Στις υδροστατικές συνεχώς μεταβαλλόμενες μεταδόσεις, η ροπή και η ισχύς μεταδίδονται από τον κινητήριο σύνδεσμο (αντλία) στον κινητήριο σύνδεσμο (υδραυλικός κινητήρας) μέσω υγρού μέσω αγωγών. Η ισχύς N, kW, της ροής του ρευστού προσδιορίζεται από το γινόμενο της πίεσης H, m και του ρυθμού ροής Q, m3/s:
N = HQpg / 1000,
όπου p είναι η πυκνότητα του υγρού.
Τα υδροστατικά κιβώτια ταχυτήτων δεν έχουν εσωτερικό αυτοματισμό για αλλαγή σχέση μετάδοσηςΑπαιτείται ACS. Ωστόσο, η υδροστατική μετάδοση δεν απαιτεί αντίστροφο μηχανισμό. Η αντίστροφη κίνηση εξασφαλίζεται αλλάζοντας τη σύνδεση της αντλίας στις γραμμές έγχυσης και επιστροφής υγρού, γεγονός που προκαλεί την περιστροφή του άξονα του υδραυλικού κινητήρα μέσα αντίστροφη κατεύθυνση. Με ρυθμιζόμενη αντλία, δεν χρειάζεται συμπλέκτης εκκίνησης.
Οι υδροστατικές μεταδόσεις (όπως και οι ηλεκτρικές μεταδόσεις) έχουν πολύ ευρύτερες σχεδιαστικές δυνατότητες σε σύγκριση με τις μεταδόσεις τριβής και υδροδυναμικής μετάδοσης. Μπορούν να είναι μέρος ενός συνδυασμού υδροηλεκτρ χειροκίνητη μετάδοσηγρανάζια σε σειρά ή παράλληλη σύνδεση με μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων. Επιπλέον, μπορούν να αποτελούν μέρος ενός συνδυασμένου υδροηλεκτρικού μηχανική μετάδοσηόταν ο υδραυλικός κινητήρας είναι εγκατεστημένος μπροστά ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ κουρσαου - εικ. α (ο κινητήριος άξονας με το κύριο γρανάζι, το διαφορικό, οι άξονες του άξονα διατηρείται) ή οι υδραυλικοί κινητήρες τοποθετούνται σε δύο ή σε όλους τους τροχούς - εικ. α (συμπληρώνονται με κιβώτια ταχυτήτων που εκτελούν τις λειτουργίες του κύριου γραναζιού). Σε κάθε περίπτωση, το υδραυλικό σύστημα είναι κλειστό και περιλαμβάνεται αντλία τροφοδοσίας για συντήρηση υπερπίεσηστη γραμμή της επιστροφής. Λόγω των απωλειών ενέργειας στους αγωγούς, συνήθως θεωρείται σκόπιμο να χρησιμοποιείται υδροστατική μετάδοση με μέγιστη απόσταση μεταξύ αντλίας και υδραυλικού κινητήρα 15... 20 m.
Ρύζι. Διαγράμματα μετάδοσης κίνησης για αυτοκίνητα με υδροστατικά ή ηλεκτρικά γρανάζια:
α - όταν χρησιμοποιείτε τροχούς κινητήρα. β - όταν χρησιμοποιείτε κινητήριο άξονα. N - αντλία; GM - υδραυλικός κινητήρας. G - γεννήτρια. EM - ηλεκτροκινητήρας
Επί του παρόντος, υδροστατικές μεταδόσεις χρησιμοποιούνται σε μικρά αμφίβια οχήματα, για παράδειγμα "Jigger" και "Mule", σε οχήματα με ενεργά ημιρυμουλκούμενα, σε μικρές σειρές βαρέως τύπου ( μεικτό βάροςέως 50 τόνους) ανατρεπόμενα φορτηγά και σε πειραματικά αστικά λεωφορεία.
Η ευρεία χρήση των υδροστατικών μεταδόσεων παρεμποδίζεται κυρίως από το υψηλό κόστος και την ανεπαρκή υψηλή απόδοση (περίπου 80...85%).
Ρύζι. Σχέδια υδραυλικών μηχανών ογκομετρικής υδραυλικής κίνησης:
α - ακτινικό έμβολο. β - αξονικό έμβολο. e - εκκεντρικότητα? y - γωνία κλίσης μπλοκ
Από την ποικιλία των ογκομετρικών υδραυλικών μηχανών: βίδα, γρανάζι, λεπίδα (πτερύγιο), έμβολο - ακτινικό έμβολο (Εικ. α) και αξονικό έμβολο (Εικ. β) οι υδραυλικές μηχανές χρησιμοποιούνται κυρίως για υδροστατικές μεταδόσεις αυτοκινήτων. Επιτρέπουν τη χρήση υψηλών πίεση λειτουργίας(40...50 MPa) και μπορεί να ρυθμιστεί. Μια αλλαγή στην παροχή (ροή) ρευστού εξασφαλίζεται για τις υδραυλικές μηχανές ακτινικού εμβόλου αλλάζοντας την εκκεντρότητα e και για τις υδραυλικές μηχανές αξονικού εμβόλου - τη γωνία y.
Οι απώλειες στα ογκομετρικά υδραυλικά μηχανήματα χωρίζονται σε ογκομετρικές (διαρροές) και μηχανικές, με τις τελευταίες να περιλαμβάνουν και τις υδραυλικές απώλειες. Οι απώλειες σε έναν αγωγό χωρίζονται σε απώλειες τριβής (είναι ανάλογες με το μήκος του αγωγού και το τετράγωνο της ταχύτητας του ρευστού σε τυρβώδη ροή) και τοπικές απώλειες (διαστολή, συστολή, περιστροφή της ροής).
Υδροστατική μετάδοση σε επιβατικά αυτοκίνηταδεν έχει χρησιμοποιηθεί ακόμα γιατί είναι ακριβό και η απόδοσή του είναι σχετικά χαμηλή. Χρησιμοποιείται συχνότερα σε ειδικά μηχανήματαΚαι ΟχημαΩ. Ταυτόχρονα, η υδροστατική κίνηση έχει πολλές δυνατότητες εφαρμογής. είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για ηλεκτρονικά ελεγχόμενες μεταδόσεις.
Η αρχή της υδροστατικής μετάδοσης είναι ότι μια πηγή μηχανικής ενέργειας, όπως ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης, κινεί μια υδραυλική αντλία που τροφοδοτεί με λάδι τον υδραυλικό κινητήρα έλξης. Και οι δύο αυτές ομάδες συνδέονται μεταξύ τους με έναν αγωγό υψηλή πίεση, ειδικότερα, ευέλικτο. Αυτό απλοποιεί τη σχεδίαση του μηχανήματος, εξαλείφοντας την ανάγκη χρήσης πολλών γραναζωτοί τροχοί, μεντεσέδες, άξονες, αφού και οι δύο ομάδες μονάδων μπορούν να τοποθετηθούν ανεξάρτητα η μία από την άλλη. Η ισχύς κίνησης καθορίζεται από τους όγκους της υδραυλικής αντλίας και του υδραυλικού κινητήρα. Αλλαγή της σχέσης μετάδοσης μέσα υδροστατική κίνησηΧωρίς βήμα, η αναστροφή και το υδραυλικό κλείδωμα του είναι πολύ απλά.
Σε αντίθεση με ένα υδρομηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων, όπου η σύνδεση της ομάδας έλξης με τον μετατροπέα ροπής είναι άκαμπτη, σε μια υδροστατική κίνηση η μετάδοση δυνάμεων γίνεται μόνο μέσω υγρού.
Ως παράδειγμα του πώς λειτουργούν και τα δύο κιβώτια ταχυτήτων, ας εξετάσουμε το ενδεχόμενο να μετακινήσουμε ένα αυτοκίνητο μαζί τους σε μια πτυχή του εδάφους (ένα φράγμα). Κατά την είσοδο στο φράγμα, ένα αυτοκίνητο με υδρομηχανική μετάδοσησυμβαίνει, με αποτέλεσμα, με σταθερή ταχύτητα περιστροφής, η ταχύτητα του αυτοκινήτου να μειώνεται. Όταν κατεβαίνει από την κορυφή του φράγματος, ο κινητήρας αρχίζει να λειτουργεί ως φρένο, αλλά η κατεύθυνση ολίσθησης του μετατροπέα ροπής αλλάζει και δεδομένου ότι ο μετατροπέας ροπής έχει χαμηλή ιδιότητες πέδησηςπρος αυτή την κατεύθυνση της ολίσθησης, το αυτοκίνητο επιταχύνει.
Με ένα υδροστατικό κιβώτιο ταχυτήτων, όταν κατεβαίνει από την κορυφή ενός φράγματος, ο υδραυλικός κινητήρας λειτουργεί ως αντλία και το λάδι παραμένει στον αγωγό που συνδέει τον υδραυλικό κινητήρα με την αντλία. Η σύνδεση και των δύο ομάδων κίνησης πραγματοποιείται μέσω ενός ρευστού υπό πίεση, το οποίο έχει τον ίδιο βαθμό ακαμψίας με την ελαστικότητα των αξόνων, των συμπλεκτών και των γραναζιών σε ένα συμβατικό μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων. Επομένως, το αυτοκίνητο δεν θα επιταχύνει όταν κατεβαίνει από το φράγμα. Το υδροστατικό κιβώτιο ταχυτήτων είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για οχήματα εκτός δρόμου.
Η αρχή της υδροστατικής μετάδοσης κίνησης φαίνεται στο Σχ. 1. Η υδραυλική αντλία 3 κινείται από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης μέσω του άξονα 1 και μιας κεκλιμένης ροδέλας και ο ρυθμιστής 2 ελέγχει τη γωνία κλίσης αυτής της ροδέλας, η οποία αλλάζει την παροχή υγρού της υδραυλικής αντλίας. Στην περίπτωση που φαίνεται στο Σχ. 1, η ροδέλα είναι εγκατεστημένη άκαμπτα και κάθετα στον άξονα του άξονα 1 και αντί γι' αυτήν έχει κλίση το περίβλημα της αντλίας 3 στο περίβλημα 4. Το λάδι τροφοδοτείται από την υδραυλική αντλία μέσω του αγωγού 6 στον υδραυλικό κινητήρα 5, ο οποίος έχει σταθερό όγκο, και από αυτό επιστρέφει μέσω του αγωγού 7 στην αντλία.
Εάν η υδραυλική αντλία 3 βρίσκεται ομοαξονικά με τον άξονα 1, τότε η παροχή λαδιού της είναι μηδενική και ο υδραυλικός κινητήρας είναι μπλοκαρισμένος σε αυτή την περίπτωση. Εάν η αντλία έχει κλίση προς τα κάτω, τροφοδοτεί λάδι στη γραμμή 7 και επιστρέφει στην αντλία μέσω της γραμμής 6. Σε σταθερή ταχύτητα άξονα 1, που παρέχεται, για παράδειγμα, από ρυθμιστή ντίζελ, η ταχύτητα και η κατεύθυνση κίνησης του οχήματος ελέγχονται με μία μόνο λαβή του ρυθμιστή.
Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορα σχήματα ελέγχου σε μια υδροστατική κίνηση:
- η αντλία και ο κινητήρας έχουν μη ρυθμισμένους όγκους. Σε αυτήν την περίπτωση μιλάμε γιασχετικά με τον "υδραυλικό άξονα", σχέση μετάδοσηςείναι σταθερή και εξαρτάται από την αναλογία όγκων αντλίας και κινητήρα. Μια τέτοια μετάδοση είναι απαράδεκτη για χρήση σε αυτοκίνητο.
- η αντλία έχει ρυθμιζόμενη ένταση και ο κινητήρας έχει μη ρυθμισμένη ένταση. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συχνότερα σε οχήματα, καθώς παρέχει μεγάλο εύρος ελέγχου με σχετικά απλό σχεδιασμό.
- η αντλία έχει μη ρυθμιζόμενο όγκο και ο κινητήρας έχει ρυθμιζόμενη ένταση. Αυτό το σύστημα είναι απαράδεκτο για την οδήγηση αυτοκινήτου, καθώς δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το φρενάρισμα του αυτοκινήτου μέσω του κιβωτίου ταχυτήτων.
- η αντλία και ο κινητήρας έχουν ρυθμιζόμενους όγκους. Αυτό το σχέδιο προβλέπει καλύτερες ευκαιρίεςρύθμιση, αλλά πολύ περίπλοκη.
Η χρήση υδροστατικής μετάδοσης σάς επιτρέπει να ρυθμίζετε την ισχύ εξόδου μέχρι να σταματήσει ο άξονας εξόδου. Επιπλέον, ακόμη και σε απότομη κατάβασηΜπορείτε να σταματήσετε το αυτοκίνητο μετακινώντας το κουμπί ελέγχου στη θέση μηδέν. Σε αυτή την περίπτωση, το κιβώτιο ταχυτήτων κλειδώνει υδραυλικά και δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε φρένα. Για να μετακινήσετε το αυτοκίνητο, απλώς μετακινήστε τη λαβή προς τα εμπρός ή προς τα πίσω. Εάν το κιβώτιο ταχυτήτων χρησιμοποιεί πολλούς υδραυλικούς κινητήρες, τότε ρυθμίζοντάς τους κατάλληλα, είναι δυνατό να επιτευχθεί η λειτουργία του διαφορικού ή το κλείδωμα του.
ΣΕ υδροστατική μετάδοσηλείπουν ορισμένα εξαρτήματα, για παράδειγμα, κιβώτιο ταχυτήτων, συμπλέκτης, άξονες κάρδανουμε μεντεσέδες, τελική μετάδοση κ.λπ. Αυτό είναι επωφελές από την άποψη της μείωσης του βάρους και του κόστους του οχήματος και αντισταθμίζει επαρκώς υψηλό κόστοςυδραυλικό εξοπλισμό. Όλα τα παραπάνω ισχύουν, πρώτα από όλα, για τις ειδικές μεταφορές και τεχνολογικά μέσα. Ταυτόχρονα, από την άποψη της εξοικονόμησης ενέργειας, η υδροστατική μετάδοση έχει μεγάλα πλεονεκτήματα, για παράδειγμα για εφαρμογές διαύλου.
Αναφέρθηκε ήδη παραπάνω σχετικά με τη σκοπιμότητα της συσσώρευσης ενέργειας και το προκύπτον κέρδος ενέργειας όταν ο κινητήρας λειτουργεί με σταθερή ταχύτητα στη βέλτιστη ζώνη των χαρακτηριστικών του και η ταχύτητά του δεν αλλάζει κατά την αλλαγή ταχυτήτων ή την αλλαγή της ταχύτητας του αυτοκινήτου. Σημειώθηκε επίσης ότι οι περιστρεφόμενες μάζες που συνδέονται με τους κινητήριους τροχούς πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερες. Επιπλέον, μίλησαν για τα πλεονεκτήματα μιας υβριδικής κίνησης κατά την επιτάχυνση με χρήση υψηλότερη δύναμηκινητήρα, καθώς και την ισχύ που είναι αποθηκευμένη στην μπαταρία. Όλα αυτά τα πλεονεκτήματα μπορούν εύκολα να πραγματοποιηθούν σε μια υδροστατική μετάδοση κίνησης εάν τοποθετηθεί ένας υδραυλικός συσσωρευτής υψηλής πίεσης στο σύστημά του.
Το διάγραμμα ενός τέτοιου συστήματος φαίνεται στο Σχ. 2. Οδηγείται από τον κινητήρα 1, η αντλία 2 με σταθερό όγκο τροφοδοτεί λάδι στον συσσωρευτή 3. Εάν η μπαταρία είναι γεμάτη, ο ρυθμιστής πίεσης 4 δίνει έναν παλμό ηλεκτρονικός ρυθμιστής 5 σχετικά με το σταμάτημα του κινητήρα. Από τον συσσωρευτή, λάδι υπό πίεση τροφοδοτείται μέσω της κεντρικής συσκευής ελέγχου 6 στον υδραυλικό κινητήρα 7 και από αυτόν εκκενώνεται στη δεξαμενή λαδιού 8, από την οποία λαμβάνεται και πάλι από την αντλία. Η μπαταρία έχει έναν κλάδο 9 που προορίζεται για τροφοδοσία ρεύματος προσθετος εξοπλισμοςαυτοκίνητο.
Σε μια υδροστατική κίνηση, η αντίστροφη κατεύθυνση της κίνησης του υγρού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το φρενάρισμα του οχήματος. Σε αυτή την περίπτωση, ο υδραυλικός κινητήρας παίρνει λάδι από τη δεξαμενή και το τροφοδοτεί υπό πίεση στον συσσωρευτή. Με αυτόν τον τρόπο, η ενέργεια πέδησης μπορεί να αποθηκευτεί για μελλοντική χρήση. Το μειονέκτημα όλων των μπαταριών είναι ότι οποιαδήποτε από αυτές (υγρή, αδρανειακή ή ηλεκτρική) έχει περιορισμένη χωρητικότητα και εάν η μπαταρία φορτιστεί, δεν μπορεί πλέον να αποθηκεύσει ενέργεια και η περίσσεια της πρέπει να απορριφθεί (για παράδειγμα, να μετατραπεί σε θερμότητα). καθώς και όπως ακριβώς σε ένα αυτοκίνητο χωρίς αποθήκευση ενέργειας. Στην περίπτωση μιας υδροστατικής μονάδας, αυτό το πρόβλημα επιλύεται με τη χρήση βαλβίδα μείωσης πίεσης 10, το οποίο, όταν γεμίσει η μπαταρία, μεταφέρει λάδι στη δεξαμενή.
Σε αστικές λεωφορείαΧάρη στη συσσώρευση ενέργειας πέδησης και τη δυνατότητα φόρτισης ενός συσσωρευτή υγρού κατά τη διάρκεια στάσεων, ο κινητήρας μπορούσε να ρυθμιστεί σε λιγότερη ισχύκαι ταυτόχρονα να διασφαλίζει τη συμμόρφωση με τις απαιτούμενες επιταχύνσεις κατά την επιτάχυνση του λεωφορείου. Αυτό το σχήμα κίνησης καθιστά δυνατή την οικονομική εφαρμογή της κίνησης στον αστικό κύκλο, που περιγράφηκε προηγουμένως και φαίνεται στο Σχ. 6 στο άρθρο.
Η υδροστατική μετάδοση κίνησης μπορεί εύκολα να συνδυαστεί με ένα συμβατικό σύστημα μετάδοσης κίνησης. Ας πάρουμε ένα συνδυασμένο κιβώτιο ταχυτήτων αυτοκινήτου ως παράδειγμα. Στο Σχ. Το σχήμα 3 δείχνει ένα διάγραμμα μιας τέτοιας μετάδοσης από τον σφόνδυλο του κινητήρα 1 στον κύριο μειωτήρα ταχυτήτων 2. Ροπή μέσω κυλινδρικού μετάδοση ταχυτήτων 3 και 4 τροφοδοτούνται σε μια αντλία εμβόλου 6 με σταθερό όγκο. Σχέση μετάδοσης κυλινδρικό γρανάζιαντιστοιχεί Γρανάζια IV-Vσυμβατικό χειροκίνητο κιβώτιο ταχυτήτων. Κατά την περιστροφή, η αντλία αρχίζει να παρέχει λάδι στον υδραυλικό κινητήρα έλξης 9 με ρυθμιζόμενο όγκο. Η κεκλιμένη ροδέλα ρύθμισης 7 του υδραυλικού κινητήρα συνδέεται με το κάλυμμα 8 του περιβλήματος του κιβωτίου ταχυτήτων και το περίβλημα του υδραυλικού κινητήρα 9 συνδέεται με τον κινητήριο άξονα 5 του κύριου γραναζιού 2.
Όταν επιταχύνετε ένα αυτοκίνητο, η ροδέλα του υδραυλικού κινητήρα έχει τη μεγαλύτερη γωνία κλίσης και το λάδι που αντλείται από την αντλία δημιουργεί μεγάλη ροπή στον άξονα. Επιπλέον, η άεργη ροπή της αντλίας δρα και στον άξονα. Καθώς το αυτοκίνητο επιταχύνει, η κλίση της ροδέλας μειώνεται, επομένως, η ροπή από το περίβλημα του υδραυλικού κινητήρα στον άξονα μειώνεται επίσης, ωστόσο, η πίεση λαδιού που παρέχεται από την αντλία αυξάνεται και, κατά συνέπεια, θα αυξηθεί και η αντιδραστική ροπή αυτής της αντλίας .
Όταν η γωνία κλίσης της ροδέλας μειωθεί στις 0°, η αντλία μπλοκάρεται υδραυλικά και η μετάδοση της ροπής από το σφόνδυλο στο κύριο γρανάζι θα πραγματοποιείται μόνο από ένα ζευγάρι γραναζιών. η υδροστατική μονάδα θα απενεργοποιηθεί. Αυτό βελτιώνει την απόδοση ολόκληρου του κιβωτίου ταχυτήτων, καθώς ο υδραυλικός κινητήρας και η αντλία αποσυνδέονται και περιστρέφονται σε κλειδωμένη θέση μαζί με τον άξονα, με αποτελεσματικότητα ίσο με ένα. Επιπλέον, η φθορά και ο θόρυβος των υδραυλικών μονάδων εξαφανίζονται. Αυτό το παράδειγμα είναι ένα από τα πολλά που δείχνουν τις δυνατότητες χρήσης υδροστατικής μονάδας. Η μάζα και οι διαστάσεις της υδροστατικής μετάδοσης καθορίζονται από τη μέγιστη πίεση ρευστού, η οποία αυτή τη στιγμή έχει φτάσει τα 50 MPa.
Σε ΠΟΛΛΟΥΣ σύγχρονα αυτοκίνητακαι μηχανισμών, χρησιμοποιείται μια νέα υδροστατική μετάδοση. Αναμφίβολα είναι εγκατεστημένο σε περισσότερα ακριβά μοντέλαμίνι τρακτέρ και αφού δεν υπάρχει ανάγκη αλλαγής ταχυτήτων, μπορεί να ονομαστεί αυτόματο.
Αυτό το κιβώτιο ταχυτήτων διαφέρει από ένα χειροκίνητο κιβώτιο ταχυτήτων στο ότι δεν διαθέτει γρανάζια, αλλά χρησιμοποιεί υδραυλικό εξοπλισμό, ο οποίος αποτελείται από μια υδραυλική αντλία και υδραυλικός κινητήραςμεταβλητός όγκος.
Ένα τέτοιο κιβώτιο ταχυτήτων ελέγχεται από ένα πεντάλ και ο συμπλέκτης σε ένα τέτοιο τρακτέρ χρησιμοποιείται για την εμπλοκή του άξονα απογείωσης ισχύος. Πριν εκκινήσετε τον κινητήρα, ελέγξτε το φρένο πιέζοντάς το, μετά πατήστε τον συμπλέκτη και ρυθμίστε τη λαβή απογείωσης στην ουδέτερη θέση. Μετά από αυτό, γυρίστε το κλειδί και ξεκινήστε το τρακτέρ.
Η κατεύθυνση της κίνησης εκτελείται με την όπισθεν, ρυθμίστε τον μοχλό της όπισθεν στην εμπρός θέση, πατήστε το πεντάλ κίνησης και φεύγουμε. Όσο πιο δυνατά πατάμε το πεντάλ, τόσο πιο γρήγορα προχωράμε. Εάν αφήσετε το πεντάλ, το τρακτέρ σταματά. Εάν η ταχύτητα δεν είναι αρκετή, τότε πρέπει να αυξήσετε το αέριο χρησιμοποιώντας έναν ειδικό μοχλό.
Υδροστατικές μεταδόσεις
Κατά τις δύο πρώτες δεκαετίες ύπαρξης αυτοκινητοβιομηχανίαέχουν προταθεί μια σειρά από υδραυλικά κιβώτια ταχυτήτων στα οποία το υγρό βρίσκεται υπό πίεση, που δημιουργείται από την αντλίακινείται από τον κινητήρα, ρέει μέσω του υδραυλικού κινητήρα. Ως αποτέλεσμα της κίνησης των τμημάτων εργασίας του υδραυλικού κινητήρα υπό την επίδραση ρευστού, παρέχεται ισχύς στον άξονά του. Το ρευστό, φυσικά, μεταφέρει μια ορισμένη παροχή κινητικής ενέργειας, ωστόσο, δεδομένου ότι φεύγει από τον υδραυλικό κινητήρα με την ίδια ταχύτητα με την οποία εισέρχεται, η ποσότητα της κινητικής ενέργειας δεν αλλάζει και, επομένως, δεν συμμετέχει στην μετάδοση ισχύος.
Λίγο αργότερα, εμφανίστηκε ένας άλλος τύπος υδραυλικής μετάδοσης, στον οποίο και τα δύο περιστρεφόμενα στοιχεία τοποθετούνται σε έναν στροφαλοθάλαμο - ο τροχός της αντλίας, ο οποίος θέτει το ρευστό σε κίνηση και τον στρόβιλο, τα πτερύγια του οποίου χτυπούνται από το κινούμενο ρευστό. Σε τέτοιες μεταδόσεις, το ρευστό φεύγει από τα κανάλια μεταξύ των πτερυγίων του κινούμενου στοιχείου με πολύ χαμηλότερη απόλυτη ταχύτητα από ό,τι εισέρχεται σε αυτά και η ισχύς μεταδίδεται μέσω του ρευστού με τη μορφή κινητικής ενέργειας.
Επομένως, δύο τύποι υδραυλικών μεταδόσεων πρέπει να διακρίνονται: υδροστατικές ή θετικές μεταδόσεις μετατόπισης, στις οποίες η ενέργεια μεταφέρεται με πίεση ρευστού που επενεργεί σε κινούμενα έμβολα ή πτερύγια, και υδροδυναμικές μεταδόσεις, στο οποίο μεταφέρεται ενέργεια λόγω αύξησης απόλυτη ταχύτηταυγρό στον τροχό της αντλίας και μείωση της απόλυτης ταχύτητας στον στρόβιλο
Η μετάδοση κίνησης ή ισχύος με πίεση υγρού έχει χρησιμοποιηθεί με μεγάλη επιτυχία σε διάφορους τομείς. Ένα παράδειγμα επιτυχημένης χρήσης τέτοιων γραναζιών είναι υδραυλικά συστήματασύγχρονα μηχανήματα. Άλλα παραδείγματα είναι οι υδραυλικοί μηχανισμοί κίνησης για τους μηχανισμούς διεύθυνσης των πλοίων και ο έλεγχος πυργίσκων πυροβόλων όπλων σε πολεμικά πλοία. Από την άποψη της εφαρμογής στα αυτοκίνητα, η πιο συμφέρουσα ιδιότητα της υδροστατικής μετάδοσης είναι η δυνατότητα συνεχούς αλλαγής της σχέσης μετάδοσης. Για αυτό, χρειάζεστε μόνο μια αντλία στην οποία ο όγκος που περιγράφεται από τα έμβολα ανά περιστροφή άξονα μπορεί να αλλάξει ομαλά κατά τη λειτουργία. Ένα άλλο πλεονέκτημα της υδροστατικής μετάδοσης είναι η ευκολία λήψης ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΗ. Στα περισσότερα σχέδια, η μετακίνηση του χειριστηρίου πέρα από τη θέση μηδενικής ταχύτητας και τη σχέση μετάδοσης απείρου προκαλεί περιστροφή προς την αντίθετη κατεύθυνση με σταδιακά αυξανόμενη ταχύτητα.
Χρησιμοποιώντας λάδι ως υγρό εργασίας. Μεταφρασμένος, ο όρος «υδραυλικό» σημαίνει τη χρήση νερού ως υγρό εργασίας. Ωστόσο, στην πράξη, όταν χρησιμοποιείται αυτός ο όρος, συνήθως σημαίνουν τη χρήση οποιουδήποτε υγρού για τη μετάδοση κίνησης ή ισχύος. ΣΕ υδραυλικές μεταδόσειςχρησιμοποιούνται όλοι οι τύποι ορυκτέλαια, αφού προστατεύουν τον μηχανισμό από τη διάβρωση και ταυτόχρονα παρέχουν τη λίπανσή του. Συνήθως, χρησιμοποιούνται λιπαντικά χαμηλού ιξώδους, καθώς οι εσωτερικές απώλειες αυξάνονται με την αύξηση του ιξώδους. Ωστόσο, όσο χαμηλότερο είναι το ιξώδες, τόσο πιο δύσκολο είναι να αποτραπεί η διαρροή του ρευστού εργασίας.
Η χρήση υδροστατικών μεταδόσεων στα αυτοκίνητα δεν έφυγε ποτέ από το πειραματικό στάδιο. Ωστόσο, έχει σημειωθεί κάποια πρόοδος στη χρήση αυτών των εργαλείων σιδηροδρομικές μεταφορές. Σε μια έκθεση οχημάτων στη γερμανική πόλη Seddin, που πραγματοποιήθηκε στα μέσα της δεκαετίας του '20, εγκαταστάθηκαν υδραυλικά κιβώτια ταχυτήτων σε επτά από τις οκτώ ατμομηχανές ντίζελ που παρουσιάστηκαν. Αυτά τα γρανάζια είναι πολύ εύκολο να ελεγχθούν. Δεδομένου ότι σας επιτρέπουν να αποκτήσετε οποιαδήποτε σχέση μετάδοσης, ο κινητήρας μπορεί πάντα να λειτουργεί με τον αριθμό στροφών ανά λεπτό που αντιστοιχεί στην υψηλότερη απόδοση.
Ένα από τα σοβαρά μειονεκτήματα που εμποδίζει τη χρήση υδροστατικών μεταδόσεων στα αυτοκίνητα είναι η εξάρτηση της απόδοσής τους από την ταχύτητα. Στη βιβλιογραφία έχουν δημοσιευτεί δεδομένα σύμφωνα με τα οποία η μέγιστη απόδοση τέτοιων γραναζιών φτάνει το 80%, κάτι που είναι αρκετά αποδεκτό. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η μέγιστη απόδοση επιτυγχάνεται πάντα σε χαμηλές ταχύτητες λειτουργίας.
Εξάρτηση της απόδοσης από την ταχύτητα. Στις υδροστατικές μεταδόσεις, το ρευστό ρέει τυρβωδώς και κατά την τυρβώδη κίνηση, οι απώλειες (παραγωγή θερμότητας) είναι ευθέως ανάλογες με την τρίτη ισχύ της ταχύτητας, ενώ η ισχύς που μεταδίδεται από μια υδροστατική μετάδοση ποικίλλει σε ευθεία αναλογία με την ταχύτητα ροής. Επομένως, καθώς αυξάνεται ο ρυθμός ροής, η απόδοση πέφτει γρήγορα. Τα περισσότερα γνωστά δεδομένα για την απόδοση των υδροστατικών μεταδόσεων σχετίζονται με ταχύτητες περιστροφής πολύ κάτω από τις 1000 rpm (συνήθως 500-700 rpm). εάν χρησιμοποιείτε παρόμοια γρανάζια για να εργαστείτε με τον κινητήρα, η κανονική ταχύτητα περιστροφής στροφαλοφόρος άξωνπου είναι πάνω από 2000 rpm, τότε η απόδοση θα είναι απαράδεκτα χαμηλή. Φυσικά, μπορεί να τοποθετηθεί μειωτήρας ταχυτήτων μεταξύ του κινητήρα και της αντλίας υδροστατικής μετάδοσης. Ωστόσο, αυτό θα έκανε το κιβώτιο ταχυτήτων μια ακόμη μονάδα πιο περίπλοκη και η αντλία χαμηλής ταχύτητας και ο υδραυλικός κινητήρας θα ήταν άσκοπα βαριά. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι η χρήση υψηλών πιέσεων σε υδροστατικές μεταδόσεις, που φτάνουν έως και 140 kg!cm2, όπου, φυσικά, είναι πολύ δύσκολο να αποτραπεί η διαρροή του ρευστού εργασίας. Επιπλέον, όλα τα μέρη που εκτίθενται σε τέτοιες πιέσεις πρέπει να είναι πολύ ανθεκτικά
Οι υδροστατικές μεταδόσεις δεν έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες στα αυτοκίνητα, όχι επειδή δεν τους δόθηκε αρκετή προσοχή. Ολόκληρη γραμμήΑμερικανικές και ευρωπαϊκές εταιρείες που διέθεταν επαρκή τεχνική και μετρητά, ασχολήθηκαν με τη δημιουργία υδροστατικών κιβωτίων ταχυτήτων, έχοντας στις περισσότερες περιπτώσεις κατά νου τη χρήση αυτών των μεταδόσεων σε αυτοκίνητα. Ωστόσο, εξ όσων γνωρίζει ο συγγραφέας, φορτηγά με υδροστατική μετάδοση δεν μπήκαν ποτέ στην παραγωγή. Σε περιπτώσεις που οι εταιρείες εκδίδουν υδροστατικές μεταδόσειςγια κάποιο διάστημα, βρήκαν πωλήσεις και σε άλλους κλάδους μηχανολογίας, όπου υψηλές ταχύτητεςπεριστροφή και χαμηλό βάρος δεν είναι υποχρεωτικές προϋποθέσειςεφαρμογές. Έχουν προταθεί αρκετά έξυπνα σχέδια υδροστατικής μετάδοσης, δύο από τα οποία περιγράφονται παρακάτω.
Μεταγραφή στο Manly. Ένα από τα πρώτα υδροστατικά κιβώτια αυτοκινήτων που δημιουργήθηκαν στις ΗΠΑ είναι το κιβώτιο Manly. Εφευρέθηκε από τον Charles Manley, έναν υπάλληλο του πρωτοπόρου της αεροναυπηγικής Langley και πρόεδρος της Εταιρείας Αμερικανών Μηχανικών Αυτοκινήτου. Το κιβώτιο ταχυτήτων αποτελούνταν από μια ακτινική αντλία εμβόλου πέντε κυλίνδρων με μεταβλητή διαδρομή εμβόλου και έναν πεντακύλινδρο υδραυλικό κινητήρα ακτινικού εμβόλου με σταθερή διαδρομή εμβόλου. η αντλία συνδέθηκε με τον υδραυλικό κινητήρα με δύο αγωγούς. Όταν άλλαξε η φορά περιστροφής, ο αγωγός εκκένωσης έγινε αγωγός αναρρόφησης και αντίστροφα. όταν η διαδρομή του εμβόλου της αντλίας μειώθηκε στο μηδέν, ο υδραυλικός κινητήρας λειτούργησε ως φρένο. Για την αποφυγή βλάβης του μηχανισμού από υπερβολική πίεση, χρησιμοποιήθηκε βαλβίδα ασφαλείας που άνοιγε σε πίεση 140 kg/cm2.
Ένα διαμήκη τμήμα του κιβωτίου ταχυτήτων Manly φαίνεται στο Σχ. 1. Η αντλία και ο υδραυλικός κινητήρας βρίσκονταν ομοαξονικά το ένα δίπλα στο άλλο, σχηματίζοντας μια ενιαία συμπαγή μονάδα. Αριστερά είναι μια διατομή ενός από τους κυλίνδρους της αντλίας. Το κενό μεταξύ του εμβόλου και του κυλίνδρου ήταν πολύ μικρό και τα έμβολα δεν είχαν κανένα ο-rings. Οι κάτω κεφαλές των μπιελών δεν κάλυπταν τον στρόφαλο, αλλά είχαν σχήμα τομέων και συγκρατούνταν στη θέση τους από δύο δακτυλίους που βρίσκονταν και στις δύο πλευρές της κεφαλής της μπιέλας. Η διαδρομή των εμβόλων της αντλίας άλλαξε χρησιμοποιώντας έκκεντρα τοποθετημένα στον στροφαλοφόρο άξονα. Όταν η μονάδα λειτουργεί στροφαλοφόρος άξωνκαι τα έκκεντρα παρέμειναν ακίνητα και το μπλοκ κυλίνδρου περιστράφηκε γύρω από τον έκκεντρο άξονα Ε. Στο σχήμα, ο μηχανισμός απεικονίζεται σε θέση που αντιστοιχεί στη μέγιστη διαδρομή του εμβόλου, ίση με το άθροισμα της ακτίνας του στρόφαλου και της εκκεντρότητας του εκκεντρικού του? Οι κύλινδροι περιστρέφονται γύρω από τον άξονα Ε και τα έμβολα της αντλίας περιστρέφονται γύρω από τον άξονα P. Χάρη σε αυτό, η γωνιακή θέση του στρόφαλου παραμένει αμετάβλητη και ο μηχανισμός διανομής συνεχίζει να λειτουργεί όπως πριν. Ο έλεγχος πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας δύο τροχούς σκουληκιών τοποθετημένους σε ένα έκκεντρο, ένας από τους οποίους ρυθμίζεται ελεύθερα, ο άλλος είναι σταθερός. Ο ανεξάρτητος ατέρμονας τροχός συνδέεται με τον στροφαλοφόρο άξονα μέσω ενός γραναζιού που είναι τοποθετημένος στον στροφαλοφόρο άξονα, ο οποίος συνδέεται με εσωτερικά δόντια στον ατέρμονα τροχό. Οι τροχοί σκουληκιών πλένονται με σκουλήκια που συνδέονται μεταξύ τους με δύο οδοντωτούς τροχούς. Έτσι, τα σκουλήκια περιστρέφονται πάντα σε αντίθετες κατευθύνσεις και η μετάδοση σχεδιάστηκε έτσι ώστε οι γωνιακές κινήσεις του έκκεντρου και του στρόφαλου να είναι ίσες σε απόλυτη τιμή και αντίθετες στην κατεύθυνση. Εάν το έκκεντρο και ο στρόφαλος περιστρέφονταν υπό γωνία 90°, τότε η διαδρομή των εμβόλων της αντλίας έγινε ίση με μηδέν. Το έκκεντρο χρονισμού ρυθμίστηκε σε γωνία 90° ως προς τον βραχίονα του στρόφαλου. Ένας υδραυλικός κινητήρας διαφέρει από μια αντλία μόνο στο ότι δεν διαθέτει μηχανισμό αλλαγής της διαδρομής των εμβόλων. Τόσο η αντλία όσο και ο υδραυλικός κινητήρας έχουν βαλβίδες μπομπίνας που ελέγχονται από έκκεντρα.
Ρύζι. 1. Manly υδροστατική μετάδοση:
1 - αντλία? 2 - υδραυλικός κινητήρας.
Ρύζι. 2. Ανδρικός εκκεντρικός έλεγχος μετάδοσης.
Κιβώτιο ταχυτήτων Manly, που προορίζεται για χρήση σε φορτηγό με χωρητικότητα 5 g κινητήρας βενζίνηςισχύς 24 l. Με. στις 1200 rpm, διέθετε αντλία με κυλίνδρους με διάμετρο 62,5 mm και μέγιστη διαδρομή εμβόλου 38 mm. Η αντλία κινούνταν από δύο υδραυλικούς κινητήρες (ένας για κάθε κινητήριο τροχό). Με όγκο εργασίας πεντακύλινδρης αντλίας ίσο με 604 cm3 για μετάδοση 24 λίτρων. Με. στις 1200 σ.α.λ., στο μέγιστο εγκεφαλικό επεισόδιοτα πιστόνια απαιτούσαν πίεση 14 kg/cm2. Κατά τη δοκιμή του κιβωτίου ταχυτήτων Manly στο εργαστήριο, διαπιστώθηκε ότι η μέγιστη απόδοση εμφανίστηκε στις 740 rpm του άξονα της αντλίας και ήταν 90,9%. Με περαιτέρω αύξηση της ταχύτητας περιστροφής, η απόδοση μειώθηκε απότομα και ήδη στις 760 rpm ήταν μόνο 81,6%.
Ρύζι. 3. Υδροστατική μετάδοση Jenny.
Μεταφορά στην Τζένη. Το υδραυλικό κιβώτιο ταχυτήτων Jenny έχει κατασκευαστεί από καιρό από την Waterbury Tool Company για διάφορες βιομηχανίες. συγκεκριμένα, εγκαταστάθηκε και στο φορτηγά, αυτοκινητάμαξες και ντίζελ ατμομηχανές. Αυτό το κιβώτιο ταχυτήτων αποτελείται από μια πολυκύλινδρη αντλία εμβόλων με πλάκα και μεταβλητή διαδρομή και τον ίδιο υδραυλικό κινητήρα, αλλά με σταθερή διαδρομή του εμβόλου. Μια διαμήκης τομή της μονάδας φαίνεται στο Σχ. 144. Η διαφορά στη σχεδίαση μιας αντλίας και ενός υδραυλικού κινητήρα είναι μόνο ότι στην πρώτη, η κλίση της αιωρούμενης ροδέλας μπορεί να αλλάξει, αλλά στη δεύτερη όχι. Η αντλία και οι άξονες του υδραυλικού κινητήρα προεξέχουν ο καθένας από το ένα άκρο. Κάθε άξονας στηρίζεται σε ένα απλό ρουλεμάν στον στροφαλοθάλαμο και επάνω ρουλεμάν κυλίνδρωνστην πλάκα διανομής. Στο εσωτερικό άκρο κάθε άξονα είναι προσαρτημένο ένα μπλοκ κυλίνδρων, το οποίο έχει εννέα οπές για να σχηματίσει κυλίνδρους. Οι άξονες αυτών των κυλίνδρων είναι παράλληλοι με τον άξονα περιστροφής και βρίσκονται σε ίση απόσταση από αυτόν. Καθώς τα μπλοκ κυλίνδρων περιστρέφονται, οι κυλινδροκεφαλές γλιστρούν κατά μήκος της πλάκας διανομής. Οι οπές στην κεφαλή κάθε κυλίνδρου επικοινωνούν περιοδικά με ένα από τα δύο παράθυρα στην πλάκα διανομής, κατασκευασμένα κατά μήκος ενός κυκλικού τόξου. Με αυτόν τον τρόπο, πραγματοποιείται η παροχή και η απελευθέρωση του ρευστού εργασίας. Το μήκος τόξου κάθε παραθύρου είναι περίπου 125°, και δεδομένου ότι η επικοινωνία του κυλίνδρου με το κανάλι στην πλάκα ξεκινά από τη στιγμή που η οπή στην κυλινδροκεφαλή αρχίζει να ευθυγραμμίζεται με το παράθυρο και συνεχίζει μέχρι το παράθυρο στην πλάκα μπλοκάρεται από την άκρη της οπής, τότε η φάση ανοίγματος είναι περίπου 180°.
Τα ελατήρια που είναι τοποθετημένα στους άξονες χρησιμεύουν για να πιέζουν τους κυλίνδρους πάνω στην πλάκα διανομής όταν δεν μεταδίδεται φορτίο. Κατά τη μεταφορά φορτίου, η επαφή εξασφαλίζεται από την πίεση του υγρού. Τα μπλοκ κυλίνδρων είναι τοποθετημένα σε άξονες με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να ολισθαίνουν και να αιωρούνται ελαφρά πάνω τους. Αυτό εξασφαλίζει τη σφιχτή εφαρμογή του μπλοκ κυλίνδρου στην πλάκα διανομής ακόμη και με ορισμένες κατασκευαστικές ανακρίβειες, καθώς και σε περίπτωση φθοράς.
Το διάκενο μεταξύ του εμβόλου και του κυλίνδρου είναι 0,025 mm και τα έμβολα δεν διαθέτουν συσκευές στεγανοποίησης. Κάθε έμβολο συνδέεται με έναν δακτύλιο άρθρωσης μέσω μιας μπιέλας με σφαιρικές κεφαλές. Το σώμα της μπιέλας έχει μια διαμήκη οπή και μια οπή γίνεται επίσης στο κάτω μέρος κάθε εμβόλου. Έτσι, οι κεφαλές της μπιέλας λιπαίνονται με λάδι από την κύρια ροή ρευστού και η πίεση κάτω από την οποία τροφοδοτείται το λάδι στις επιφάνειες έδρασης είναι ανάλογη του φορτίου. Κάθε αιωρούμενη ροδέλα συνδέεται με τους άξονες μέσω αρθρώσεις κάρδανουμε τέτοιο τρόπο ώστε όταν περιστρέφεται με τον άξονα, το επίπεδο περιστροφής του μπορεί να κάνει οποιαδήποτε γωνία με τον άξονα του άξονα. Σε μια αντλία, η γωνία κλίσης της πλάκας swash μπορεί να κυμαίνεται από 0 έως 20° προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας μια λαβή ελέγχου συνδεδεμένη σε ένα περιστρεφόμενο κάθισμα ρουλεμάν. Σε έναν υδραυλικό κινητήρα, το κάθισμα του ρουλεμάν στερεώνεται σταθερά στον στροφαλοθάλαμο υπό γωνία 20°.
Σε περιπτώσεις που η πλάκα swash κάνει ορθή γωνία με τον άξονα, όταν το μπλοκ κυλίνδρων περιστρέφεται, τα έμβολα δεν θα κινούνται στους κυλίνδρους. Κατά συνέπεια, δεν θα υπάρξει προμήθεια πετρελαίου. Αλλά μόλις αλλάξει η γωνία μεταξύ της περιστρεφόμενης ροδέλας και του άξονα του άξονα, τα έμβολα θα αρχίσουν να κινούνται στους κυλίνδρους. Κατά τη διάρκεια μιας μισής περιστροφής, το λάδι αναρροφάται στον κύλινδρο μέσω μιας οπής στην πλάκα διανομής. Κατά το δεύτερο μισό της περιστροφής, το λάδι αντλείται μέσω της οπής εκκένωσης στην πλάκα διανομής.
Το λάδι που τροφοδοτείται υπό πίεση στον υδραυλικό κινητήρα προκαλεί την κίνηση των εμβόλων του υδραυλικού κινητήρα και οι δυνάμεις που ασκούνται στην πλάκα κύλισης μέσω των ράβδων σύνδεσης προκαλούν την περιστροφή του μπλοκ κυλίνδρου και του άξονα του. Στην περίπτωση που η γωνία κλίσης της ταλαντευόμενης ροδέλας της αντλίας είναι ίση με τη γωνία κλίσης της περιστροφικής ροδέλας του υδραυλικού κινητήρα, ο άξονας του τελευταίου θα περιστρέφεται με την ίδια ταχύτητα με τον άξονα της αντλίας. Η μείωση της ταχύτητας περιστροφής του άξονα του υδραυλικού κινητήρα μπορεί να επιτευχθεί με τη μείωση της γωνίας μεταξύ της ταλαντούμενης ροδέλας της αντλίας και του άξονα.
Σε ένα κιβώτιο ταχυτήτων κατασκευασμένο για αυτοκινητάμαξας με ισχύ κινητήρα 150 ίππων, απόδοση σε 25% φορτίο και μέγιστη ταχύτηταη περιστροφή ήταν 65%, και στο μέγιστο φορτίο- 82%. Αυτός ο τύπος μετάδοσης έχει σημαντικό βάρος. Η μονάδα που δόθηκε ως παράδειγμα είχε ειδικό βάρος 11,3 kg ανά 1 λίτρο. Με. μεταδιδόμενη ισχύ.
ΠΡΟΣ ΤΗΝΚατηγορία: - Συμπλέκτης αυτοκινήτου
Η αρχή λειτουργίας των υδροστατικών κιβωτίων ταχυτήτων (HST) είναι απλή: μια αντλία που είναι συνδεδεμένη με τον κύριο κινητήρα δημιουργεί ροή για να κινήσει έναν υδραυλικό κινητήρα, ο οποίος συνδέεται με το φορτίο. Εάν οι όγκοι της αντλίας και του κινητήρα είναι σταθεροί, το GST λειτουργεί απλώς ως κιβώτιο ταχυτήτων για τη μεταφορά ισχύος από τον κύριο κινητήρα στο φορτίο. Ωστόσο, τα περισσότερα υδροστατικά κιβώτια ταχυτήτων χρησιμοποιούν αντλίες μεταβλητής μετατόπισης ή υδραυλικούς κινητήρες μεταβλητής μετατόπισης ή και τα δύο, έτσι ώστε η ταχύτητα, η ροπή ή η ισχύς να μπορούν να ρυθμιστούν.
Ανάλογα με τη διαμόρφωση, το υδροστατικό κιβώτιο ταχυτήτων μπορεί να ελέγξει το φορτίο σε δύο κατευθύνσεις (εμπρός και όπισθεν) με μια σταθερή αλλαγή ταχύτητας μεταξύ δύο μέγιστων βέλτιστη ταχύτηταπρωτεύον κινητήρα.
Το GTS προσφέρει πολλά σημαντικά πλεονεκτήματασε σύγκριση με άλλες μορφές μεταφοράς ενέργειας.
Ανάλογα με τη διαμόρφωση, μια υδροστατική μετάδοση έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
- αναμετάδοση υψηλή ισχύςγια μικρά μεγέθη
- χαμηλή αδράνεια
- λειτουργεί αποτελεσματικά σε ευρύ φάσμααναλογία ροπής προς ταχύτητα
- διατηρεί τον έλεγχο της ταχύτητας (ακόμα και με την όπισθεν) ανεξάρτητα από το φορτίο, εντός των ορίων σχεδιασμού
- διατηρεί με ακρίβεια την καθορισμένη ταχύτητα κάτω από φορτία διέλευσης και πέδησης
- μπορεί να μεταφέρει ενέργεια από έναν κύριο κινητήρα σε διαφορετικές τοποθεσίες, ακόμα κι αν αλλάξει η θέση και ο προσανατολισμός τους
- μπορεί να υποστηρίξει πλήρες φορτίο χωρίς ζημιές και με χαμηλή απώλεια ισχύος.
- Μηδενική ταχύτητα χωρίς επιπλέον μπλοκάρισμα
- Παρέχει ταχύτερη απόκριση από το χειροκίνητο ή το ηλεκτρομηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων.
Εικ.2
Όποια και αν είναι η εφαρμογή, τα υδροστατικά κιβώτια ταχυτήτων πρέπει να σχεδιάζονται για τη βέλτιστη αντιστοίχιση κινητήρα και φορτίου. Αυτό επιτρέπει στον κινητήρα να λειτουργεί στο μέγιστο δυνατό βαθμό αποτελεσματική ταχύτητακαι GTS συμμορφώνονται με τις συνθήκες λειτουργίας. Όσο καλύτερη είναι η αντιστοίχιση μεταξύ των χαρακτηριστικών εισόδου και εξόδου, τόσο πιο αποτελεσματικό είναι ολόκληρο το σύστημα.Σε τελική ανάλυση, ένα υδροστατικό σύστημα πρέπει να σχεδιαστεί για να επιτύχει μια ισορροπία μεταξύ απόδοσης και απόδοσης. Ένα μηχάνημα σχεδιασμένο για να επιτυγχάνει τη μέγιστη απόδοση ( υψηλής απόδοσης) τείνει να έχει μια αργή απόκριση που μειώνει την απόδοση. Από την άλλη πλευρά, ένα μηχάνημα με γρήγορη απόκριση έχει συνήθως χαμηλότερη απόδοση, αφού η εφεδρική ισχύς είναι διαθέσιμη ανά πάσα στιγμή, ακόμη και όταν δεν υπάρχει άμεση ανάγκη εκτέλεσης της εργασίας.
Τέσσερις λειτουργικοί τύποι υδροστατικών μεταδόσεων.
Οι λειτουργικοί τύποι GTS διαφέρουν στον συνδυασμό μιας ρυθμιζόμενης ή μη ρυθμιζόμενης αντλίας και κινητήρα, ο οποίος καθορίζει τα λειτουργικά χαρακτηριστικά τους.
Η απλούστερη μορφή υδροστατικής μετάδοσης χρησιμοποιεί αντλία και κινητήρα με σταθερούς όγκους (Εικ. 3α). Αν και αυτό το GTS είναι φθηνό, δεν χρησιμοποιείται λόγω της χαμηλής του απόδοσης. Δεδομένου ότι ο όγκος της αντλίας είναι σταθερός, πρέπει να σχεδιαστεί για να οδηγεί τον κινητήρα με το μέγιστο ρυθμίστε την ταχύτητασε πλήρες φορτίο. Όταν δεν απαιτείται η μέγιστη ταχύτητα, μέρος του ρευστού εργασίας από την αντλία διέρχεται μέσω της ανακουφιστικής βαλβίδας, μετατρέποντας την ενέργεια σε θερμότητα.
Εικ.3
Χρησιμοποιώντας μια αντλία μεταβλητής μετατόπισης και έναν υδραυλικό κινητήρα σταθερής μετατόπισης σε μια υδροστατική μετάδοση, μπορεί να μεταδοθεί σταθερή ροπή (Εικ. 3β). Η ροπή εξόδου είναι σταθερή σε οποιαδήποτε ταχύτητα, καθώς εξαρτάται μόνο από την πίεση του υγρού και τον όγκο του υδραυλικού κινητήρα. Η αύξηση ή η μείωση της ροής της αντλίας αυξάνει ή μειώνει την ταχύτητα περιστροφής του υδραυλικού κινητήρα και συνεπώς την ισχύ κίνησης, ενώ η ροπή παραμένει σταθερή.
Ένα GTS με αντλία σταθερού όγκου και ρυθμιζόμενο υδραυλικό κινητήρα εξασφαλίζει σταθερή μετάδοση ισχύος (Εικ. 3γ). Δεδομένου ότι η ποσότητα ροής που εισέρχεται στον υδραυλικό κινητήρα είναι σταθερή και ο όγκος του υδραυλικού κινητήρα αλλάζει για να διατηρεί την ταχύτητα και τη ροπή, η μεταδιδόμενη ισχύς είναι σταθερή. Η μείωση του όγκου του υδραυλικού κινητήρα αυξάνει την ταχύτητα περιστροφής, αλλά μειώνει τη ροπή και αντίστροφα.
Η πιο ευέλικτη υδροστατική μετάδοση είναι ο συνδυασμός μιας αντλίας μεταβλητής μετατόπισης και ενός υδραυλικού κινητήρα μεταβλητής μετατόπισης (Εικόνα 3δ). Θεωρητικά, αυτός ο σχεδιασμός παρέχει άπειρη ροπή και αναλογίες ταχύτητας προς ισχύ. Με έναν υδραυλικό κινητήρα στη μέγιστη ένταση, η αλλαγή της ισχύος της αντλίας ρυθμίζει άμεσα την ταχύτητα και την ισχύ, ενώ η ροπή παραμένει σταθερή. Η μείωση του όγκου του υδραυλικού κινητήρα όταν η αντλία αντλείται πλήρως, αυξάνει την ταχύτητα του κινητήρα στο μέγιστο. Η ροπή μεταβάλλεται αντίστροφα με την ταχύτητα, η ισχύς παραμένει σταθερή.
Καμπύλες στο Σχ. Οι τρισδιάστατες εικόνες δείχνουν δύο εύρη προσαρμογής. Στην περιοχή 1, ο όγκος του υδραυλικού κινητήρα έχει ρυθμιστεί στο μέγιστο. Ο όγκος της αντλίας αυξάνεται από το μηδέν στο μέγιστο. Η ροπή παραμένει σταθερή καθώς αυξάνεται ο όγκος της αντλίας, αλλά η ισχύς και η ταχύτητα αυξάνονται.
Το εύρος 2 ξεκινά όταν η αντλία φτάσει στο μέγιστο όγκο, ο οποίος διατηρείται σταθερός ενώ ο όγκος του κινητήρα μειώνεται. Σε αυτό το εύρος, η ροπή μειώνεται όσο αυξάνεται η ταχύτητα, αλλά η ισχύς παραμένει σταθερή. (Θεωρητικά, η ταχύτητα του υδραυλικού κινητήρα μπορεί να αυξηθεί επ' αόριστον, αλλά από πρακτική άποψη, περιορίζεται από τη δυναμική.)
Παράδειγμα εφαρμογής
Ας υποθέσουμε ότι μια ροπή υδραυλικού κινητήρα 50 N*m πρέπει να επιτευχθεί στις 900 rpm με GTS σταθερού όγκου.
Η απαιτούμενη ισχύς προσδιορίζεται από:
P = T × N / 9550Οπου:
P – ισχύς σε kW
T – ροπή N*m,
N – ταχύτητα περιστροφής σε στροφές ανά λεπτό.Έτσι, P=50*900/9550=4,7 kW
Αν πάρουμε μια αντλία με ονομαστική πίεση
100 bar, τότε μπορούμε να υπολογίσουμε τη ροή:
Οπου:
Q – ροή σε l/min
p – πίεση σε barΩς εκ τούτου:
Q= 600*4,7/100=28 l/min.
Στη συνέχεια επιλέγουμε έναν υδραυλικό κινητήρα όγκου 31 cm3, ο οποίος, με αυτή την παροχή, θα παρέχει ταχύτητα περιστροφής περίπου 900 rpm.
Ελέγχουμε χρησιμοποιώντας τον τύπο ροπής υδραυλικού κινητήρα index.pl?act=PRODUCT&id=495
Το σχήμα 3 δείχνει τα χαρακτηριστικά ισχύος/ροπής/ταχύτητας για την αντλία και τον κινητήρα, με την προϋπόθεση ότι η αντλία λειτουργεί με σταθερή ροή.Η ροή της αντλίας είναι μέγιστη στην ονομαστική ταχύτητα και η αντλία παρέχει όλο το λάδι στον κινητήρα σταθερή ταχύτητατο τελευταίο. Αλλά η αδράνεια του φορτίου καθιστά αδύνατη τη στιγμιαία επιτάχυνση στη μέγιστη ταχύτητα, έτσι ώστε μέρος της ροής της αντλίας να αποστραγγίζεται μέσω της βαλβίδας ασφαλείας. (Το σχήμα 3α απεικονίζει την απώλεια ισχύος κατά την επιτάχυνση.) Καθώς ο κινητήρας αυξάνει την ταχύτητα, λαμβάνει περισσότερη ροή από την αντλία και λιγότερο λάδιπερνάει από τη βαλβίδα ασφαλείας. Στην ονομαστική ταχύτητα, όλο το λάδι διέρχεται από τον κινητήρα.
Η ροπή είναι σταθερή γιατί καθορίζεται από τη ρύθμιση της βαλβίδας ασφαλείας, η οποία δεν αλλάζει. Η απώλεια ισχύος στη βαλβίδα ασφαλείας είναι η διαφορά στην ισχύ που αναπτύσσεται από την αντλία και την ισχύ που λαμβάνει ο υδραυλικός κινητήρας.
Η περιοχή κάτω από αυτή την καμπύλη αντιπροσωπεύει χαμένη δύναμηόταν αρχίζει ή τελειώνει η κίνηση. Η χαμηλή απόδοση είναι επίσης ορατή για οποιοδήποτε ταχύτητα εργασίαςκάτω από το μέγιστο. Οι υδροστατικές μεταδόσεις σταθερού κυβισμού δεν συνιστώνται για κινητήρες που απαιτούν συχνές εκκινήσεις και σταματήματα ή όπου συχνά δεν απαιτείται πλήρης ροπή.
Αναλογία ροπής/ταχύτητας
Θεωρητικά, η μέγιστη ισχύς που παρέχεται από μια υδροστατική μετάδοση καθορίζεται από τη ροή και την πίεση.
Ωστόσο, σε μεταδόσεις σταθερής ισχύος (σταθερής αντλίας και κινητήρας μεταβλητού κυβισμού), η θεωρητική ισχύς διαιρείται με τον λόγο ροπής/ταχύτητας, ο οποίος καθορίζει την ισχύ εξόδου. Η υψηλότερη μεταδιδόμενη ισχύς καθορίζεται από την ελάχιστη ταχύτητα εξόδου με την οποία πρέπει να μεταδοθεί αυτή η ισχύς.
Εικ.4
Για παράδειγμα, εάν ελάχιστη ταχύτητα, που αντιπροσωπεύεται από το σημείο Α στην καμπύλη ισχύος στο Σχ. 4, είναι η μισή της μέγιστης ισχύος (και η στιγμή της δύναμης είναι η μέγιστη), τότε ο λόγος ροπής-ταχύτητας είναι 2:1. Μέγιστη ισχύςπου μπορεί να μεταδοθεί είναι το μισό του θεωρητικού μέγιστου.
Σε ταχύτητες μικρότερες από το ήμισυ του μέγιστου, η ροπή παραμένει σταθερή (στο ύψος της μέγιστη αξία), αλλά η ισχύς μειώνεται ανάλογα με την ταχύτητα. Η ταχύτητα στο σημείο Α είναι η κρίσιμη ταχύτητα και καθορίζεται από τη δυναμική των συστατικών της υδροστατικής μετάδοσης. Κάτω από την κρίσιμη ταχύτητα, η ισχύς μειώνεται γραμμικά (με σταθερή ροπή) στο μηδέν στις μηδέν σ.α.λ. Πάνω από την κρίσιμη ταχύτητα, η ροπή μειώνεται όσο αυξάνεται η ταχύτητα, παρέχοντας σταθερή ισχύ.
Σχεδιασμός κλειστής υδροστατικής μετάδοσης.
Στις περιγραφές κλειστών υδροστατικών μεταδόσεων στο Σχ. 3 επικεντρωθήκαμε μόνο στις παραμέτρους. Στην πράξη, το GTS θα πρέπει να παρέχει πρόσθετες λειτουργίες.Πρόσθετα εξαρτήματα στην πλευρά της αντλίας.
Σκεφτείτε, για παράδειγμα, ένα GST σταθερής ροπής, το οποίο χρησιμοποιείται συχνότερα σε συστήματα υδραυλικού τιμονιού με μεταβλητή αντλία και σταθερό υδραυλικό κινητήρα (Εικ. 5α). Εφόσον το κύκλωμα είναι κλειστό, οι διαρροές από την αντλία και τον κινητήρα συλλέγονται σε μία γραμμή αποστράγγισης (Εικ. 5β). Η συνδυασμένη ροή αποστράγγισης ρέει μέσω του ψυγείου λαδιού στη δεξαμενή. Συνιστάται η εγκατάσταση ενός ψυγείου λαδιού σε υδροστατική κίνηση με ισχύ μεγαλύτερη από 40 ίππους.
Ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία σε μια υδροστατική μετάδοση κλειστού τύπουείναι η ενισχυτική αντλία. Αυτή η αντλία είναι συνήθως ενσωματωμένη στην κύρια, αλλά μπορεί να εγκατασταθεί ξεχωριστά και να εξυπηρετήσει μια ομάδα αντλιών.
Ανεξάρτητα από τη θέση, η ενισχυτική αντλία εκτελεί δύο λειτουργίες. Πρώτον, αποτρέπει τη σπηλαίωση της κύριας αντλίας αντισταθμίζοντας τις διαρροές υγρού αντλίας και κινητήρα. Δεύτερον, παρέχει την πίεση λαδιού που απαιτείται από τους μηχανισμούς ελέγχου μετατόπισης δίσκου.
Στο Σχ. Το 5c δείχνει τη βαλβίδα ασφαλείας Α, η οποία περιορίζει την πίεση της ενισχυτικής αντλίας, η οποία είναι συνήθως 15-20 bar. Βαλβίδες αντεπιστροφήςΤα B και C τοποθετημένα μεταξύ τους παρέχουν μια σύνδεση μεταξύ της γραμμής αναρρόφησης της αντλίας make-up και της γραμμής χαμηλή πίεση.
Ρύζι. 5
Πρόσθετα εξαρτήματα στην πλευρά του υδραυλικού κινητήρα.
Ένα τυπικό GTS κλειστού τύπου θα πρέπει επίσης να περιλαμβάνει δύο βαλβίδες ασφαλείας (D και E στο Σχ. 5δ). Μπορούν να ενσωματωθούν τόσο στον κινητήρα όσο και στην αντλία. Αυτές οι βαλβίδες εκτελούν τη λειτουργία της προστασίας του συστήματος από υπερφόρτωση που συμβαίνει κατά τις ξαφνικές αλλαγές φορτίου. Αυτές οι βαλβίδες περιορίζουν επίσης μέγιστη πίεση, παρακάμπτοντας τη ροή από τη γραμμή υψηλής πίεσης στη γραμμή χαμηλής πίεσης, δηλ. εκτελεί την ίδια λειτουργία με μια βαλβίδα ασφαλείας σε ανοιχτά συστήματα.
Εκτός από τις βαλβίδες ασφαλείας, το σύστημα διαθέτει μια βαλβίδα "ή" F, η οποία αλλάζει πάντα με πίεση έτσι ώστε να συνδέει τη γραμμή χαμηλής πίεσης με βαλβίδα ασφαλείας G χαμηλή πίεση. Η βαλβίδα G κατευθύνει την υπερβολική ροή από την αντλία ώθησης στο περίβλημα του κινητήρα, η οποία στη συνέχεια επιστρέφει στη δεξαμενή μέσω της γραμμής αποστράγγισης και του εναλλάκτη θερμότητας. Αυτό προάγει την πιο εντατική ανταλλαγή λαδιού μεταξύ του κυκλώματος εργασίας και της δεξαμενής, ψύχοντας το υγρό εργασίας πιο αποτελεσματικά.
Έλεγχος της σπηλαίωσης σε υδροστατικές μεταδόσεις
Η ακαμψία στο GTS εξαρτάται από τη συμπιεστότητα του ρευστού και την καταλληλότητα των εξαρτημάτων του συστήματος, δηλαδή των σωλήνων και των εύκαμπτων σωλήνων. Η επίδραση αυτών των εξαρτημάτων μπορεί να συγκριθεί με την επίδραση ενός συσσωρευτή με ελατήριο εάν συνδεόταν στη γραμμή εκκένωσης μέσω ενός ΤΕ. Υπό ελαφρύ φορτίο, το ελατήριο της μπαταρίας συμπιέζεται ελαφρά. κάτω από μεγάλα φορτία, η μπαταρία υπόκειται σε σημαντικά μεγαλύτερη συμπίεση και περισσότερο υγρό. Αυτός ο πρόσθετος όγκος υγρού πρέπει να παρέχεται από μια αντλία μακιγιάζ.
Ο κρίσιμος παράγοντας είναι ο ρυθμός συσσώρευσης πίεσης στο σύστημα. Εάν η πίεση αυξάνεται πολύ γρήγορα, ο ρυθμός αύξησης του όγκου στην πλευρά υψηλής πίεσης (συμπιεστότητα της ροής) μπορεί να υπερβεί τη χωρητικότητα της αντλίας φόρτισης και εμφανίζεται σπηλαίωση στην κύρια αντλία. Ίσως κυκλώματα με ρυθμιζόμενες αντλίες και αυτόματο έλεγχοπιο ευαίσθητο στη σπηλαίωση. Όταν συμβαίνει σπηλαίωση σε ένα τέτοιο σύστημα, η πίεση πέφτει ή εξαφανίζεται εντελώς. Αυτόματα μέσατα στοιχεία ελέγχου μπορεί να προσπαθήσουν να αντιδράσουν, με αποτέλεσμα ένα ασταθές σύστημα.
Μαθηματικά, ο ρυθμός αύξησης της πίεσης μπορεί να εκφραστεί ως εξής:dp/dt =Β εQ cp/V
σι μι – μονάδα ενεργού όγκου του συστήματος, kg/cm2
V – όγκος υγρού στην πλευρά υψηλής πίεσης cm3
Qcp – χωρητικότητα της ενισχυτικής αντλίας σε cm3/sec
Ας υποθέσουμε ότι το GTS στο Σχ. 5 συνδέεται με χαλύβδινο σωλήνα 0,6 m με διάμετρο 32 mm. Παραβλέποντας τους όγκους της αντλίας και του κινητήρα, το V είναι περίπου 480 cm3. Για λάδι σε χαλύβδινους σωλήνες, ο αποτελεσματικός ογκομετρικός συντελεστής ελαστικότητας είναι περίπου 14060 kg/cm2. Αν υποθέσουμε ότι η αντλία make-up αποδίδει 2 cm3/sec, τότε ο ρυθμός αύξησης της πίεσης είναι:
dp/dt= 14060 × 2/480
= 58 kg/cm2/sec.
Τώρα εξετάστε το αποτέλεσμα ενός συστήματος με μήκος 6 m σωλήνα με πλέξη τριών συρμάτων με διάμετρο 32 mm. Ο κατασκευαστής του εύκαμπτου σωλήνα δίνει δεδομένα B μι περίπου 5.906 kg/cm2.Ως εκ τούτου:
dp/dt= 5906 × 2 / 4800 = 2,4 kg/cm2/sec.
Από αυτό προκύπτει ότι η αύξηση της απόδοσης της ενισχυτικής αντλίας οδηγεί σε μείωση της πιθανότητας σπηλαίωσης. Εναλλακτικά, εάν τα ξαφνικά φορτία δεν είναι συχνά, μπορείτε να προσθέσετε έναν υδραυλικό συσσωρευτή στη γραμμή άντλησης. Στην πραγματικότητα, ορισμένοι κατασκευαστές GTS κατασκευάζουν μια θύρα για τη σύνδεση της μπαταρίας στο κύκλωμα ενίσχυσης.
Εάν η ακαμψία του GTS είναι χαμηλή και είναι εξοπλισμένο με αυτόματο έλεγχο, τότε το κιβώτιο ταχυτήτων πρέπει πάντα να ξεκινά με μηδενική ροή αντλίας. Επιπλέον, η ταχύτητα του μηχανισμού κλίσης του δίσκου πρέπει να είναι περιορισμένη για να αποφευχθούν οι ξαφνικές εκκινήσεις, οι οποίες με τη σειρά τους μπορούν να προκαλέσουν υπερτάσεις πίεσης. Ορισμένοι κατασκευαστές GTS παρέχουν οπές απόσβεσης για λόγους εξομάλυνσης.
Έτσι, η ακαμψία του συστήματος και ο έλεγχος του ρυθμού πίεσης μπορεί να είναι πιο σημαντικοί για τον προσδιορισμό της απόδοσης της ενισχυτικής αντλίας παρά μόνο εσωτερικές διαρροέςαντλία και υδραυλικοί κινητήρες.
______________________________________
