BOMBA ajustable MOTOR fijo
1 –
válvula de seguridad de la bomba de refuerzo; 2 –
La válvula de retención; 3 – bomba de refuerzo; 4 - cilindro servo; 5 - eje de la bomba hidráulica;
6 - cuna; 7 - servoválvula; ocho - palanca de servoválvula; 9- filtro; 10 - tanque; 11 - intercambiador de calor; 12 - eje del motor hidráulico; 13 - énfasis;
14 –
carrete de caja de válvulas; 15 –
valvula sobrecargada; 16 –
válvula de seguridad de alta presión.
Transmisión hidrostática GTS
La transmisión hidrostática HST está diseñada para transmitir el movimiento de rotación desde el motor de tracción a los órganos ejecutivos, por ejemplo, al chasis de las máquinas autopropulsadas, con regulación continua de la frecuencia y dirección de rotación, con una eficiencia cercana a la unidad. El conjunto GST principal consta de una bomba hidráulica de pistones axiales ajustable y un motor hidráulico de pistones axiales no regulado. El eje de la bomba está conectado mecánicamente al eje de salida del motor de accionamiento, el eje del motor, al actuador. La velocidad del eje de salida del motor es proporcional al ángulo de desviación de la palanca del mecanismo de control (servoválvula).
La transmisión hidráulica se controla cambiando la velocidad del motor de accionamiento y cambiando la posición de la manija o joystick asociado con la palanca de la válvula servo de la bomba (mecánica, hidráulica o eléctrica).
Cuando el motor de accionamiento está funcionando y la manija de control está en posición neutral, el eje del motor está estacionario. Cuando se cambia la posición del mango, el eje del motor comienza a girar, alcanzando la velocidad máxima en la desviación máxima del mango. Para retroceder, la palanca debe alejarse de la posición neutral.
Diagrama funcional del GTS.
En general, un accionamiento hidráulico volumétrico basado en HST incluye los siguientes elementos: un conjunto de bomba hidráulica de pistones axiales ajustable con una bomba de reposición y un mecanismo de control proporcional, un conjunto de motor de pistones axiales no regulado con una caja de válvulas, un filtro fino con un manómetro de vacío, un tanque de aceite para los líquidos de trabajo, intercambiador de calor, tuberías y mangueras de alta presión (HPR).
Los elementos y nodos del GTS se pueden dividir en 4 grupos funcionales:
1.
El circuito principal del circuito hidráulico HTS. El propósito del circuito principal del circuito hidráulico HTS es transferir el flujo de energía desde el eje de la bomba al eje del motor. El circuito principal incluye las cavidades de las cámaras de trabajo de la bomba y el motor y las líneas de alta y baja presión con el fluido de trabajo que fluye a través de ellas. La magnitud del flujo del fluido de trabajo, su dirección está determinada por las revoluciones del eje de la bomba y el ángulo de desviación de la palanca del mecanismo de control proporcional de la bomba desde el punto muerto. Cuando la palanca se desvía de la posición neutral en una dirección u otra, bajo la acción de los servocilindros, el ángulo de inclinación del plato oscilante (cuna) cambia, lo que determina la dirección del flujo y provoca un cambio correspondiente en el volumen de trabajo de la bomba de cero al valor actual, con una desviación máxima de la palanca, el volumen de trabajo de la bomba alcanza sus valores máximos. El volumen de trabajo del motor es constante e igual al volumen máximo de la bomba.
2. Línea de succión (alimentación). Designación de la línea de succión (alimentación):
· - suministro de fluido de trabajo a la línea de control;
· - reposición del fluido de trabajo del circuito principal para compensar fugas;
· - enfriamiento del fluido de trabajo del circuito principal debido a la recarga con fluido del tanque de aceite que ha pasado por el intercambiador de calor;
· - garantizar la presión mínima en el circuito principal en diferentes modos;
· - limpieza e indicador de contaminación del fluido de trabajo;
· - compensación de las fluctuaciones en el volumen del fluido de trabajo causadas por cambios de temperatura.
3.
Propósito de las líneas de control:
· - transmisión de presión al servocilindro ejecutivo de rotación de la cuna.
4. Propósito del drenaje:
· - eliminación de fugas al tanque de aceite;
· - eliminación del exceso de fluido de trabajo;
· - eliminación de calor, eliminación de productos de desgaste y lubricación de superficies de fricción de piezas de máquinas hidráulicas;
· - enfriamiento del fluido de trabajo en el intercambiador de calor.
La operación del accionamiento hidráulico volumétrico es proporcionada automáticamente por válvulas y carretes ubicados en la bomba, bomba de refuerzo, caja de motor de válvula.
El principio de funcionamiento de las transmisiones hidrostáticas (HST) es simple: una bomba conectada al motor primario crea un flujo para impulsar un motor hidráulico que está conectado a la carga. Si los volúmenes de la bomba y el motor son constantes, el HTS simplemente actúa como una caja de engranajes para transferir potencia desde el motor principal a la carga. Sin embargo, la mayoría de las transmisiones hidrostáticas usan bombas de desplazamiento variable o motores de desplazamiento variable, o ambos, para poder ajustar la velocidad, el par o la potencia.
Dependiendo de la configuración, la transmisión hidrostática puede controlar la carga en dos direcciones (hacia adelante y hacia atrás) con un cambio de velocidad continuo entre los dos máximos a una velocidad óptima constante del motor principal.
GTS ofrece muchas ventajas importantes sobre otras formas de transmisión de energía.
Dependiendo de la configuración, la transmisión hidrostática tiene las siguientes ventajas:
- transmisión de alta potencia en pequeñas dimensiones
- pequeña inercia
- Funciona eficazmente en una amplia gama de relaciones de par a velocidad.
- mantiene el control de velocidad (incluso al dar marcha atrás) independientemente de la carga, dentro de los límites de diseño
- Mantiene con precisión la velocidad establecida bajo cargas de frenado y de paso
- puede transferir energía de un motor principal a diferentes ubicaciones, incluso si su posición y orientación cambian
- puede manejar carga completa sin daño y con poca pérdida de potencia.
- Velocidad cero sin bloqueo adicional
- Proporciona una respuesta más rápida que la transmisión manual o electromecánica.
Figura 2
Cualquiera que sea la tarea, las transmisiones hidrostáticas deben diseñarse para una combinación óptima entre el motor y la carga. Esto permite que el motor funcione a la velocidad más eficiente y que el GTS coincida con las condiciones de funcionamiento. Cuanto mejor sea la coincidencia entre las características de entrada y salida, más eficiente será todo el sistema.En última instancia, un sistema hidrostático debe diseñarse para lograr un equilibrio entre eficiencia y productividad. Una máquina diseñada para la máxima eficiencia (alta eficiencia) tiende a tener una respuesta lenta que reduce la productividad. Por otro lado, una máquina con una respuesta rápida suele tener una menor eficiencia, ya que la reserva de energía está disponible en cualquier momento, incluso cuando no hay una necesidad inmediata de trabajo.
Cuatro tipos funcionales de transmisiones hidrostáticas.
Los tipos funcionales de HTS difieren en las combinaciones de bomba y motor ajustables o no regulados, lo que determina su rendimiento.
La forma más simple de transmisión hidrostática utiliza una bomba y un motor de desplazamiento fijo (Figura 3a). Aunque este GTS es económico, no se usa debido a su baja eficiencia. Dado que el desplazamiento de la bomba es fijo, debe calcularse para accionar el motor a la velocidad máxima establecida a plena carga. Cuando no se requiere la velocidad máxima, parte del fluido de trabajo de la bomba pasa a través de la válvula de alivio, convirtiendo la energía en calor.
Fig. 3
El uso de una bomba de caudal variable y un motor de caudal fijo en una transmisión hidrostática puede proporcionar una transmisión de par constante (fig. 3b). El par de salida es constante a cualquier velocidad, ya que depende únicamente de la presión del fluido y el desplazamiento del motor. Al aumentar o disminuir el flujo de la bomba, aumenta o disminuye la velocidad del motor hidráulico y, por lo tanto, la potencia de accionamiento, mientras que el par permanece constante.
Un HTS con una bomba de caudal constante y un motor hidráulico variable proporciona una transmisión de potencia constante (Fig. 3c). Dado que la cantidad de flujo que ingresa al motor hidráulico es constante y el volumen del motor hidráulico varía para mantener la velocidad y el par, la potencia transmitida es constante. La reducción del volumen del motor hidráulico aumenta la velocidad de rotación, pero reduce el par y viceversa.
La transmisión hidrostática más versátil es la combinación de una bomba de caudal variable y un motor hidráulico de caudal variable (Figura 3d). Teóricamente, este circuito proporciona proporciones infinitas de par y velocidad a potencia. Con el motor hidráulico al máximo volumen, cambiando la potencia de la bomba, ajuste directamente la velocidad y la potencia mientras el par permanece constante. Reduciendo el volumen del motor hidráulico a pleno caudal de la bomba aumenta la velocidad del motor al máximo; el par varía inversamente con la velocidad, la potencia permanece constante.
Las curvas de la fig. 3d ilustran dos rangos de ajuste. En el rango 1, el volumen del motor hidráulico se establece al máximo; el volumen de la bomba aumenta de cero al máximo. El par permanece constante a medida que aumenta el volumen de la bomba, pero aumentan la potencia y la velocidad.
La banda 2 arranca cuando la bomba alcanza su desplazamiento máximo, que se mantiene constante mientras se reduce el desplazamiento del motor. En este rango, el par disminuye a medida que aumenta la velocidad, pero la potencia permanece constante. (En teoría, la velocidad de un motor hidráulico se puede aumentar hasta el infinito, pero desde un punto de vista práctico, está limitada por la dinámica).
Ejemplo de aplicación
Suponga que se debe lograr un par de motor hidráulico de 50 Nm a 900 rpm con un HTS de cilindrada fija.
La potencia requerida se determina a partir de:
PAG = T × N / 9550Dónde:
P - potencia en kW
T - par N * m,
N es la velocidad de rotación en revoluciones por minuto.Por lo tanto, P \u003d 50 * 900 / 9550 \u003d 4,7 kW
Si tomamos una bomba con una presión nominal
100 bar, entonces podemos calcular el flujo:
Dónde:
Q - caudal en l/min
p - presión en barComo consecuencia:
Q= 600*4,7/100=28 l/min.
Luego seleccionamos un motor hidráulico con un volumen de 31 cm3, que a este ritmo proporcionará una velocidad de aproximadamente 900 rpm.
Comprobamos según la fórmula del par del motor hidráulico index.pl?act=PRODUCT&id=495
La figura 3 muestra las características de potencia/par/velocidad de la bomba y el motor, suponiendo que la bomba funciona a un caudal constante.El caudal de la bomba es máximo a la velocidad nominal y la bomba entrega todo el aceite al motor hidráulico a una velocidad constante de este último. Pero la inercia de la carga hace imposible acelerar instantáneamente a la velocidad máxima, por lo que parte del caudal de la bomba se drena a través de la válvula de alivio. (La Figura 3a ilustra la pérdida de potencia durante la aceleración). A medida que el motor acelera, más flujo de la bomba ingresa al motor y menos aceite escapa a través de la válvula de alivio. A la velocidad nominal, todo el aceite pasa por el motor.
El torque es constante porque determinado por el ajuste de la válvula de seguridad, que no cambia. La pérdida de potencia en la válvula de seguridad es la diferencia entre la potencia desarrollada por la bomba y la potencia que llega al motor hidráulico.
El área bajo esta curva representa la potencia perdida cuando comienza o finaliza el movimiento. También muestra baja eficiencia para cualquier velocidad de operación por debajo del máximo. Las transmisiones hidrostáticas de desplazamiento fijo no se recomiendan en transmisiones que requieren arranques y paradas frecuentes, o donde a menudo no se necesita el par completo.
Relación par/velocidad
Teóricamente, la potencia máxima transmitida por una transmisión hidrostática está determinada por el caudal y la presión.
Sin embargo, en transmisiones con potencia de salida constante (bomba no variable y motor de desplazamiento variable), la potencia teórica se divide por la relación par/velocidad, que determina la potencia de salida. La potencia de transmisión más alta está determinada por la tasa de salida mínima a la que debe transmitirse esta potencia.
Figura 4
Por ejemplo, si la velocidad mínima representada por el punto A en la curva de potencia en la Fig. 4 es la mitad de la potencia máxima (y el momento de fuerza es máximo), entonces la relación momento - velocidad es 2: 1. La potencia máxima que se puede transmitir es la mitad de la máxima teórica.
A menos de la mitad de la velocidad máxima, el par permanece constante (en su valor máximo), pero la potencia disminuye en proporción a la velocidad. La velocidad en el punto A es la velocidad crítica y está determinada por la dinámica de los componentes de la transmisión hidrostática. Por debajo de la velocidad crítica, la potencia disminuye linealmente (con par constante) hasta cero a cero rpm. Por encima de la velocidad crítica, el par disminuye a medida que aumenta la velocidad, proporcionando una potencia constante.
Diseño de una transmisión hidrostática cerrada.
En las descripciones de transmisiones hidrostáticas cerradas en la fig. 3 nos enfocamos solo en los parámetros. En la práctica, se deberían prever funciones adicionales en el GTS.Componentes adicionales en el lado de la bomba.
Considere, por ejemplo, un HTS de par constante, que se usa más comúnmente en sistemas de dirección asistida con una bomba variable y un motor hidráulico no variable (Fig. 5a). Dado que el circuito está cerrado, las fugas de la bomba y el motor se recogen en una línea de drenaje (Fig. 5b). La corriente de drenaje combinada fluye a través del enfriador de aceite hacia el tanque. Se recomienda instalar un enfriador de aceite en una transmisión hidrostática a una potencia de más de 40 hp.
Uno de los componentes más importantes en una transmisión hidrostática cerrada es la bomba de refuerzo. Esta bomba suele estar integrada en la principal, pero se puede instalar por separado y dar servicio a un grupo de bombas.
Independientemente de la ubicación, la bomba de refuerzo realiza dos funciones. En primer lugar, evita la cavitación de la bomba principal al compensar las fugas de líquido de la bomba y el motor. En segundo lugar, proporciona la presión de aceite requerida por los mecanismos de control de desplazamiento del disco.
En la fig. 5c muestra la válvula de alivio A que limita la presión de la bomba de refuerzo, que normalmente es de 15 a 20 bar. Las válvulas de retención B y C instaladas una frente a la otra proporcionan una conexión entre la línea de succión de la bomba de relleno y la línea de baja presión.
Arroz. 5
Componentes adicionales en el lado del motor hidráulico.
Un HTS típico de tipo cerrado también debe incluir dos válvulas de seguridad (D y E en la Fig. 5d). Se pueden incorporar tanto en el motor como en la bomba. Estas válvulas cumplen la función de proteger el sistema de la sobrecarga que se produce durante los cambios bruscos de carga. Estas válvulas también limitan la presión máxima al desviar el flujo de la línea de alta presión a la línea de baja presión, es decir, realizar la misma función que una válvula de seguridad en sistemas abiertos.
Además de las válvulas de seguridad, el sistema cuenta con una válvula "o" F, que siempre es presostatada para que conecte la línea de baja presión con la válvula de seguridad de baja presión G. La válvula G dirige el exceso de flujo de la bomba de cebado a la carcasa del motor y luego este flujo a través de la línea de drenaje y el intercambiador de calor regresa al tanque. Esto contribuye a un intercambio de aceite más intenso entre el circuito de trabajo y el tanque, enfriando el fluido de trabajo de manera más eficiente.
Control de cavitación en transmisión hidrostática
La rigidez en GTS depende de la compresibilidad del fluido y de la idoneidad del sistema de componentes, a saber, tuberías y mangueras. El efecto de estos componentes se puede comparar con el efecto de un acumulador cargado por resorte si estuviera conectado a la línea de descarga a través de una T. Con una carga ligera, el resorte de la batería se comprime un poco; bajo cargas pesadas, la batería está sujeta a una compresión significativamente mayor y contiene más líquido. Este volumen adicional de líquido debe ser suministrado por la bomba de refuerzo.
El factor crítico es la tasa de acumulación de presión en el sistema. Si la presión aumenta demasiado rápido, la tasa de crecimiento del volumen del lado alto (compresibilidad del flujo) puede exceder la capacidad de la bomba de carga y se produce cavitación en la bomba principal. Es posible que los sistemas con bombas variables y control automático sean los más sensibles a la cavitación. Cuando se produce cavitación en un sistema de este tipo, la presión cae o desaparece por completo. Los controles automáticos pueden intentar responder, dando como resultado un sistema inestable.
Matemáticamente, la tasa de aumento de presión se puede expresar de la siguiente manera:doble penetración/dt =Serqcp/V
B mi – módulo de volumen efectivo del sistema, kg/cm2
V es el volumen de líquido en el lado de alta presión cm3
Qcp - rendimiento de la bomba de refuerzo en cm3 / s
Supongamos que el HTS en la Fig. 5 está conectado con un tubo de acero de 0,6 m, diámetro 32 mm. Despreciando los volúmenes de la bomba y el motor, V es de aproximadamente 480 cm3. Para aceite en tubería de acero, el módulo aparente efectivo es de aproximadamente 14060 kg/cm2. Suponiendo que la bomba de refuerzo entrega 2 cm3/s, la tasa de aumento de presión es:
doble penetración/dt= 14060 × 2/480
= 58 kg/cm2 / seg.
Ahora considere el efecto de un sistema con 6 m de manguera trenzada de tres hilos de 32 mm. El fabricante de la manguera da datos B mi unos 5906 kg/cm2.Como consecuencia:
doble penetración/dt\u003d 5906 × 2 / 4800 \u003d 2,4 kg/cm2/seg.
De esto se deduce que un aumento en el rendimiento de la bomba de refuerzo conduce a una disminución en la probabilidad de cavitación. Como alternativa, si las cargas repentinas no son frecuentes, se puede agregar un acumulador hidráulico a la línea de intercambio. De hecho, algunos fabricantes de GTS hacen un puerto para conectar la batería al circuito de intercambio.
Si la rigidez del GTS es baja y está equipado con control automático, entonces la transmisión siempre debe arrancarse con flujo de bomba cero. Además, la velocidad del mecanismo de inclinación del disco debe limitarse para evitar arranques bruscos, que a su vez pueden provocar picos de presión. Algunos fabricantes de GTS proporcionan orificios de amortiguación para fines de suavizado.
Por lo tanto, la rigidez del sistema y el control de la tasa de acumulación pueden ser más importantes para determinar el rendimiento de la bomba de cebado que simplemente las fugas internas de la bomba y el motor.
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La transmisión hidrostática aún no se ha utilizado en automóviles de pasajeros porque es costosa y su eficiencia es relativamente baja. La mayoría de las veces se usa en máquinas y vehículos especiales. Al mismo tiempo, el accionamiento hidrostático tiene muchas posibilidades de aplicación; es particularmente adecuado para la transmisión controlada electrónicamente.
El principio de la transmisión hidrostática es que una fuente de energía mecánica, como un motor de combustión interna, impulsa una bomba hidráulica que suministra aceite a un motor hidráulico de tracción. Ambos grupos están interconectados por una tubería de alta presión, en particular, flexible. Esto simplifica el diseño de la máquina, no es necesario utilizar muchos engranajes, bisagras, ejes, ya que ambos grupos de unidades se pueden ubicar de forma independiente entre sí. La potencia de accionamiento está determinada por el volumen de la bomba hidráulica y el motor hidráulico. El cambio de relación de transmisión en el accionamiento hidrostático es continuo, su inversión y bloqueo hidráulico son muy simples.
A diferencia de una transmisión hidromecánica, donde la conexión entre el grupo de tracción y el convertidor de torque es rígida, en una transmisión hidrostática, las fuerzas se transmiten solo a través de un líquido.
Como ejemplo del funcionamiento de ambas transmisiones, considere mover un automóvil con ellas a través de un pliegue del terreno (dique). Al ingresar a la presa, se produce un automóvil con transmisión hidromecánica, como resultado de lo cual, a una velocidad constante, la velocidad del automóvil disminuye. Al descender desde la parte superior de la presa, el motor comienza a actuar como freno, pero la dirección de deslizamiento del convertidor de par se invierte y, dado que el convertidor de par tiene malas propiedades de frenado en esta dirección de deslizamiento, el vehículo acelera.
En una transmisión hidrostática, al descender desde la parte superior de la presa, el motor hidráulico actúa como una bomba y el aceite se queda en la tubería que conecta el motor hidráulico con la bomba. La conexión de ambos grupos motrices se produce a través de un fluido a presión, que tiene el mismo grado de rigidez que la elasticidad de los ejes, embragues y engranajes en una transmisión mecánica convencional. Por tanto, no habrá aceleración del coche al descender de la presa. La transmisión hidrostática es especialmente adecuada para vehículos todoterreno.
El principio del accionamiento hidrostático se muestra en la fig. 1. El accionamiento de la bomba hidráulica 3 del motor de combustión interna se realiza a través del eje 1 y el plato oscilante, y el regulador 2 controla el ángulo de inclinación de esta arandela, que cambia el suministro de fluido por parte de la bomba hidráulica. En el caso mostrado en la Fig. 1, la arandela está instalada de forma rígida y perpendicular al eje del eje 1 y en su lugar, la carcasa de la bomba 3 en la carcasa 4 está inclinada. El aceite se suministra desde la bomba hidráulica a través de la tubería 6 al motor hidráulico 5, que tiene un volumen constante, y desde allí regresa nuevamente a través de la tubería 7 a la bomba.
Si la bomba hidráulica 3 está ubicada coaxialmente con el eje 1, entonces el suministro de aceite a ellos es igual a cero y el motor hidráulico está bloqueado en este caso. Si la bomba está inclinada hacia abajo, entonces suministra aceite en la tubería 7 y regresa a la bomba a través de la tubería 6. Con una velocidad de eje constante 1 proporcionada, por ejemplo, por un regulador diesel, la velocidad y la dirección del vehículo se controlan con una sola perilla del regulador.
En una transmisión hidrostática, se pueden usar varios esquemas de control:
- la bomba y el motor tienen volúmenes no regulados. En este caso, estamos hablando de un "eje hidráulico", la relación de transmisión es constante y depende de la relación de los volúmenes de la bomba y el motor. Tal transmisión para uso en un automóvil es inaceptable;
- la bomba tiene un ajustable, y el motor tiene un volumen no regulado. Este método se usa con mayor frecuencia en vehículos, ya que proporciona una amplia gama de regulación con un diseño relativamente simple;
- la bomba tiene un no regulado, y el motor tiene un volumen ajustable. Este esquema es inaceptable para conducir un automóvil, ya que no puede usarse para frenar el automóvil a través de la transmisión;
- la bomba y el motor tienen volúmenes ajustables. Tal esquema proporciona las mejores posibilidades de control, pero es bastante complejo.
El uso de la transmisión hidrostática le permite ajustar la potencia de salida hasta que se detenga el eje de salida. En este caso, incluso en una bajada pronunciada, puede detener el automóvil moviendo la perilla del regulador a la posición cero. En este caso, la transmisión se bloquea hidráulicamente y no es necesario aplicar los frenos. Para mover el automóvil, simplemente mueva la manija hacia adelante o hacia atrás. Si se utilizan varios motores hidráulicos en la transmisión, entonces, mediante su regulación adecuada, es posible lograr la implementación de la operación diferencial o su bloqueo.
Una transmisión hidrostática carece de una serie de unidades, por ejemplo, caja de cambios, embrague, ejes cardán con bisagras, engranaje principal, etc. Esto es beneficioso desde el punto de vista de reducir el peso y el costo del automóvil y compensa el alto costo de equipo hidráulico. Todo lo anterior, en primer lugar, se refiere a vehículos especiales y medios tecnológicos. Al mismo tiempo, en términos de ahorro de energía, la transmisión hidrostática tiene grandes ventajas, por ejemplo, en aplicaciones de autobuses.
Ya hemos mencionado anteriormente la viabilidad del almacenamiento de energía y la ganancia de energía resultante cuando el motor funciona a una velocidad constante en la zona óptima de su característica y su velocidad no cambia al cambiar de marcha o cambiar la velocidad del vehículo. También se observó que las masas giratorias conectadas a las ruedas motrices deberían ser lo más pequeñas posible. También hablaron sobre las ventajas de una conducción híbrida, cuando se utiliza la máxima potencia del motor durante la aceleración, así como la energía almacenada en la batería. Todas estas ventajas se pueden implementar fácilmente en un accionamiento hidrostático si se coloca un acumulador de alta presión en su sistema.
Un diagrama de tal sistema se muestra en la fig. 2. Impulsada por el motor 1, la bomba de desplazamiento fijo 2 suministra aceite al acumulador 3. Si el acumulador está lleno, el regulador de presión 4 envía un impulso al regulador electrónico 5 para detener el motor. Desde el acumulador, el aceite a presión se suministra a través del dispositivo de control central 6 al motor hidráulico 7 y se descarga en el tanque de aceite 8, desde donde la bomba lo toma nuevamente. La batería tiene una rama 9 diseñada para alimentar equipos adicionales del vehículo.
En una transmisión hidrostática, la dirección inversa del flujo de fluido se puede usar para frenar el vehículo. En este caso, el motor hidráulico toma aceite del depósito y lo suministra a presión al acumulador. De esta manera, la energía de frenado se puede almacenar para su uso posterior. La desventaja de todas las baterías es que cualquiera de ellas (líquida, inercial o eléctrica) tiene una capacidad limitada, y si la batería está cargada, ya no puede almacenar energía, y su exceso debe ser volcado (por ejemplo, convertido en calor). de la misma forma que en un coche sin almacenamiento de energía. En el caso de un accionamiento hidrostático, este problema se resuelve utilizando una válvula reductora de presión 10 que, cuando el acumulador está lleno, desvía el aceite hacia el tanque.
En los autobuses lanzadera urbanos, gracias a la acumulación de energía de frenado y la posibilidad de cargar un acumulador de líquido durante las paradas, se podría ajustar el motor a una potencia menor y al mismo tiempo conseguir que se mantengan las aceleraciones necesarias cuando el autobús acelera. Tal esquema de conducción hace posible implementar económicamente el movimiento en el ciclo urbano, descrito anteriormente y mostrado en la Fig. 6 en el artículo.
La transmisión hidrostática se puede combinar convenientemente con engranajes convencionales. Como ejemplo, considere la transmisión combinada de un automóvil. En la fig. 3 muestra un diagrama de tal transmisión desde el volante del motor 1 a la caja de cambios de transmisión final 2. El par se aplica a través de engranajes rectos 3 y 4 a una bomba de pistón 6 con un volumen constante. La relación de transmisión del engranaje cilíndrico corresponde a los engranajes IV-V de una caja de cambios manual convencional. Al girar, la bomba comienza a suministrar aceite al motor hidráulico de tracción 9 con un volumen ajustable. El plato oscilante 7 del motor hidráulico está conectado a la tapa 8 de la carcasa de la transmisión, y la carcasa del motor hidráulico 9 está conectada al eje de transmisión 5 de la transmisión final 2 .
Cuando el automóvil acelera, la arandela del motor hidráulico tiene el mayor ángulo de inclinación y el aceite bombeado por la bomba crea un gran momento en el eje. Además, el momento reactivo de la bomba también actúa sobre el eje. A medida que el automóvil acelera, la pendiente de la arandela disminuye, por lo tanto, el torque de la carcasa del motor hidráulico en el eje también disminuye, sin embargo, aumenta la presión del aceite suministrado por la bomba y, en consecuencia, el momento reactivo de esta bomba también aumenta
Cuando el ángulo de inclinación de la arandela disminuye a 0°, la bomba se bloquea hidráulicamente y la transmisión de par del volante al engranaje principal se realizará solo por un par de engranajes; la transmisión hidrostática se desactivará. Esto mejora la eficiencia de toda la transmisión, ya que el motor hidráulico y la bomba se desactivan y giran en una posición bloqueada con el eje, con una eficiencia de uno. Además, desaparecen el desgaste y el ruido de las unidades hidráulicas. Este ejemplo es uno de los muchos que muestran las posibilidades de usar una transmisión hidrostática. La masa y las dimensiones de la transmisión hidrostática están determinadas por la presión máxima del fluido, que ahora ha alcanzado los 50 MPa.
El accionamiento hidráulico GST–90 (Figura 1.4) incluye unidades de émbolo axial: una bomba hidráulica ajustable con una bomba de engranajes compensadores y un distribuidor hidráulico; Conjunto de motor hidráulico no ajustable con caja de válvulas, filtro fino con vacuómetro, tuberías y mangueras, así como un tanque para fluido de trabajo.
Eje 2 La bomba hidráulica gira en dos cojinetes de rodillos. Un bloque de cilindros está montado en la estría del eje. 25 , en los agujeros de los cuales se mueven los émbolos. Cada émbolo está conectado por una bisagra esférica al talón, que descansa sobre un soporte ubicado en un plato oscilante. 1 . La arandela está conectada a la carcasa de la bomba hidráulica por medio de dos cojinetes de rodillos y, debido a esto, se puede cambiar la inclinación de la arandela con respecto al eje de la bomba. El cambio en el ángulo de la arandela se produce bajo la acción de los esfuerzos de uno de los dos servocilindros. 11 , cuyos pistones están conectados a la arandela 1 con la ayuda de la tracción.
En el interior de los servocilindros se encuentran unos resortes que actúan sobre los pistones y fijan la arandela de modo que el soporte que en ella se encuentra quede perpendicular al eje. Junto con el bloque de cilindros, la parte inferior adjunta gira, deslizándose a lo largo del distribuidor montado en la tapa trasera. Los orificios en el distribuidor y el fondo adjunto conectan periódicamente las cámaras de trabajo del bloque de cilindros con las líneas que conectan la bomba hidráulica con el motor hidráulico.
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Figura 1.4 - Esquema del accionamiento hidráulico GTS-90: 1 - lavadora; 2 - eje de salida de la bomba; 3 - bomba regulable reversible; 4 - línea de control hidráulico; 5 - palanca de control; 6 - carrete para controlar la posición de la cuna; 7 8 - bomba de maquillaje; 9 - la válvula de retención; 10 - válvula de seguridad del sistema de reposición; 11 - servocilindro; 12 - filtro; 13 - indicador de vacio; 14 - tanque hidráulico; 15 - intercambiador de calor; 16 - carrete; 17 - válvula de desbordamiento; 18 - válvula principal de alivio de alta presión; 19 - línea hidráulica de baja presión; 20 - línea hidráulica de alta presión; 21 - línea hidráulica de drenaje; 22 - motor no regulado; 23 - eje de salida del motor hidráulico; 24 - arandela inclinada del motor hidráulico; 25 - bloque cilíndrico; 26 - empuje de conexión; 27 - sello mecánico |
Las articulaciones esféricas de los émbolos y los talones que se deslizan a lo largo del soporte son lubricados bajo presión por el fluido de trabajo.
El plano interior de cada unidad está lleno de un fluido de trabajo y es un baño de aceite para los mecanismos que operan en él. Las fugas de las uniones de la unidad hidráulica también ingresan a esta cavidad.
Una bomba de recarga está unida a la superficie del extremo trasero de la bomba hidráulica. 8 tipo de engranaje, cuyo eje está conectado al eje de la bomba hidráulica.
La bomba de maquillaje extrae el fluido de trabajo del tanque. 14 y lo presenta:
- en la bomba hidráulica a través de una de las válvulas de retención;
- al sistema de control a través del distribuidor hidráulico en cantidades limitadas por el surtidor.
En la carcasa de la bomba de alimentación 8 válvula de seguridad ubicada 10 , que se abre cuando aumenta la presión desarrollada por la bomba.
válvula hidráulica 6 sirve para distribuir el caudal de fluido en el sistema de control, es decir, para dirigirlo a uno de los dos servocilindros, en función del cambio de posición de la palanca 5 o fluido de bloqueo en el servocilindro.
El distribuidor hidráulico consta de un cuerpo, un carrete con un resorte de retorno ubicado en un vidrio, una palanca de control con un resorte de torsión y una palanca 5 y dos tirones 26 que conectan el carrete a la palanca de control y al plato oscilante.
Dispositivo de motor hidráulico 22 similar al dispositivo de bomba. Las principales diferencias son las siguientes: los talones de los émbolos se deslizan a lo largo del plato oscilante cuando el eje gira 24 , que tiene un ángulo de inclinación constante, por lo que no existe un mecanismo para su giro con un distribuidor hidráulico; en lugar de la bomba de carga, se adjunta una caja de válvulas a la superficie del extremo trasero del motor hidráulico. Una bomba hidráulica con un motor hidráulico está conectada a dos tuberías (líneas de bomba hidráulica-hidromotor). En una de las líneas, el flujo de fluido de trabajo a alta presión se mueve desde la bomba hidráulica al motor hidráulico, en la otra, regresa a baja presión.
La carcasa de la caja de válvulas contiene dos válvulas de alta presión, una válvula de rebose 17 y carrete 16 .
El sistema de maquillaje incluye bomba de maquillaje 8 , así como inversa 9 , la seguridad 10 y válvulas de rebose.
El sistema de reposición está diseñado para alimentar el sistema de control con fluido de trabajo, garantizar una presión mínima en las líneas bomba hidráulica-motor, compensar las fugas en la bomba hidráulica y el motor hidráulico, mezclar constantemente el fluido de trabajo que circula en la bomba hidráulica y el motor hidráulico. motor con el fluido en el tanque y elimine el calor de las piezas.
Válvulas de alta presión 18 proteger el accionamiento hidráulico: de sobrecargas, desviando el fluido de trabajo de la línea de alta presión a la línea de baja presión. Dado que hay dos líneas y cada una de ellas puede ser una línea de alta presión durante el funcionamiento, también hay dos válvulas de alta presión. valvula sobrecargada 17 debe liberar el exceso de fluido de trabajo de la línea de baja presión, donde la bomba de refuerzo lo suministra constantemente.
carrete 16 en la caja de válvulas, conecta la válvula de rebose a la línea “bomba hidráulica-motor hidráulico” en la que la presión será menor.
Cuando se activan las válvulas del sistema de reposición (seguridad y rebose), el fluido de trabajo saliente ingresa a la cavidad interna de las unidades, donde, mezclado con fugas, ingresa al intercambiador de calor a través de tuberías de drenaje. 15 y al tanque 14 . Gracias al dispositivo de drenaje, el fluido de trabajo elimina el calor de las partes de fricción de las unidades hidráulicas. Un sello de eje mecánico especial evita la fuga del fluido de trabajo de la cavidad interna de la unidad. El tanque sirve como depósito para el fluido de trabajo, tiene una partición interior que lo separa en una cavidad de drenaje y succión, y está equipado con un indicador de nivel.
filtro fino 12 con un vacuómetro retiene las partículas extrañas. El elemento filtrante está hecho de material no tejido. El grado de contaminación del filtro se juzga por las lecturas del indicador de vacío.
El motor hace girar el eje de la bomba hidráulica y, en consecuencia, el bloque de cilindros y el eje de la bomba de alimentación asociados con él. La bomba de reposición succiona el fluido de trabajo del tanque a través del filtro y lo suministra a la bomba hidráulica.
En ausencia de presión en los servocilindros, los resortes ubicados en ellos instalan la arandela de modo que el plano del soporte (arandela) ubicado en ella sea perpendicular al eje del eje. En este caso, cuando el bloque de cilindros gira, los talones de los émbolos se deslizarán a lo largo del soporte sin provocar un movimiento axial de los émbolos, y la bomba hidráulica no enviará fluido de trabajo al motor hidráulico.
Desde una bomba hidráulica ajustable durante el funcionamiento, puede obtener un volumen diferente de líquido (alimentación) suministrado por revolución. Para cambiar el flujo de la bomba hidráulica, es necesario girar la palanca del distribuidor hidráulico, que está conectada cinemáticamente a la arandela y al carrete. Este último, habiéndose movido, dirigirá el fluido de trabajo proveniente de la bomba de alimentación al sistema de control a uno de los servocilindros, y el segundo servocilindro se conectará a la cavidad de drenaje. El pistón del primer servocilindro, bajo la influencia de la presión del fluido de trabajo, comenzará a moverse, girando la arandela, moviendo el pistón en el segundo servocilindro y comprimiendo el resorte. La arandela, girando a la posición establecida por la palanca del distribuidor hidráulico, moverá el carrete hasta que regrese a la posición neutral (en esta posición, la salida del fluido de trabajo de los servocilindros está cerrada por las bandas del carrete).
Cuando el bloque de cilindros gira, los talones, al deslizarse a lo largo del soporte inclinado, harán que los émbolos se muevan en dirección axial y, como resultado, cambiará el volumen de las cámaras formadas por los orificios en el bloque de cilindros y los émbolos. Además, la mitad de las cámaras aumentará su volumen, la otra mitad disminuirá. Gracias a los orificios del fondo adosado y del distribuidor, estas cámaras se conectan a su vez a las líneas “bomba hidráulica-hidromotor”.
En la cámara, que aumenta de volumen, el fluido de trabajo proviene de la línea de baja presión, donde es alimentado por una bomba de alimentación a través de una de las válvulas de retención. Mediante un bloque giratorio de cilindros, el fluido de trabajo en las cámaras se transfiere a otra línea y los émbolos lo fuerzan, creando una alta presión. A través de esta línea, el líquido ingresa a las cámaras de trabajo del motor hidráulico, donde su presión se transfiere a las superficies de los extremos de los émbolos, haciendo que se muevan en dirección axial y, debido a la interacción de los talones de los émbolos con el plato oscilante, hace que el bloque de cilindros gire. Después de pasar por las cámaras de trabajo del motor hidráulico, el fluido de trabajo saldrá a la línea de baja presión, a través de la cual una parte regresará a la bomba hidráulica, y el exceso fluirá a través del carrete y la válvula de desbordamiento hacia la cavidad interna. del motor hidráulico. Cuando el accionamiento hidráulico está sobrecargado, la alta presión en la línea "bomba hidráulica-motor hidráulico" puede aumentar hasta que se abre la válvula de alta presión, que transfiere el fluido de trabajo de la línea de alta presión a la línea de baja presión, sin pasar por el motor hidráulico.
El accionamiento hidráulico volumétrico GST-90 permite un cambio continuo de la relación de transmisión: por cada revolución del eje, el motor hidráulico consume 89 cm 3 de fluido de trabajo (excluyendo fugas). La bomba hidráulica puede producir tal cantidad de fluido de trabajo en una o más revoluciones de su eje de transmisión, según el ángulo de la arandela. Por lo tanto, al cambiar el flujo de la bomba hidráulica, puede cambiar la velocidad de las máquinas.
Para cambiar la dirección de movimiento de la máquina, basta con inclinar la lavadora en la dirección opuesta. Una bomba hidráulica reversible, con el mismo giro de su eje, cambiará el sentido del flujo del fluido de trabajo en las líneas "bomba hidráulica-hidromotor" al contrario (es decir, la línea de baja presión se convertirá en una línea de alta presión , y la línea de alta presión se convertirá en una línea de baja). Por lo tanto, para cambiar la dirección de movimiento de la máquina, es necesario girar la palanca de la válvula de control en la dirección opuesta (desde la posición neutral). Sin embargo, si se elimina la fuerza de la palanca del distribuidor hidráulico, la arandela volverá a la posición neutral bajo la acción de los resortes, en la que el plano del soporte ubicado en ella se volverá perpendicular al eje del eje. Los émbolos no se moverán en la dirección axial. El suministro de fluido de trabajo se detendrá. El vehículo autopropulsado se detendrá. En las líneas "bomba hidráulica-hidromotor", la presión será la misma.
El carrete en la caja de válvulas, bajo la acción de los resortes de centrado, tomará una posición neutra, en la que la válvula de rebose no estará conectada a ninguna de las líneas. Todo el fluido suministrado por la bomba de refuerzo se drenará a través de la válvula de seguridad hacia la cavidad interna de la bomba hidráulica. Con un movimiento uniforme de una máquina autopropulsada en la bomba hidráulica y el motor hidráulico, solo es necesario compensar las fugas, por lo que una parte importante del fluido de trabajo suministrado por la bomba de refuerzo será redundante y deberá liberarse a través de válvulas. . Para utilizar el exceso de este líquido para la eliminación de calor, el líquido calentado que ha pasado por el motor hidráulico se libera a través de las válvulas y el líquido enfriado se libera del tanque. Para ello, la válvula de rebose del sistema de alimentación, ubicada en la caja de válvulas del motor hidráulico, se ajusta a una presión ligeramente más baja que la válvula de seguridad en la carcasa de la bomba de alimentación. Debido a esto, si se excede la presión en el sistema de reposición, la válvula de rebose se abrirá y liberará el líquido calentado que ha salido del motor hidráulico. Además, el líquido de la válvula ingresa a la cavidad interna de la unidad, desde donde se envía a través de las tuberías de drenaje a través del intercambiador de calor al tanque.
Muchas máquinas y mecanismos modernos utilizan una nueva transmisión hidrostática. Sin duda, se instala en modelos de mini tractores más caros y, dado que no es necesario cambiar de marcha, se puede llamar automático.
Tal transmisión se diferencia de una transmisión manual en que no tiene engranajes, sino que utiliza un equipo hidráulico, que consta de una bomba hidráulica y un motor hidráulico de caudal variable.
Tal transmisión está controlada por un pedal, y el embrague en dicho tractor sirve para encender el eje de toma de fuerza. Antes de arrancar el motor, verifique el freno presionándolo, luego presione el embrague y coloque la toma de fuerza en punto muerto. Después de eso, gire la llave y arranque el tractor.
La dirección del movimiento se invierte, coloque la palanca de marcha atrás en la posición de avance, presione el pedal del acelerador y vámonos. Cuanto más pisamos el pedal, más rápido vamos. Si suelta el pedal, el tractor se detiene. Si la velocidad no es suficiente, entonces es necesario aumentar el gas con una palanca especial.
