигатель.


Пространственная гибкость является единственным преимуществом насоса постоянной производительности с подключением к двигателю постоянной производительности. Эта комбинация будет иметь постоянное передаточное число. Таким образом, чтобы получить переменную выходную скорость, необходимо изменить скорость первичного двигателя. В насосе с переменным рабочим объемом и двигателе с постоянным рабочим объемом скорость двигателя можно изменить, изменив подачу насоса. Соединение насоса постоянной производительности и двигателя переменной производительности обычно называют системой постоянной мощности.Потому что эти соединения будут обеспечивать постоянную мощность и переменный крутящий момент с переменной выходной скоростью. Насос с регулируемым рабочим объемом и двигатель с регулируемым рабочим объемом представляют собой наиболее гибкую конфигурацию, обеспечивающую переменную выходную скорость.


Трансмиссия с замкнутым и разомкнутым контуром — это две классификации гидростатической трансмиссии, основанные на конструкции цепи. В разомкнутой трансмиссии жидкость от мотора направляется в бачок и насос снова будет всасывать эту жидкость.Но в трансмиссии с замкнутым контуром жидкость от двигателя будет напрямую поступать на вход насоса, и для этого требуется подкачивающий насос. Простая система передачи с открытым контуром будет содержать такие элементы, как резервуар, всасывающий фильтр, клапаны сброса давления, насос, двигатель, трубопровод с разъемами, фильтр обратной линии и блок управления. В отличие от системы трансмиссии с открытым контуром, для системы трансмиссии с замкнутым контуром требуется питающий или нагнетательный насос и двойной ударный клапан.

 

Тракторная наука: гидростатическая трансмиссия

Тракторная наука: гидростатическая Трансмиссия

По Norman Ng

Трансмиссия позволяет увеличить мощность двигателя и управлять им для привода вашего трактора вперед и назад.Это удивительное устройство, которое превращает ваш трактор в трактор. Эта статья посвящена конкретному типу трансмиссии: гидростатической. Передача инфекции. Мы собираемся использовать Sundstrand Series 15 Type U в качестве пример. Эта трансмиссия использовалась на садовых тракторах Cub Cadet в качестве а также многие другие тракторы и транспортные средства.

Гидростатический Трансмиссия позволяет трактору преобразовывать механическую энергию в гидравлическую. а затем обратно к механической энергии.Это позволяет бесконечно изменять изменение скорости вперед и назад и делает нашу трансмиссию меньше не жертвуя мощностью. Давайте взглянем на науку, стоящую за тем, что делает работа гидростатической трансмиссии.

Принципы работы гидравлической системы:

Чтобы понять, как Гидростатическая трансмиссия работает, нам нужно сначала понять основные характеристики жидкостей:

  • Жидкости не сжимаются
  • Жидкости не имеют формы
  • Жидкости передают давление во всех направлениях и имеют равную силу на все перпендикулярные поверхности

Гидростатическая трансмиссия перемещает масло по замкнутому контуру, чтобы вращать двигатель в обоих направления.Поскольку жидкости не имеют формы, мы можем манипулировать ими и направлять их. без труда. Так как они не могут сжиматься и передавать равную силу всем перпендикулярных поверхностей, мы можем использовать его, чтобы умножить входную силу и преобразовать ее в большую выходную силу.

Скорость выхода вашей передачи зависит от скорости потока масла. Это измеряется в галлонов в минуту (GPM).

Направление выхода вашей передачи зависит от направления подачи масла.

Мощность вашей передачи зависит от давления масла.

Чем быстрее масло перекачивается с одной стороны трансмиссии на другую, тем быстрее трактор движется, и чем выше давление, тем сильнее он поворачивается.

Преимущества гидростатического Трансмиссии:

  • Удобство использования. Рычагов для переключения нет, нет муфты вдавить. Просто переместите один рычаг управления и все.
  • Бесступенчатая регулировка. Вы можете изменить любой изменение скорости движения вперед от 0 до полной.
  • Компактный размер. Поскольку нет зависимости от наборы шестерен для увеличения крутящего момента или изменения направления, трансмиссия намного меньше.
  • Гидростатическая трансмиссия передает крутящий момент плавно и эффективно.

Вот ключ компонентов гидростатической трансмиссии

Кожух трансмиссии

Кофр удерживает все компоненты на своих местах и имеет проходы для перемещения масла от насоса к двигателю и обратно в закрытом схема.

Заправочный насос

Заправочный насос подает масло в начальный картер давление и заполняет корпус и контуры маслом. Нагнетательный насос также обеспечивает поток масла для вспомогательных гидравлических портов.

Первичный вал

Первичный вал принимает мощность от двигателя и вращает нагнетательный насос и аксиально-поршневой насос в трансмиссии.

Аксиально-поршневой насос

Этот насос является сердцем вашей гидростатической системы. коробка передач.Он вращается входным валом и содержит поршни, которые перекачивайте масло к гидравлическому двигателю на другом конце трансмиссии.

Масляные каналы

Каналы представляют собой полые секции в корпусе которые соединяют поршневой насос с поршневым двигателем.

Клапаны сброса давления

Клапаны сброса давления являются альтернативой путь для потока масла, когда давление масла достигает заданного значения. То Клапан сброса давления содержит пружину, которая удерживает тарелку на месте для предотвращения масло через него не течет.Когда давление масла в состоянии преодолеть давление пружины, клапан открывается, позволяя маслу пройти через него. Сандстранд Трансмиссия имеет предохранительный клапан и в некоторых случаях встроенный в него редукционный клапан.

Аксиально-поршневой двигатель

Этот двигатель приводит в движение выходной вал как результате протекания масла через него.

Перекосная шайба

Перекосная шайба изменяет рабочий объем поршневой насос.Это достигается изменением угла по отношению к поршням. Этот позволяет поршням в насосе перекачивать больше масла, меньше масла и менять направление. Чем больше угол наклона шайбы, тем длиннее ход поршня. подает в двигатель больший объем масла. Чем выше громкость, тем быстрее мотор идет. Когда автомат перекоса идеально параллелен поршням, нет помпового действия. Весь блок цилиндров просто вращается вместе с первичным валом. Без подкачки коробка передач находится в нейтральном положении.Когда наклонная шайба наклонены в другую сторону, поршни вращаются назад, нагнетая масло в реверс, заставляя двигатель вращаться в противоположном направлении.

Обратные клапаны

Обратные клапаны удерживают масло в замкнутом контуре петля между насосом и двигателем. Они могут отключаться либо автоматически, либо вручную, чтобы сбросить давление масла и трактор можно было толкать.

осевой поршневой насос зарядное насос Swash Plass

Теперь, когда мы знаем, как гидростатическая трансмиссия использует свойства масла для создания мощности, и что делает каждый основной компонент трансмиссии, давайте проследим путь масла и проверить, как все это работает вместе.(см. рисунок)

Масло начинается в резервуар, который является корпусом заднего дифференциала на Cub Cadet Garden Трактор. Когда двигатель работает, он вращает приводной вал. Приводной вал соединен с входным валом, который вращает как нагнетательный насос, так и осевой поршневой насос. Нагнетательный насос всасывает масло через масляный фильтр в случай трансмиссии. Масло поступает в картер и в маслозамкнутый контур. проходы.

Как оператор перемещает рычаг управления коробкой передач, наклонная шайба меняет угол и вызывает поршни входить и выходить из поршневого цилиндра при его вращении.То возвратно-поступательное движение поршней заставляет масло циркулировать через масло каналы и в аксиально-поршневой двигатель. Так как двигатель настроен против фиксированный угол, поршни заставляют двигатель вращаться, поскольку он выталкивает масло обратно в насос. Двигатель соединен с выходным валом, который вращает большую шестерню. в дифференциале и мощность передается на задние колеса.

Надеюсь на это Статья поможет вам понять внутреннюю работу гидростатической системы вашего Cub Cadet. коробка передач.Обладая этими знаниями и пониманием, мы можем продолжать любимые тракторы в отличном рабочем состоянии для нового поколения малых любители тракторов.

Спасибо за спасение тракторов,

— Norman, iSaveTractors

7 сентября 2017 г.

Понимание и устранение неисправностей гидростатических систем

Гидростатические приводы используются в различных приложениях во всех отраслях промышленности.Их иногда называют гидростатическими трансмиссиями. В любое время, когда необходимо привести в действие один или несколько гидравлических двигателей с переменной скоростью и возможностью двунаправленного движения, часто используется гидростатический привод.

Общие области применения включают конвейеры, бревенчатые краны, мобильное оборудование, центрифуги, химические мойки и строгальные станки. Гидростатические приводы являются одними из наименее изученных систем, поскольку многие компоненты расположены на узле гидростатического насоса или внутри него.

Схема типичного гидростатического привода показана на рисунке 1.Двунаправленный насос переменной производительности управляет направлением и скоростью гидравлического двигателя. Этот тип привода обычно называют замкнутой системой. Обратите внимание, как два порта насоса гидравлически связаны с двумя портами на двигателе, образуя замкнутый контур.


Рис. 1. Типовой гидростатический привод

Главный насос

Насос поршневого типа всегда используется в гидростатической системе. Объем насоса может варьироваться от нуля до максимального объема.На рис. 2 качающаяся шайба насоса находится в вертикальном положении, что означает, что производительность насоса составляет ноль галлонов в минуту (GPM). Автомат перекоса приводится в движение двумя внутренними цилиндрами, которые управляются отдельным клапаном или ручным рычагом.

Для перемещения гидравлического двигателя вперед (рис. 3) нижний цилиндр выдвигается, наклоняя наклонную шайбу и направляя жидкость через порт «А». Затем поток масла направляется к двигателю для вращения вала. При вращении вала масло, вытекающее из двигателя, возвращается к отверстию «В» на насосе.Этот порт будет действовать как порт всасывания в этом направлении.

Чтобы запустить двигатель в обратном направлении, верхний цилиндр выдвигается, позволяя наклонной шайбе поворачиваться в противоположном направлении (Рисунок 4). В этом случае порт «В» будет служить портом нагнетания, а порт «А» будет портом всасывания. Величина наклона наклонной шайбы в каждом направлении будет определять поток от насоса.

Зарядный насос

Загрузочный насос установлен на заднем конце основного насоса.Иногда его называют подкачивающим насосом. В некоторых случаях нагнетательный насос располагается внутри основного узла насоса. Объем нагнетательного насоса обычно составляет 10-15 процентов от объема основного насоса. Когда основной насос находится в режиме холостого хода, объем подкачивающего насоса предварительно заполняет порты «А» и «В» жидкостью.

Давление будет продолжать расти в обоих портах до тех пор, пока не будет достигнута настройка предохранительного клапана. Сброс нагнетательного насоса обычно устанавливается в пределах 200-300 фунтов на квадратный дюйм (PSI).Как только будет достигнуто положение пружины клапана, объем нагнетательного насоса будет поступать через предохранительный клапан нагнетательного насоса в корпус насоса. Затем масло возвращается в бак через сливную линию картера.

Задачей подкачивающего насоса является подача подпиточной жидкости в систему во время работы. Между поршнями и цилиндром в насосе и двигателе имеются жесткие допуски. Это означает, что часть масла внутри насоса и двигателя будет обходить поршни и стекать обратно в бак через сливные линии картера.

Из-за этого байпаса из двигателя вытекает меньше масла, чем на самом деле требуется основному насосу. Подпиточный насос будет подавать подпиточное масло через обратный клапан, предотвращая кавитацию в насосе. Нагнетательный насос также используется для подачи масла в подпружиненные цилиндры для работы основного насоса.

Предохранительный клапан нагнетательного насоса

Предохранительный клапан нагнетательного насоса обеспечивает путь потока для возврата избыточного объема насоса в бак в режиме холостого хода. Предохранительный клапан обычно устанавливается на подкачивающем насосе или рядом с ним.Выходной поток этого предохранительного клапана обычно перенаправляется в корпус насоса, где он возвращается в бак через дренажную линию корпуса основного насоса.

В системе, показанной на рис. 2, настройка предохранительного клапана определяет давление в системе в режиме холостого хода. Это давление обычно составляет 200-300 фунтов на квадратный дюйм. В системах, в которых используется челночный клапан горячего масла, челночный предохранительный клапан определяет давление на нижней стороне контура при вращении двигателя.

Обратные клапаны подпитки

Подпиточные обратные клапаны обеспечивают свободный поток от нагнетательного насоса к стороне низкого давления контура.В то же время масло со стороны высокого давления перекрывается противоположным обратным клапаном со стороны низкого давления. Доступ к обратным клапанам обычно осуществляется после снятия нагнетательного насоса.


Рисунок 2. Основной насос в режиме холостого хода


Рис. 3. Движение двигателя вперед


Рис. 4. Движение двигателя задним ходом

Предохранительные клапаны Crossport

Предохранительные клапаны Crossport ограничивают максимальное давление в системе.Если двигатель механически заглохнет, предохранительный клапан на стороне высокого давления откроется и сбросит жидкость обратно на сторону низкого давления контура, защищая двигатель от избыточного давления. Клапаны также поглощают скачки ударов в системе. Для лучшего поглощения скачков давления клапаны обычно монтируются как можно ближе к двигателю. В зависимости от системы клапаны могут располагаться на насосе, смонтированном в отдельном блоке или на гидромоторе.

Клапаны обычно настроены на давление от 200 до 400 фунтов на квадратный дюйм выше максимального рабочего давления.Некоторые приводы могут иметь блокировку максимального давления, которая работает аналогично компенсатору насоса. Когда достигается настройка переопределения давления, объем насоса уменьшается почти до нуля галлонов в минуту. Насос будет подавать ровно столько масла, сколько необходимо для поддержания настройки коррекции давления. В этих системах коррекция давления устанавливается ниже настроек перепускного предохранительного клапана.

Гидравлический двигатель

Скорость и направление вращения двигателя определяются гидравлическим насосом переменной производительности.Максимальное давление на двигатель регулируется настройками поперечного предохранительного клапана. Поток слива картера двигателя должен быть проверен и записан для будущих целей устранения неполадок. В системах с челночными клапанами горячего масла порт бака челночного предохранительного клапана иногда подключается к сливной линии картера гидравлического двигателя. В этих системах проверка потока дел не дает точного указания на обход. Это происходит потому, что избыточный поток в системе будет сочетаться с перепуском в гидравлическом двигателе.

Управление насосом

Наиболее распространенный способ изменения объема насоса — механическое соединение или сервоклапан. Механическое управление осуществляется с помощью троса или другого механического соединения. В некоторых случаях механическое соединение переключает клапан насоса, который подает масло к подпружиненным цилиндрам внутри насоса. В других случаях механическое управление подключается непосредственно к автомату перекоса.

Оператор перемещает джойстик или ножную педаль, чтобы привести в действие насос.Количество галлонов в минуту, которое подает насос, прямо пропорционально количеству перемещений джойстика или педали. Направление потока насоса и, следовательно, вращение гидравлического двигателя определяются направлением перемещения педали или джойстика. Если насос подает жидкость, когда джойстик или педаль находятся в центре, возможно, потребуется отрегулировать механическое соединение.

Большинство гидростатических приводов в промышленности используют сервоклапан или пропорциональный клапан для управления главным насосом.Специальный клапан обычно устанавливается на корпусе насоса. Клапан управляется входным сигналом в ламповый усилитель (обычно положительное и отрицательное напряжение постоянного тока).

Входной сигнал может поступать от потенциометра, джойстика или программируемого логического контроллера (ПЛК). Положительное напряжение обычно смещает клапан в положение «А» (прямые стрелки), а отрицательное напряжение смещает его в положение «В» (перечеркнутые стрелки).

На рис. 1 сервоклапан смещен в положение «А», чтобы направить масло от нагнетательного насоса к подпружиненному цилиндру для перемещения наклонной шайбы насоса.Когда автомат перекоса перемещается пропорционально величине смещения золотника сервоклапана, механическая обратная связь блокирует поток масла из сервоклапана. После этого качающаяся шайба насоса перестанет двигаться и будет поддерживать выбранный объем.

Чтобы изменить направление потока из насоса, на усилитель подается отрицательное напряжение постоянного тока (DC). Затем клапан пропорционально переместится в положение «В» и подаст жидкость через противоположный порт, чтобы реверсировать двигатель.

При отсутствии электрического сигнала на клапан выходной объем насоса должен быть равен нулю галлонов в минуту.Если гидравлический двигатель дрейфует, необходимо либо отрегулировать центрирующие пружины на цилиндрах, либо обнулить клапан.

Поток масла к клапану фильтруется неперепускным элементом с размерами от 3 до 10 микрон. Большинство сервоклапанов также содержат небольшой пилотный фильтр с рейтингом от 100 до 200 микрон. Если какой-либо из фильтров забит, насос будет работать очень медленно или вообще не будет работать.

Челночный клапан горячего масла и предохранительный челночный клапан

Одним из недостатков гидростатических приводов является то, что большая часть масла остается в контуре и не возвращается в резервуар для охлаждения.Один из способов вернуть часть масла обратно в бак — использовать челночный клапан горячего масла. Назначение этого клапана состоит в том, чтобы направить часть потока, выходящего из двигателя, через охладитель перед возвратом в бак.

Когда двигатель вращается в прямом направлении, челночный клапан смещается, так что масло на стороне всасывания контура направляется к предохранительному челночному клапану. Подкачивающий насос будет подавать на сторону всасывания насоса больше масла, чем необходимо для компенсации байпасирования внутри основного насоса и двигателя.

Это приводит к тому, что давление повышается до настройки сброса челночного клапана (150-220 фунтов на квадратный дюйм). Затем откроется челночный предохранительный клапан и направит небольшое количество масла, которое вытекает из двигателя через охладитель и обратно в бак. Настройка пружины предохранительного клапана челнока определяет давление на стороне низкого давления контура. Хотя не во всех системах используются челночные клапаны, они настоятельно рекомендуются для снижения нагрева в системе.

Важно, чтобы давление предохранительного клапана челночного типа было установлено ниже давления предохранительного клапана подкачивающего насоса.Если установлено большее значение, избыточная жидкость подкачивающего насоса будет постоянно сбрасываться через предохранительный клапан подкачивающего насоса, минуя охладитель. Это может привести к перегреву системы. Челночный клапан горячего масла и предохранительный клапан обычно крепятся болтами к гидравлическому двигателю. Они также могут быть установлены в отдельном блоке вместе с перепускными клапанами.

Встраиваемые фильтры

Жидкость в гидростатическом контуре постоянно циркулирует, за исключением потока масла через челночный предохранительный клапан.Наилучшее устройство фильтра — фильтровать жидкость в обоих направлениях с каждой стороны контура. Если фильтрация не выполняется в обоих направлениях, при отказе насоса загрязнения из насоса могут попасть прямо в двигатель или наоборот.

Фильтры, показанные на рис. 1, фильтруют масло, поступающее в двигатель. Если элемент загрязнится, масло будет течь через подпружиненный перепускной обратный клапан. Масло, вытекающее из двигателя, будет проходить через обратный клапан без пружины.Фильтры должны иметь визуальные или электрические индикаторы, указывающие на загрязнение элементов.

Всасывающий фильтр нагнетательного насоса

Этот фильтр очищает масло от бака до всасывающего патрубка нагнетательного насоса. Обычно он не является обходным и имеет номинал 10 микрон. Фильтр следует менять и очищать регулярно. При его загрязнении может возникнуть кавитация в нагнетательном и главном насосе.

Надеюсь, узнав о различных компонентах гидростатических приводов, вы теперь лучше понимаете эти важные системы и то, как они должны функционировать.

Гидростатические приводы | СпрингерЛинк

‘) var head = document.getElementsByTagName(«head»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») сценарий.тип = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.Цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove(«расширенный») var form = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») document.querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.селектор запросов(«.Информация о цене») var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный переключать.setAttribute(«расширенная ария», !расширенная) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption.classList.remove(«расширенный») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = окно.выборка && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) модальный.domEl.addEventListener(«закрыть», закрыть) функция закрыть () { form.querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.перехват формы отправки ( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { form.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма.представить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { если (документ.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { событие.preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox.смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») var form = option.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

Давление включено: Гидростатическая трансмиссия

В принципах гидравлики нет ничего нового — использование жидкости под давлением для выполнения какой-либо работы.Это знали даже древние римляне. Но за последние несколько лет достижения в технологиях производства и материалах позволили производителям гидравлических компонентов снизить вес, уменьшить размер и повысить производительность гидростатических трансмиссий.

Эти изменения позволили производителям оборудования создавать машины, которые могут двигаться быстрее и маневреннее, копать, загружать и перевозить больше материала быстрее и с большей прибылью, чем когда-либо прежде. Это была тихая революция, но нет никаких сомнений в том, что сегодняшнее оборудование может танцевать круги вокруг машин десятилетней давности, и львиная доля заслуг в этом принадлежит гидравлике.

От экскаваторов до бульдозеров
Гидростатическая трансмиссия уже давно является предпочтительным методом перемещения большинства экскаваторов. Экскаваторам не нужны высокие скорости движения или крутящий момент, а гидравлических приводных двигателей достаточно для приведения в движение всех экскаваторов, кроме самых больших. Но по мере повышения надежности и качества гидравлических компонентов производители быстро воспользовались этим. «Компоненты превратились в то, что нам было нужно», — говорит Боб Пост, менеджер по продукции Komatsu для колесных погрузчиков и автогрейдеров.

Сегодня примерно половина тяжелого оборудования, производимого многими OEM-производителями, имеет гидростатический привод. И эта гидростатика не просто двигает экскаваторы со скоростью 4 или 5 миль в час. Они могут перемещать огромные колесные погрузчики по строительной площадке со скоростью до 25 миль в час и обеспечивать крутящий момент, необходимый для бульдозеров весом 90 000 фунтов.

Благодаря универсальности гидравлических систем высокие скорости и высокий крутящий момент больше не являются взаимоисключающими свойствами. Гидростатические трансмиссии, освобожденные от рычажных механизмов и контакта металла с металлом, которые требуются для механических и традиционных трансмиссий, могут управляться сложной электроникой, которая во многих случаях исключает переключение передач и дает оператору превосходный контроль над своей машиной.

«Системы управления стали более совершенными, чтобы обеспечить точное управление трансмиссией без больших усилий на рычаге, которые в противном случае существовали бы с более крупными компонентами», — говорит Бретт Эрртум, менеджер по бизнес-анализу John Deere для гусеничных бульдозеров.

Komatsu за последние полтора года установила гидростатические трансмиссии на все более крупное оборудование, такое как этот WA 320 весом 30 000 фунтов.

Гидростатические преимущества
Брендан Кейси, основатель HydraulicSupermarket.com, приводит шесть преимуществ гидростатической трансмиссии по сравнению с традиционной механической трансмиссией:
· Высокая удельная мощность (высокая выходная мощность на единицу массы)
· Бесступенчатое и бесступенчатое регулирование скорости (и крутящего момента) – как вперед, так и назад
· Вверх до 90 процентов от максимального крутящего момента, доступного при пуске или трогании с места
· Низкая инерция вращающихся частей обеспечивает быстрый запуск, остановку и реверсирование
· Простая защита от перегрузок
· В случае тяговых приводов двигатель может быть расположен в любом месте машину без необходимости учитывать сложные конструкции карданного вала и ведущего моста.

Колесный погрузчик, пожалуй, единственная машина, которая максимально использует эти свойства. «Оператор будет думать, что у него автоматическая трансмиссия с переключением под нагрузкой, потому что переключение происходит плавно; все это делается гидростатически», — говорит Пост. «Вы получаете хорошую мощность, заходя в кучу для копания. И тогда вы получите немедленный ответ, чтобы начать движение, если вы собираетесь загрузить грузовик или выполнить операцию по загрузке и перевозке ».

Переменные характеристики гидростатического потока также «занижают передачу» в достаточной степени, чтобы удовлетворить требования низкой скорости/высокого крутящего момента, такие как бульдозер, говорит Эрртум, но без передач.Гидростатическая трансмиссия бульдозера обеспечивает бесступенчатую регулировку и независимую мощность каждой гусеницы. Это позволяет осуществлять повороты на полной мощности и возможность заставить бульдозер вращаться в противоположных направлениях, реверсируя одну гусеницу, а другую приводя в движение вперед.

Еще одно большое преимущество гидростатики, по словам Эрртума, заключается в том, что мощность передается по гибким шлангам. Это уменьшает количество компонентов в машине, что снижает сложность обслуживания. Это также позволяет производителям подавать мощность в места, где приводной вал или цепной привод были бы невозможны.Избавившись от необходимости располагать линейную последовательность механических трансмиссий, разработчики оборудования создают более компактные и лучше сбалансированные машины с лучшими точками доступа для обслуживания и более крупными операторскими станциями.

Поршневые и шестеренные насосы
Революция в гидростатике была вызвана способностью производителей компонентов создавать лучшие поршневые насосы по сравнению с более старой технологией шестеренчатых насосов. Шестеренчатые насосы зависят от оборотов двигателя — более высокие обороты дают более высокое давление, тогда как поршневые насосы используют наклонную шайбу для управления потоком (и, следовательно, давлением).Переменное управление означает, что вы можете прикладывать большое усилие, не увеличивая обороты двигателя до полного газа.

По словам Кейси, поршневые насосы

меньше и эффективнее шестеренчатых насосов. Они также более дороги и чувствительны к повреждениям и загрязнениям, но их преимущества явно перевешивают их ограничения.

По словам Руди Урбано, старшего консультанта по обучению Caterpillar, поворотные шайбы поршневого насоса также хорошо сочетаются с новейшими технологиями электрогидравлического управления.Таким образом, вместо механических соединений или небольших гидравлических контуров, пытающихся контролировать большие давления и силы, простой соленоид приводит в движение клапаны, которые двигают автомат перекоса, что многие называют «электрическим приводом». Электрогидравлические элементы управления связаны с контроллером машины (по сути, это небольшой компьютер, подключенный к датчикам на двигателе и трансмиссии), который получает обратную связь обо всем, от необходимого крутящего момента до проскальзывания колес, и может реагировать мгновенно без участия оператора.

Вопросы жизненного цикла и технического обслуживания
По словам Поста, жизненный цикл гидростатической трансмиссии должен точно соответствовать сроку службы механической трансмиссии.Ключевым моментом, как и в случае с гидравлическими системами управления навесным оборудованием, является поддержание чистоты системы. Жесткие допуски и высокие давления, с которыми сталкиваются сегодняшние более совершенные поршневые насосы, легче повреждаются и изнашиваются из-за загрязнений в гидравлической жидкости, включая грязь, крошечные кусочки шланга, воду и металлы износа.

Гидростатические трансмиссии также могут быть повреждены неисправными или неправильно отрегулированными устройствами защиты контура или потерей давления наддува в результате разрыва шланга, износа или повреждения насоса подпитки, говорит Кейси.Тем не менее, по его словам, в правильно спроектированной и обслуживаемой гидравлической системе срок службы поршневых насосов должен превышать срок службы их шестеренчатых аналогов.

По словам Урбано, нормальный срок службы поршневого насоса или двигателя должен составлять от 8 000 до 10 000 часов или даже 12 000 часов в идеальных условиях. По мере развития конструкции оборудования производители работают над упрощением ремонта гидравлических систем. Принимается во внимание разборка и сборка, обусловленная запчастями и сервисной стороной бизнеса.«Теперь у нас есть конструкции компонентов, которые можно разобрать и снова собрать без каких-либо специальных инструментов», — говорит Урбано. «Если вы можете уменьшить количество деталей в насосе или двигателе со 180 до 90 деталей, это существенно повлияет на удобство обслуживания».

Восстановление гидростатической трансмиссии обычно дешевле, говорит Пост, потому что вы имеете дело с меньшим количеством компонентов, чем механическая трансмиссия.

Где предел?
Тенденция последних нескольких лет заключалась в том, чтобы ставить гидростатики на все более крупное оборудование.Deere совместно с Liebherr выставляет на вооружение бульдозер модели 1050C с гидростатическим приводом мощностью 324 лошадиных силы и массой 90 000 фунтов. А гидростатический колесный погрузчик Komatsu WA 320 увеличивает вес до 30 000 фунтов. Liebherr также производит пару больших гидростатических колесных погрузчиков — L580 весом 54 600 фунтов и L544 весом 33 740 фунтов.

Но за пределами этих вершин эффективность и практичность гидравлики начинают уменьшаться. По словам Кейси, гидравлический поршневой насос, проталкивающий жидкость через поршневой двигатель, имеет общий КПД 85 процентов, не считая потерь потока.Механическая коробка передач передает энергию с эффективностью от 95 до 99 процентов и соединена с гидротрансформатором с эффективностью от 80 до 95 процентов. По словам Поста, как только машина достигает определенного веса или требуемого крутящего момента, для достижения такой же эффективности потребуются гидравлические насосы, которые слишком велики и дороги, чтобы их можно было использовать.

Боковая панель: Крутящий момент и скорость: ровно столько, сколько вам нужно
В обычных трансмиссиях скорость и крутящий момент быстро становятся взаимоисключающими.Гоночная машина едет быстро, но не может нести большой вес. Погрузчик может тонны земли возить, только не очень быстро.

Но благодаря разработке двухмоторных трансмиссий с гидравлическим приводом, как показано на схеме выше, вы можете несколько расширить эти ограничения. Боб Пост из Komatsu объясняет, как это работает:

Маховик двигателя приводит в движение поршневой насос. Скорость маховика и угол наклона шайбы насоса определяют объем потока, который насос подает на двигатели.Когда потребность в крутящем моменте высока, например, при запуске или копании, поток поступает как на низкоскоростные, так и на высокоскоростные двигатели. Это обеспечивает низкую скорость и высокий крутящий момент от двигателей. Когда потребность в крутящем моменте падает, а потребность в скорости увеличивается, низкоскоростной двигатель практически отключается от системы с помощью муфты, направляя весь поток на высокоскоростной двигатель. Высокоскоростной двигатель вращается быстрее и обеспечивает более высокую выходную скорость при меньшем крутящем моменте.

«Все это делается без проблем для оператора», — говорит Пост.«Все, что он делает, это устанавливает максимальную скорость с помощью циферблата, а затем регулирует скорость движения с помощью дроссельной заслонки. Поскольку он гидростатический, переключения нет».

Показанная здесь конфигурация с двумя двигателями считается самой современной для колесных погрузчиков. Некоторые марки и погрузчики меньших размеров будут использовать один насос с двухступенчатой ​​коробкой передач.

%PDF-1.3 % 603 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 603 73 0000000016 00000 н 0000001811 00000 н 0000001996 00000 н 0000002869 00000 н 0000003044 00000 н 0000003302 00000 н 0000003444 00000 н 0000003587 00000 н 0000003730 00000 н 0000003872 00000 н 0000004014 00000 н 0000004155 00000 н 0000004298 00000 н 0000004441 00000 н 0000004584 00000 н 0000004727 00000 н 0000004870 00000 н 0000005013 00000 н 0000005156 00000 н 0000005298 00000 н 0000005441 00000 н 0000005583 00000 н 0000005725 00000 н 0000005868 00000 н 0000006010 00000 н 0000006153 00000 н 0000006295 00000 н 0000006438 00000 н 0000006580 00000 н 0000006723 00000 н 0000006864 00000 н 0000007007 00000 н 0000007149 00000 н 0000007292 00000 н 0000007434 00000 н 0000007586 00000 н 0000008809 00000 н 0000009057 00000 н 0000009299 00000 н 0000009480 00000 н 0000010699 00000 н 0000012893 00000 н 0000012972 00000 н 0000013045 00000 н 0000013120 00000 н 0000013195 00000 н 0000013269 00000 н 0000013344 00000 н 0000013419 00000 н 0000013494 00000 н 0000013569 00000 н 0000013644 00000 н 0000013719 00000 н 0000013794 00000 н 0000013868 00000 н 0000013943 00000 н 0000014018 00000 н 0000014093 00000 н 0000014167 00000 н 0000014242 00000 н 0000014317 00000 н 0000014392 00000 н 0000014467 00000 н 0000014542 00000 н 0000014617 00000 н 0000014692 00000 н 0000014766 00000 н 0000014841 00000 н 0000014916 00000 н 0000014990 00000 н 0000015065 00000 н 0000002068 00000 н 0000002847 00000 н трейлер ] >> startxref 0 %%EOF 604 0 объект > /FICL:Enfocus 600 0 R /PageLabels 589 0 R /OpenAction 605 0 Р >> эндообъект 605 0 объект > эндообъект 674 0 объект > поток HS]hAgspoke?d{H}DD!MIƐXmE ikB,?HH-G ]Renfog>

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.