Гидростатическая трансмиссия — это гидравлический привод с закрытым (замкнутым) контуром, в состав которого водят один или несколько гидравлический насосов и моторов. Наиболее частое применение гидростатической трансмиссии — привод хода машин на колёсном или гусеничном ходу — где гидропривод предназначен для передачи механической энергии от приводного двигателя к исполнительному органу.

Гидростатическая трансмиссия — это гидравлический привод с закрытым (замкнутым) контуром, в состав которого водят один или несколько гидравлический насосов и моторов. В российской и советской литературе для таких гидроприводов применяется другое название — гидрообъемная передача. Наиболее частое применение гидростатической трансмиссии — привод хода машин на колёсном или гусеничном ходу — где гидропривод предназначен для передачи механической энергии от приводного двигателя к мосту, колесу или ведущей звезде гусеничной машины, посредством регулирования подачи насоса и выходной тяговой мощности за счёт регулирования гидромотора.

Гидростатическая трансмиссия имеет массу преимуществ перед механическим приводом. Одно из достоинств — упрощение механической разводки по машине. Это позволяет получить выигрыш в надежности, ведь зачастую при большой нагрузке на машину карданы не выдерживают и приходится ремонтировать машину. В северных условиях это происходит ещё чаще при низких температурах. За счёт упрощения механической разводки удается так же освободить место для вспомогательного оборудования. Применение гидростатической трансмиссии может позволить полностью убрать валы и мосты, заменив их насосной установкой и гидромоторами с редукторами, встраиваемыми прямо в колеса. Либо, в более простом варианте, гидромоторы могут быть встроены в мост.

Первая из упомянутых схем, где гидромоторы встраиваются в колеса, может быть применима для колёсных машин, но более интересен вариант такого гидропривода для гусеничной техники. Для таких машин Sauer-Danfoss разработал так же и систему управления на базе гидронасосов и гидромоторов серии 90, серии H1 и серии 51 — . Микроконтроллерное управление позволяет обеспечить комплексный контроль над машиной начиная от управления дизельным двигателем. В процессе работы система обеспечивает синхронизацию бортов для прямолинейного хода машины и бортовой поворот машины с помощью руля или электрического джойстика.

Вторая упомянутая выше схема применяется для тракторов или другой колёсной техники. Это гидропривод, в котором есть один гидронасос и один гидромотор, встраиваемый в ведущий мост. Для управления гидроприводом может использоваться как механическое или гидравлическое управление, так и самые передовые технологии электроуправления с использованием встроенного в гидронасос контроллера. Программа для управления таким гидроприводом так же может быть в микроконтроллере MC024, установленном отдельно. Так же как для «Dual Path» позволяет обеспечить управление не только гидростатической трансмиссией, но и двигателем по шине CAN . Электроуправление позволяет обеспечить ещё более плавное и точное регулирование скорости передвижения и тяговой мощности машины.

Недостатком же гидростатической трансмиссии можно считать не высокий КПД, который значительно ниже, чем у механической передачи. Однако по сравнению с механическими трансмиссиями, включающими коробки передач, гидростатическая трансмиссия оказывается экономичнее и быстрее. Происходит это по причине того, что в момент ручного переключения передач приходится отпускать и нажимать педаль газа. Именно в этот момент двигатель тратит много мощности, а скорость машины меняется рывками. Всё это негативно сказывается как на скорости, так и на расходе топлива. В гидростатической трансмиссии этот процесс происходит плавно и двигатель работает в более экономичном режиме, что повышает долговечность всей системы.

Для гидростатической трансмиссии Sauer-Danfoss разрабатывает несколько серий гидронасосов и гидромоторов. Наиболее распространены и российской и зарубежной технике регулируемые аксиально-поршневые . Их производство началось ещё в 90-х годах прошлого столетия и сейчас это полностью отлаженная линейка оборудования, умеющая массу преимуществ перед так называемой ГСТ 90, производимой многими отечественными и зарубежными компаниями. К преимуществам относятся компактность агрегатов, возможность исполнения тандемных насосных агрегатов и все варианты регулирования от механического до электрогидравлического на базе микроконтроллерного управления системы PLUS+1.

В связке с гидронасосами серии 90 часто применяются регулируемые аксиально-поршневые . Способы регулирования рабочего объема у них так же могут быть разные. Пропорционалньое электроуправление позволяет плавно регулировать мощность во всем диапазоне. Дискретное электроуправление позволяет работать в режимах малой и высокой мощности, что применяется либо для различного рода грунта, либо для езды по ровной или холмистой местности.

Новейшей разработкой Sauer-Danfoss являются и серии H1. Принципиальная схема их работы аналогична гидравлическим насосам серии 90 и моторам серии 51 соответственно. Но по сравнению с ними конструкция была проработана с применением новейших технологий. Было уменьшено количество деталей, что обеспечивает большую надежность, уменьшены габариты. Но главным отличие от старых серий можно считать наличие лишь одного варианта управления — электрического. Это современная тенденция — применять системы на базе сложной электроники, контроллеров. И серия H1 полностью разработана для таких современных требований. Одним из знаков того является вариант исполнения гидронасосов со встроенным контроллером, упомянутый выше.

Так же существуют аксиально-поршневые гидронасосы и гидромоторы серий 40 и 42, которые применимы в гидростатической трансмисcии малой мощности, где рабочий объем гидронасоса не превышает 51 см 3 . Такие гидроприводы могут быть у малых коммунальных уборочных машин, мини-погрузчиков, косилок и другой малогабаритной техники. Зачастую в таком гидроприводе могут применяться героторные гидромоторы. Так в погрузчиках Bobcat применяются . Для другой техники применимы героторные гидромоторы серий OMT , OMV , а для совсем легкой технике .

Гидравлическая трансмиссия - совокупность гидравлических устройств, позволяющих соединить источник механической энергии (двигатель) с исполнительными механизмами машины (колесами автомобиля, шпинделем станка и т.д.) . Гидротранмиссию также называют гидравлической передачей. Как правило в гидравлической трансмиссии происходит передача энергии посредством жидкости от насоса к гидромотору (турбине).

В представленном ролике в качестве выходного звена использован гидродвигатель поступательного движения. В гидростатической трансмиссии используется гидродвигатель вращательного движения, но принцип работы, по-прежнему остается основанным на законе . В гидростатическом приводе вращательного действия рабочая жидкость подается от насоса к мотору . При этом в зависимости от рабочих объемов гидромашин могут изменяться момент и частота вращения валов. Гидравлическая трансмиссия обладает всеми достоинствами гидравлического привода: высокой передаваемой мощностью, возможностью реализации больших передаточных чисел, осуществления бесступенчатого регулирования, возможностью передачи мощности на подвижные, перемещающиеся элементы машины .

Способы регулирования в гидростатической трансмиссии

Регулирование скорости выходного вала в гидравлической трансмиссии может осуществлять путем изменения объема рабочего насоса (объемное регулирование), или с помощью установки дросселя либо регулятора расхода (параллельное и последовательное дроссельное регулирование). На рисунке показана гидротрансмиссия с объемным регулированием с замкнутым контуром.

Гидротрансмиссия с замкнутым контуром

Гидравлическая трансмиссия может быть реализована по замкнутому типу (закрытый контур), в этом случае в гидросистеме отсутствует гидравлический бак, соединенный с атмосферой.

В гидравлических системах замкнутого типа регулирование скорости вращения вала может осуществляться путем изменения рабочего объема насоса. В качестве насос-моторов в гидростатической трансмиссии чаще всего используют .

Гидротрансмиссия с открытым контуром

Открытой называют гидравлическую систему соединенную с баком, который сообщается с атмосферой, т.е. давление над свободной поверхностью рабочей жидкости в баке равно атмосферному. В гидротрасмиссиях отрытого типа возможно реализовать объемное, параллельное и последовательное дроссельное регулирование. На следующем рисунке показана гидростатическая трансмиссия с отрытым контуром.

Где используют гидростатические трансмиссии

Гидростатические трансмиссии используют в машинах и механизмах где необходимо реализовать передачу больших мощностей, создать высокий момент на выходном валу, осуществлять бесступенчатое регулирование скорости.

Гидростатические трансмиссии широко применяются в мобильной, дорожно-строительной технике, экскаваторах бульдозерах, на железнодорожном транспорте - в тепловозах и путевых машинах.

Гидродинамическая трансмиссия

В гидродинамических трансмиссиях для передачи мощности используются и турбины. Рабочая жидкость в гидравлических трансмиссиях подается от динамического насоса к турбине. Чаще всего в гидродинамической трансмиссии используются лопастные насосное и турбинное колесо, расположенные непосредственно друг напротив друга, таким образом, что жидкость поступает от насосного колеса сразу к турбинному минуя трубопроводы. Такие устройства объединяющие насосное и турбинное колесо называются гидромуфтами и гидротрансформаторами, которые не смотря на некоторые похожие элементы в конструкции имеют ряд отличий.

Гидромуфта

Гидродинамическую передачу, состоящую из насосного и турбинного колеса , установленных в общем картере называют гидромуфтой . Момент на выходном валу гидравлической муфты равен моменту на входном валу, то есть гидромуфта не позволяет изменить вращающий момент. В гидравлической трансмиссии передача мощности может осуществляться через гидравлическую муфту, которая обеспечит плавность хода, плавное нарастание крутящего момента, снижение ударных нагрузок.

Гидротрансформатор

Гидродинамическая передача, в состав которой входят насосное, турбинное и реакторное колеса , размещенные в едином корпусе называется гидротрансформатором. Благодаря реактору, гидротрасформатор позволяет изменить вращающий момент на выходном валу.

Гидродинамическая передача в а втоматическая коробка передач

Самым известным примером применения гидравлической передачи является автоматическая коробка передач автомобиля , в которой может быть установлены гидромуфта или гидротрансформатор. По причине более высоко КПД гидротрансформатора (по сравнению с гидромуфтой), он устанавливается на большинство современных автомобилей с автоматической коробкой передач.

Гидравлика, гидропривод / Насосы, гидромоторы / Что такое гидравлическая трансмиссия

Гидравлическая трансмиссия — совокупность гидравлических устройств, позволяющих соединить источник механической энергии (двигатель) с исполнительными механизмами машины (колесами автомобиля, шпинделем станка и т.д.) . Гидротранмиссию также называют гидравлической передачей. Как правило в гидравлической трансмиссии происходит передача энергии посредством жидкости от насоса к гидромотору (турбине).

В зависимости от типа насоса и мотора (турбины) различают гидростатическую и гидродинамическую трансмиссии .

Гидростатическая трансмиссия

Гидростатическая трансмиссия представляет собой объемный гидропривод.

В представленном ролике в качестве выходного звена использован гидродвигатель поступательного движения. В гидростатической трансмиссии используется гидродвигатель вращательного движения, но принцип работы, по-прежнему остается основанным на законе гидравлического рычага. В гидростатическом приводе вращательного действия рабочая жидкость подается от насоса к мотору . При этом в зависимости от рабочих объемов гидромашин могут изменяться момент и частота вращения валов. Гидравлическая трансмиссия обладает всеми достоинствами гидравлического привода: высокой передаваемой мощностью, возможностью реализации больших передаточных чисел, осуществления бесступенчатого регулирования, возможностью передачи мощности на подвижные, перемещающиеся элементы машины .

Способы регулирования в гидростатической трансмиссии

Регулирование скорости выходного вала в гидравлической трансмиссии может осуществлять путем изменения объема рабочего насоса (объемное регулирование), или с помощью установки дросселя либо регулятора расхода (параллельное и последовательное дроссельное регулирование).

На рисунке показана гидротрансмиссия с объемным регулированием с замкнутым контуром.

Гидротрансмиссия с замкнутым контуром

Гидравлическая трансмиссия может быть реализована по замкнутому типу (закрытый контур), в этом случае в гидросистеме отсутствует гидравлический бак, соединенный с атмосферой.

В гидравлических системах замкнутого типа регулирование скорости вращения вала гидромотора может осуществляться путем изменения рабочего объема насоса. В качестве насос-моторов в гидростатической трансмиссии чаще всего используют аксиально-поршневые машины.

Гидротрансмиссия с открытым контуром

Открытой называют гидравлическую систему соединенную с баком, который сообщается с атмосферой, т.е. давление над свободной поверхностью рабочей жидкости в баке равно атмосферному. В гидротрасмиссиях отрытого типа возможно реализовать объемное, параллельное и последовательное дроссельное регулирование. На следующем рисунке показана гидростатическая трансмиссия с отрытым контуром.

Где используют гидростатические трансмиссии

Гидростатические трансмиссии используют в машинах и механизмах где необходимо реализовать передачу больших мощностей, создать высокий момент на выходном валу, осуществлять бесступенчатое регулирование скорости.

Гидростатические трансмиссии широко применяются в мобильной, дорожно-строительной технике, экскаваторах бульдозерах, на железнодорожном транспорте — в тепловозах и путевых машинах.

Гидродинамическая трансмиссия

В гидродинамических трансмиссиях для передачи мощности используются динамические насосы и турбины. Рабочая жидкость в гидравлических трансмиссиях подается от динамического насоса к турбине. Чаще всего в гидродинамической трансмиссии используются лопастные насосное и турбинное колесо, расположенные непосредственно друг напротив друга, таким образом, что жидкость поступает от насосного колеса сразу к турбинному минуя трубопроводы. Такие устройства объединяющие насосное и турбинное колесо называются гидромуфтами и гидротрансформаторами, которые не смотря на некоторые похожие элементы в конструкции имеют ряд отличий.

Гидромуфта

Гидродинамическую передачу, состоящую из насосного и турбинного колеса , установленных в общем картере называют гидромуфтой . Момент на выходном валу гидравлической муфты равен моменту на входном валу, то есть гидромуфта не позволяет изменить вращающий момент. В гидравлической трансмиссии передача мощности может осуществляться через гидравлическую муфту, которая обеспечит плавность хода, плавное нарастание крутящего момента, снижение ударных нагрузок.

Гидротрансформатор

Гидродинамическая передача, в состав которой входят насосное, турбинное и реакторное колеса , размещенные в едином корпусе называется гидротрансформатором. Благодаря реактору, гидротрасформатор позволяет изменить вращающий момент на выходном валу.

Гидродинамическая передача в а втоматическая коробка передач

Самым известным примером применения гидравлической передачи является автоматическая коробка передач автомобиля , в которой может быть установлены гидромуфта или гидротрансформатор.

По причине более высоко КПД гидротрансформатора (по сравнению с гидромуфтой), он устанавливается на большинство современных автомобилей с автоматической коробкой передач.

Строй-Техника.ру

Строительные машины и оборудование, справочник

Гидрообъемные трансмиссии

К атегория:

Мини-тракторы

Гидрообъемные трансмиссии

Рассмотренные конструкции трансмиссий мини-тракторов предусматривают ступенчатое изменение их скорости движения и тягового усилия. Для более полного использования тяговых возможностей, особенно микротракторов и микропогрузчиков, большой интерес представляет применение бесступенчатых передач и, в первую очередь гидрообъемных трансмиссий. Такие трансмиссии имеют следующие преимущества:
1) высокую компактность при небольшой массе и габаритных размерах, что объясняется полным отсутствием или применением меньшего числа валов, шестерен, муфт и других механических элементов. По массе, приходящейся на единицу мощности, гидравлическая трансмиссия мини-трактора соизмерима, а при высоких рабочих давлениях превосходит механическую ступенчатую трансмиссию (8-10 кг/кВт для механической ступенчатой и 6-10 кг/кВт для гидравлической трансмиссии мини-тракторов);
2) возможность реализации больших передаточных чисел при объемном регулировании;
3) малую инерционность, обеспечивающую хорошие динамические свойства машин; включение и реверсирование рабочих органов может осуществляться на доли секунды, что приводит к повышению производительности сельскохозяйственного агрегата;
4) бесступенчатое регулирование скорости движения и простую автоматизацию управления, что улучшает условия труда водителя;
5) независимое расположение агрегатов трансмиссии, позволяющее наиболее целесообразно разместить их на машине: мини-трактор с гидравлической трансмиссией может быть скомпонован наиболее рационально с точки зрения его функционального назначения;
6) высокие защитные свойства трансмиссии, т. е. надежное предохранение от перегрузок основного двигателя и системы привода рабочих органов благодаря установке предохранительных и переливных клапанов.

Недостатками гидробъемной трансмиссии являются: меньший, чем у механической трансмиссии, коэффициент полезного действия; более высокая стоимость и необходимость использовать качественные рабочие жидкости с высокой степенью чистоты. Однако применение унифицированных сборочных единиц (насосов, гидромоторов, гидроцилиндров и т. д.), организация их массового производства с использованием современной автоматизированной технологии позволяют снизить себестоимость гидрообъемной трансмиссии. Поэтому сейчас увеличивается переход на массовый выпуск тракторов с гидрообъемной трансмиссией, и прежде всего садово-огородных, предназначенных для работы с активными рабочими органами сельскохозяйственных машин.

В трансмиссиях микротракторов уже более 15 лет используются как простейшие схемы гидрообъемных трансмиссий с нерегулируемыми гидромашинами и дроссельным регулированием скорости, так и современные передачи с объемным регулированием. Насос шестеренного типа с постоянным рабочим объемом (нерегулируемый подачей) крепится непосредственно к дизелю микротрактора. В качестве гидромотора, куда устремляется через клапанно-распределительное регулирующее устройство нагнетаемый насосом поток масла, используется одновинтовая (роторная) гидромашина оригинальной конструкции. Винтовые гидромашины выгодно отличаются от зубчатых тем, что обеспечивают почти полное отсутствие пульсации гидравлического потока, имеют малые размеры при больших подачах, а кроме того, бесшумны в работе. Винтовые гидромоторы при небольших

размерах способны развивать большие вращающие моменты на малых скоростях вращения и высокие скорости при малых нагрузках. Однако широкого применения винтовые гидромашины в настоящее время не имеют из-за низкого КПД и высоких требований к точности изготовления.

Гидромотор крепится через двухступенчатую коробку передач к заднему мосту микротрактора. Коробка передач обеспечивает два режима движения машины: транспортный и рабочий. Внутри каждого из режимов скорость микротрактора бесступенчато изменяется от О до максимума при помощи рычага, который служит также для реверсирования машины.

При перемещении рычага из нейтрального положения от себя микротрактор увеличивает скорость, двигаясь вперед, при повороте в обратном направлении обеспечивается движение задним ходом.

При нейтральном положении рычага масло не поступает в трубопроводы, а следовательно, в гидромотор. Масло направляется от регулирующего устройства непосредственно в трубопровод и далее в масляный радиатор, масляный бак с фильтром, а затем по трубопроводу возвращается в насос. При нейтральном положении рычага ведущие колеса микротрактора не вращаются, так как гидромотор отключен. При повороте рычага в обратном направлении перепуск масла в регулирующем устройстве прекращается, а направление его потока в трубопроводах меняется на обратное. Этому соответствует обратное вращение гидромотора, а следовательно, и движение микротрактора задним ходом.

В микротракторах «Боуленс-Хаски» (Bolens-Husky, США) для управления гидрообъемной трансмиссией используется двухконсольная ножная педаль. В этом случае нажатию педали носком ноги соответствует движение микротрактора вперед (положение П), а пяткой - движение назад. Среднее фиксированное положение Н является нейтральным, а скорость машины (вперед и назад) увеличивается по мере увеличения угла поворота педали от ее нейтрального положения.

Внешний вид заднего ведущего моста микротрактора «Кейс» со вскрытой крышкой двухступенчатой коробки передач, совмещенной с главной передачей и трансмиссионным тормозом. К совмещенному картеру заднего моста с двух сторон закреплены кожухи левой и правой полуосей, на концах которых расположены фланцы крепления колес. Перед левой боковой стенкой картера установлен гидромотор, выходной вал которого соединен с первичным валом коробки передач. На внутренних концах полуосей находятся полуосевые цилиндрические шестерни с прямыми зубьями, входящими в зацепление с зубьями шестерен коробки передач. Между шестернями размещен механизм блокирования полуосей между собой. Переключение режимов работы гидрообменной трансмиссии (передач в коробке передач) осуществляется от механизма, который позволяет установить либо рабочий режим, вводя в зацепление шестерни, либо транспортный, вводя в зацепление шестерни. При замене масла опорожнение совмещенного картера производится через спускное отверстие, закрываемое пробкой.

Основой системы являются регулируемый насос и нерегулируемый гидромотор. Насос и гидромотор - аксиально-поршневого типа. Насос подает жидкость по магистральным трубопроводам к гидромотору. Давление в магистрали слива поддерживается при помощи системы подпитки, состоящей из вспомогательного насоса, фильтра, переливного клапана и обратных клапанов. Насос забирает жидкость из гидробака. Давление в напорной магистрали ограничивается предохранительными клапанами. При реверсировании передачи магистраль слива становится напорной (и нао-оборот), поэтому устанавливаются по два обратных и два предохранительных клапана. Аксиально-поршневые гидромашины при передаче равной мощности по сравнению с другими гидромашинами отличаются наибольшей компактностью; их рабочие органы имеют малый момент инерции.

Конструкция гидропривода и аксиально-поршневой гидромашины показана на рис. 4.20. Подобная гидротрансмиссия установлена, в частности, на микропогрузчиках «Бобкет». Дизель микропогрузчика приводит в движение основной и вспомогательный подпиточный насосы (вспомогательный насос может быть выполнен шестеренным). Жидкость от насоса под давлением по магистрали поступает через предохранительные клапаны к гидромоторам,
которые через понижающие редукторы приводят во вращение звездочки цепных передач (на схеме отсутствуют), а от них - и ведущие колеса. Подпиточный насос подает жидкость из бака к фильтру.

Принципиальная гидравлическая схема

Обратимые аксиально-поршневые гидромашины (насос-моторы) бывают двух видов: с наклонным диском и с наклонным блоком. К

Поршни упираются торцами в диск, который может поворачиваться вокруг оси. За половину оборота вала поршень переместится в одну сторону на полный ход. Рабочая жидкость от гидромоторов (по линии всасывания) входит в цилиндры. За следующую половину оборота вала жидкость будет поршнями вытолкнута в напорную магистраль к гидромоторам. Подпиточный насос восполняет утечки, собираемые в баке.

Изменяя угол р наклона диска, меняют производительность насоса при неизменной скорости вращения вала. Когда диск находится в вертикальном положении, гидронасос не перекачивает жидкость (режим его холостого хода). При наклоне диска в другую сторону от вертикального положения изменяется на обратное направление потока жидкости: магистраль становится напорной, а магистраль - всасывающей. Микропогрузчик получает задний ход. Параллельное присоединение к насосу гидромоторов левого и правого борта микропогрузчика придает трансмиссии свойства дифференциала, а раздельное управление наклонными дисками гидромоторов дает возможность изменять их относительную скорость, вплоть до получения вращения колес одного борта в обратную сторону.

В машинах с наклонным блоком ось вращения наклонена к оси вращения ведущего вала на угол р. Вал и блок вращаются синхронно благодаря применению карданной передачи. Рабочий ход поршня пропорционален углу р. При р = 0 ход поршня равен нулю. Блок цилиндров наклоняется при помощи гидравлического сервоустройства.

Обратимая гидромашина (насос-мотор) состоит из качающего узла, установленного внутри корпуса. Корпус закрыт передней и задней крышками. Разъемы уплотнены резиновыми кольцами.

Качающий узел гидромашины установлен в корпусе и зафиксирован стопорными кольцами. Он состоит из приводного вала, вращающегося в подшипниках и, семи поршней с шатунами, блока цилиндров, центрируемого сферическим распределителем и центральным шипом. Поршни завальцованы на шатунах и установлены в цилиндры блока. Шатуны укреплены в сферических гнездах фланца приводного вала.

Блок цилиндров вместе с центральным шипом отклонен на угол 25 ° относительно оси приводного вала, поэтому при синхронном вращении блока и приводного вала поршни совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах, всасывая и нагнетая рабочую жидкость через каналы в распределителе (при работе в режиме насоса). Распределитель неподвижно установлен и зафиксирован относительно задней крышки штифтом. Каналы распределителя совпадают с каналами крышки.

За один оборот приводного вала каждый поршень совершает один двойной ход, при этом поршень, выходящий из блока, засасывает рабочую жидкость, а при движении в обратном направлении вытесняет ее. Количество рабочей жидкости, нагнетаемое насосом (подача насоса), зависит от частоты вращения приводного вала.

При работе гидромашины в режиме гидромотора жидкость поступает из гидросистемы через каналы в крышке и распределителе в рабочие камеры блока цилиндров. Давление жидкости на поршни передается через шатуны па фланец приводного вала. В месте контакта шатуна с валом возникают осевая и тангенциальная составляющие силы давления. Осевая составляющая воспринимается радиально-упорными подшипниками, а тангенциальная создает вращающий момент на валу. Вращающий момент пропорционален рабочему объему и давлению гидромотора. При изменении количества рабочей жидкости или направления ее подачи изменяются частота и направление вращения вала гидромотора.

Аксиально-поршневые гидромашины рассчитаны на высокие значения номинального и максимального давлений (до 32 МПа), поэтому они имеют незначительную удельную металлоемкость (до 0,4 кг/кВт). Полный КПД достаточно высок (до 0,92) и сохраняется при снижении вязкости рабочей жидкости до 10 мм2/с. Недостатками аксиально-поршневых гидромашин являются высокие требования к чистоте рабочей жидкости и точности изготовления цилиндропоршневой группы.

К атегория: — Мини-тракторы

Главная → Справочник → Статьи → Форум

www.tm-magazin ,ru 7

Рис. 2. Автомобиль «Элита» конструкции В. С. Миронова Рис. 3. Привод ведущего гидронасоса карданным валом от двигателя

конусов, дабы передаточное отношение изменялось бесступенчато, чего не было в первом русском автомобиле. Нашему герою этого казалось мало. Он решил изобрести автомат, плавно изменяющий передаточное отношение трансмиссии в зависимости от частоты вращения коленвапа двигателя, и отказаться от дифференциала.

Выстраданную задумку Миронов отобразил на чертеже (рис. 1). По его замыслу двигатель через шлицевый кардан и реверс (механизм, при необходимости изменяющий направление вращения на обратное) должен вращать ведущий вал кпиноремённой передачи. На нём закреплён неподвижный шкив, а подвижный - перемещается вдоль него. На малых оборотах двигателя шкивы раздвинуты, ремень их не касается и потому не вращается. По мере роста оборотов двигателя центробежный механизм сближает шкивы, выжимая ремень на больший радиус вращения. Благодаря этому, ремень натягивается, вращает ведомые шкивы, а они через полуоси - колёса. Натяжение ремня смещает его между ведомыми шкивами на меньший радиус вращения, при этом возрастает расстояние между валами вариатора. Чтобы сохранить натяжение ремня, пружина смещает реверс по направляющим. При этом уменьшается передаточное отношение, а скорость автомобиля возрастает.

Когда идея обрела реальные черты, Владимир подготовил заявку на изобретение и отослал во Всесоюзный научно-исследовательский институт патентной информации (ВНИИПИ) Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, где 29 декабря 1980 г. зарегистрировали его приоритет на изобретение. Вскоре ему выдали авторское свидетельство № 937839 «Бесступенчатая си-ловая передача для транспортных средств». Миронову предстояло испытать своё изобретение, для этого он решил построить автомобиль своими руками и к началу 1983 г. сделал машину «Весна» («ТМ» №8, 1983). В нейдваклино-ремённых вариатора: по одному на ка-ждое колесо._

Благодаря тому, что крутящий момент примерно поровну распределяется между ведущими колёсами, машина не буксовала. На поворотах ремни слегка проскальзывали, заменяя этим дифференциал. Всё это позволяло водителю ощущать

НАСЛАЖДЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ. Машина быстро разгонялась, хорошо шла и по асфальту, и по просёлку, восхищая конструктора. Было в ней слабое место: ремни. Поначалу приходилось укорачивать добытые у комбайнёров, но из-за стыков они долго не служили. Кто-то подсказал: «Обратись к изготовителю». И что же? Поездка на завод резинотехнических изделий в украинский городок Белая Церковь оказалась удачной.

Директор предприятия В.М. Бескпинский выслушал и сразу же поручил изготовить 14 пар ремней по заданному размеру. Сделали, причём, бесплатно! Владимир привёз их домой, установил, кое-что подстроил и ездил без поломок, регулярно заменяя сразу оба через каждые 70 тыс. км. С ними он раскатывал всюду и участвовал в девяти Всесоюзных автопробегах «самоделок», проехал в них более 10 тыс. км. Машина, с двигателем от ВАЗ-21011, легко держала равномерную скорость в колонне, разгонялась до 145 км/ч, не буксовала на грязной или заснеженной дороге. И всё это благодаря тому, что в ней использовалась

КЛИНОРЕМЁННАЯ ТРАНСМИССИЯ.

Миронову хотелось, чтобы его изобретением пользовалось как можно больше людей. Он даже катал на «Весне» по Москве технического директора ВАЗа В.М. Акоева и главного конструктора Г. Мирзоева. Понравилось! Благодаря этому, в 1984 г. на ВАЗе сделали опытный образец, взяв за основу модель ВАЗ-2107. Работа шла успешно. Предполагалось завершить испытания опытного образца и спроектировать новый прототип с передачей Миронова. Однако в разгар подготовительных работ погиб Акоев, а Мир-зоев охладел к новинке. Он не показал Владимиру протоколы испытаний, от-

сылап к чиновнику Автопрома И.В. Ко-ровкину, а тот опять отправлял его объясняться с Мирзоевым.

Не склонный к унынию, наш герой всюду ездил на «Весне», и ему открывал исьудивительные её свойства. Так, плавно отпуская педаль акселератора, удавалось тормозить двигателем, снижая скорость до пяти, ато идо трёх км/ч. А при включении реверса замедлял движение гораздо быстрее. Благодаря этому, пользовался колодочным тормозом лишь на малом ходу для полной остановки машины. Проехав на «Весне» более 250 тыс. км, Миронов не менял тормозные колодки. Невероятный факт для легкового автомобиля.

Нашему герою не давали покоя и другие идеи. Одна из них: полный привод как кпиноремённый, так и гидравлический. И он взялся за создание новой машины, на которой ему хотелось самостоятельно проверить эти и другие интересовавшие его технические решения. Для него она должна была стать экспериментальным автомобилем, этаким макетом, но с хорошими скоростными характеристиками. Продолжая повседневно ездить на «Весне», Владимир в 1990 г. сделал одно-объёмный автомобиль с полным гидроприводом и назвал его - «Элита» (рис. 2). Главным в ней была

БЕССТУПЕНЧАТАЯ ГИДРОТРАНСМИССИЯ. В «Элите» двигатель от «Волги» ГАЗ-2410 располагался спереди и приводил в действие гидронасос (рис. 3). Масло циркулировало по металлическим трубкам с внутренним диаметром 11 мм. Рядом с водителем - дозатор, в багажнике - ресивер (рис. 4). В автомобиле нет сцепления, КПП, карданного вала, заднего моста и дифференциала. Экономия массы - почти 200 кг.

В среднем положении рукоятки реверса поток масла перекрыт, и оно не поступает в ведомые насосы, поэтому автомобиль не движется. В положении ручки реверса «Вперёд» масло через дозатор поступает в насос и под давлением, пройдя реверс, - в гидромо-торы. Совершив в них полезную рабо-

В гидрообъемных бесступенчатых передачах крутящий момент и мощность с ведущего звена (насоса) на ведомое звено (гидромотор) передается жидкостью по трубопроводам. Мощность N, кВт, потока жидкости определяется произведением напора H, м, на расход Q, м3/с:

N = HQpg / 1000,
где р - плотность жидкости.

Гидрообъемные передачи не обладают внутренним автоматизмом, для изменения передаточного числа требуется САУ. Однако для гидрообъемной передачи не нужен механизм реверса. Задний ход обеспечивается изменением соединения насоса с линиями нагнетания и возврата жидкости, что заставляет вал гидромотора вращаться в обратном направлении. При регулируемом насосе не нужна муфта начала движения.

Гидрообъемные передачи (как и электропередачи) по сравнению с фрикционными и гидродинамическими имеют гораздо более широкие компоновочные возможности. Они могут быть частью комбинированной гидромеханической коробки передач при последовательном или параллельном соединении с механическим редуктором. Кроме того, они могут быть частью комбинированной гидромеханической трансмиссии, когда гидромотор установлен перед главной передачей - рис. а (сохранен ведущий мост с главной передачей, дифференциалом, полуосями) либо в двух или во всех колесах установлены гидромоторы - рис. а (они дополнены редукторами, выполняющими функции главной передачи). В любом случае гидросистема является замкнутой, причем в нее включен насос подпитки для поддержания избыточного давления в линии возврата. Из-за потерь энергии в трубопроводах обычно считают целесообразным применение гидрообъемной трансмиссии при максимальном расстоянии между насосом и гидромотором 15… 20 м.

Рис. Схемы трансмиссий автомобилей с гидрообъемными или с электрическими передачами:
а - при использовании мотор-колес; б - при использовании ведущего моста; Н - насос; ГМ - гидромотор; Г - генератор; ЭМ - электромотор

В настоящее время гидрообъемные передачи применяются на малых автомобилях-амфибиях, например «Джиггер» и «Мул», на автомобилях с активными полуприцепами, на небольших сериях большегрузных (полной массой до 50 т) самосвалов и на опытных городских автобусах.

Широкое применение гидрообъемных передач сдерживается в основном их высокой стоимостью и недостаточно высоким КПД (около 80…85%).

Рис. Схемы гидромашин объемного гидропривода:
а - радиально-поршневой; б - аксиально-поршневой; е - эксцентриситет; у - угол наклона блока

Из всего многообразия объемных гидромашин: винтовых, шестеренных, лопастных (шиберных), поршневых - для автомобильных гидрообъемных передач в основном находят применение радиально-поршневые (рис. а) и аксиально-поршневые (рис. б) гидромашины. Они позволяют использовать высокое рабочее давление (40… 50 МПа) и могут быть регулируемыми. Изменение подачи (расхода) жидкости обеспечивается у радиально-поршневых гидромашин изменением эксцентриситета е, у аксиально-поршневых - угла у.

Потери в объемных гидромашинах делят на объемные (утечки) и механические, к последним относят и гидравлические потери. Потери в трубопроводе делят на потери трения (они пропорциональны длине трубопровода и квадрату скорости жидкости при турбулентном течении) и местные (расширение, сужение, поворот потока).

В статье рассматривается вопрос развития трансмиссии гусеничных бульдозеров класса тяги 10…15 т на гусенице.

Для начала немного истории. Само понятие « бульдозер» возникло в конце XIX в. и означало мощную силу, преодолевающие любые барьеры. К гусеничным тракторам это понятие стали относить в 1930-е гг., образно характеризуя мощь гусеничной машины с закрепленным спереди металлическим щитом, перемещающим грунт. В качестве базы первоначально использовали трактор сельскохозяйственного назначения с главной особенностью - гусеничным ходом, обеспечивающим максимальное сцепление с грунтом. Гусеница определяется как бесконечный рельс. К изобретению ее, как и ко всем ключевым фундаментальным открытиям, имели отношение русские ученые. Один из первых патентов зарегистрирован в России около 1885 г.

Одной из особенностей гусеничного хода является возможность поворота за счет отключения одного из траков, или его блокирования, или включения его в противоход. На рис. 1 показана типовая схема механической трансмиссии, которую использовали и на первых гусеничных бульдозерах и применяют до сих пор.

Достоинства данной схемы - простота конструкции агрегатов, к.п.д. более 95%, низкая стоимость и минимальные затраты времени на ремонт.

В период бурного роста мировой экономики в 1955-1965 гг. и развития технологий механообработки и химической отрасли параллельно несколько производителей гусеничных бульдозеров применили гидромеханическую трансмиссию (ГМТ). Она строилась на базе гидротрансформатора (ГТР), получившего к тому времени широкое распространение на тепловозах. ГМТ на бульдозерах была востребована в первую очередь в тяжелом классе: более 15 т тяги, и характеризуется возможностью получать максимальный момент на нулевой скорости, т. е. при максимальном сцеплении гусеницы с грунтом и максимальном сопротивлении перемещаемой массы грунта. Единственным и критичным недостатком помимо технологической сложности оставались высокие механические потери - 20…25% у одноступенчатого ГТР, применяемого в подавляющем большинстве на гусеничных бульдозерах с использованием ГМТ. Схема гидромеханической трансмиссии представлена на рис. 2.

Достоинства данной схемы - максимально возможная тяга на гусеницы, более простое управление по сравнению с механической трансмиссией, эластичная связь двигатель-гусеница.

Необходимость использовать дорогостоящие планетарные КП и бортовые редукторы вызвана передачей более высокого крутящего момента, чем в механической трансмиссии, - до двух раз. Схему ГМТ на сегодняшний день используют лидирующие производители гусеничных бульдозеров Komatsu и Caterpillar. Лишь Челябинский тракторный завод обеспечивает немалую долю механических трансмиссий, более 50 лет выпуская практически не изменившуюся копию Caterpillar 1960-х гг.

Следующей технологической ступенью развития трансмиссии гусеничных бульдозеров стало применение схемы « гидронасос (ГН) - гидромотор (ГМ)» под общим термином « гидростатическая трансмиссия» (ГСТ). Начало широкого использования ГН-ГМ было положено военными при совершенствовании приводов артиллерийских орудий, где требовалась высокая скорость перемещения подвижных частей, имеющих немалую инерционную массу, что исключало использование жесткой механической связи.

Трансмиссия именно такого типа сегодня преимущественно распространена на спецтехнике среднего и тяжелого класса : гидростатическую трансмиссию применяют все лидеры рынка экскаваторной техники. Применение ГСТ в экскаваторах связано с выполнением ими основной работы исполнительными механизмами с гидропередачей усилия. Распространению ГСТ также способствовало совершенствование технологий механообработки и широкое распространение синтетических масел, производимых под заранее заданные параметры использования, а кроме того, и развитие микроэлектроники, позволившее реализовывать сложные алгоритмы управления ГСТ. Схема гидростатической трансмиссии представлена на рис. 3.

Достоинства данной схемы:

• высокий к.п.д. - более 93%;
• максимально возможная тяга на гусеницы выше, чем у ГМТ, за счет меньших потерь;
• лучшая ремонтопригодность благодаря минимальному количеству агрегатов и их унификации разными производителями, в основном не выпускающими готовые гусеничные бульдозеры;
• это же обеспечивает минимальную стоимость агрегатов;
• максимально простое управление одним джойстиком, позволяющее без доработок реализовывать дистанционное управление, в том числе с помощью радиосвязи;
• эластичная связь двигатель-гусеница;
• малые габаритные размеры, что позволяет использовать высвободившееся пространство под навесное оборудование;
• возможность макроконтроля состояния всей трансмиссии по одному параметру - температуре рабочей жидкости;
• максимально возможная маневренность - нулевой радиус разворота за счет противохода траков;
• возможность 100%-ного отбора мощности на гидрофицированное навесное оборудование от штатного гидронасоса;
• возможность дешевой программной, а также технологической модернизации в ближайшем будущем за счет элементарного перехода на рабочую жидкость с новыми свойствами, полученными на основе нанотехнологий.

Косвенным подтверждением таких преимуществ является выбор ГСТ лидером немецких производителей спецтехники компанией Liebherr в качестве базовой в конструкции всей спецтехники, в том числе гусеничных бульдозеров. Таблица всех преимуществ, недостатков и особенностей эксплуатации различных типов трансмиссий, в том числе « новой» для Caterpillar и реально реализованной еще в 1959 г. заводом ЧТЗ на бульдозере ДЭТ-250 электромеханической трансмиссии, приведена на сайте www.TM10.ru Завода « ДСТ-Урал».

Конечно, читатели обратили внимание на предпочтения авторов статьи. Да, мы делаем свой выбор в пользу ГСТ и считаем, что именно такое решение позволит преодолеть технологическое отставание лидеров производства спецтехники в России и оторваться от восточного соседа - Китая, претендующего на легкое поглощение нашего рынка бульдозеров. Новый бульдозер ТМ с трансмиссией на компонентах Bosсh Rexroth класса тяги 13…15 т будет представлен « ДСТ-Урал» уже в июле. Рабочая масса нового бульдозера останется 23,5 т, мощность - 240 л.с. и максимальная тяга - 25 т, что с 5%-ным отставанием соответствует аналогу Liebherr PR744 (24 , 5 т, 255 л.с.). Еще раз напомним о существующих возможностях отечественного машиностроения. К примеру, мы первыми в мировой практике применили схему тележек на каретках качания в 10-м классе гусеничных бульдозеров на серийном выпуске. До этого ее могли себе позволить производители только в тяжелом классе этих машин массой более 30 т, где цены в разы выше. Рыночная цена бульдозера ТМ10 на каретках качания с гидростатической трансмиссией планируется не более 4,5 млн. руб.