A hidrosztatikus fokozatmentes hajtóműveknél a nyomatékot és a teljesítményt a hajtókar (szivattyú) a hajtott láncszemre (hidraulikus motor) folyadékkal, csővezetékeken keresztül továbbítja. A folyadékáram N, kW teljesítményét a H, m nyomás és a Q, m3/s áramlási sebesség szorzata határozza meg:
N = HQpg / 1000,
ahol p a folyadék sűrűsége.
A hidrosztatikus sebességváltók nem rendelkeznek belső automatika cserével áttételönjáró fegyverek szükségesek. A hidrosztatikus átvitel azonban nem igényel fordított mechanizmust. Az ellenirányú mozgást a szivattyú folyadékbefecskendező és visszatérő vezetékek csatlakozásának megváltoztatásával biztosítják, aminek következtében a hidraulikus motor tengelye befordul. ellentétes irány. Állítható szivattyú esetén nincs szükség indító tengelykapcsolóra.
A hidrosztatikus hajtóművek (valamint az elektromos hajtóművek) sokkal szélesebb tervezési képességekkel rendelkeznek, mint a súrlódó és hidrodinamikus hajtóművek. Egy kombináció részei lehetnek víz kézi doboz fogaskerekek soros vagy párhuzamos kapcsolással mechanikus sebességváltóval. Ezen túlmenően, ezek egy kombinált víz részei lehetnek mechanikus sebességváltó ha a hidraulikus motor elöl van felszerelve utolsó menet th - ábra. a (a hajtótengely a fő fogaskerékkel, a differenciálművel, a tengelytengelyekkel megmarad) vagy két vagy az összes kerékbe hidraulikus motorok vannak beépítve - ábra. a (a fő sebességváltó funkcióit ellátó sebességváltókkal vannak kiegészítve). Mindenesetre a hidraulikus rendszer zárt, és egy tápszivattyú van benne a karbantartáshoz túlnyomás a visszatérő sorban. A csővezetékekben fellépő energiaveszteségek miatt általában olyan hidrosztatikus hajtómű alkalmazása javasolt, amelynek maximális távolsága a szivattyú és a hidraulikus motor között 15...20 m.
Rizs. Áttételi diagramok hidrosztatikus vagy elektromos sebességváltóval rendelkező autókhoz:
a - motorkerékpárok használatakor; b - hajtótengely használatakor; N - szivattyú; GM - hidraulikus motor; G - generátor; EM - villanymotor
Jelenleg a hidrosztatikus hajtóműveket kisméretű kétéltű járműveken használják, például „Jigger” és „Mule”, aktív félpótkocsikkal felszerelt járműveken, kis sorozatú, nagy teherbírású ( bruttó súly 50 tonnáig) billencseken és kísérleti városi buszokon.
A hidrosztatikus hajtóművek széleskörű elterjedését elsősorban azok magas költsége és nem kellően magas hatásfoka (kb. 80...85%) nehezíti.
Rizs. A térfogati hidraulikus hajtás hidraulikus gépeinek vázlatai:
a - radiális dugattyú; b - axiális dugattyú; e - excentricitás; y - blokk dőlésszöge
A különféle volumetrikus hidraulikus gépek közül: csavaros, fogaskerekes, lapátos (lapátos), dugattyús - radiális dugattyús (a ábra) és axiális dugattyús (b. ábra) a hidraulikus gépeket főként autóipari hidrosztatikus hajtóművekhez használják. Lehetővé teszik a magas használatát üzemi nyomás(40...50 MPa) és állítható. A folyadékellátás (áramlás) változása radiális dugattyús hidraulikus gépeknél az e excentricitás változtatásával, axiális dugattyús hidraulikus gépeknél az y szög változtatásával biztosított.
A volumetrikus hidraulikus gépek veszteségeit térfogati (szivárgás) és mechanikusra osztják, utóbbiak a hidraulikus veszteségeket is tartalmazzák. A csővezetékben keletkező veszteségeket súrlódási veszteségekre (a csővezeték hosszával és a turbulens áramlásban a folyadék sebességének négyzetével arányosak) és helyi veszteségekre (tágulás, összehúzódás, áramlás forgása) osztják.
Hidrosztatikus sebességváltó be személygépkocsik még nem használták, mert drága és viszonylag alacsony a hatásfoka. Leggyakrabban ben használják speciális gépekÉs JárműÓ. Ugyanakkor a hidrosztatikus hajtás számos alkalmazási lehetőséget kínál; különösen alkalmas elektronikus vezérlésű sebességváltókhoz.
A hidrosztatikus erőátvitel elve az, hogy egy mechanikai energiaforrás, például egy motor belső égés, egy hidraulika szivattyút hajt, amely olajjal látja el a vontatási hidraulikus motort. Mindkét csoport csővezetéken keresztül kapcsolódik egymáshoz magas nyomású, különösen rugalmas. Ez leegyszerűsíti a gép tervezését, így nincs szükség sok használatára fogaskerekek, zsanérok, tengelyek, hiszen mindkét egységcsoport egymástól függetlenül is elhelyezhető. A hajtás teljesítményét a hidraulika szivattyú és a hidraulikus motor térfogata határozza meg. Az áttétel változtatása befelé hidrosztatikus hajtás Fokozatmentes, irányváltása és hidraulikus reteszelése nagyon egyszerű.
Ellentétben a hidromechanikus erőátvitellel, ahol a vontatási csoport és a nyomatékváltó kapcsolata merev, a hidrosztatikus hajtásban az erőátvitel csak folyadékon keresztül történik.
Példaként arra, hogyan működik mindkét sebességváltó, vegyük fontolóra egy autó mozgatását velük egy terepen (gáton). A gátra való belépéskor egy autóval hidromechanikus sebességváltó történik, aminek következtében állandó forgási sebesség mellett az autó sebessége csökken. A gát tetejéről leereszkedve a motor fékként kezd működni, de a nyomatékváltó csúszási iránya megváltozik, és mivel a nyomatékváltó alacsony. fékezési tulajdonságok ebben a csúszásirányban az autó felgyorsul.
A hidrosztatikus erőátvitelnél a gát tetejéről leereszkedve a hidraulikus motor szivattyúként működik, és az olaj a hidraulikus motort a szivattyúval összekötő csővezetékben marad. Mindkét hajtáscsoport összekapcsolása nyomás alatti folyadékon keresztül történik, amelynek merevsége megegyezik a tengelyek, tengelykapcsolók és fogaskerekek rugalmasságával a hagyományos mechanikus sebességváltóban. Ezért az autó nem fog gyorsulni, amikor leereszkedik a gátról. A hidrosztatikus sebességváltó különösen alkalmas terepjárókhoz.
A hidrosztatikus hajtás elve a ábrán látható. 1. A 3 hidraulikus szivattyút a belső égésű motor hajtja az 1 tengelyen és egy ferde alátéten keresztül, és a 2 szabályozó szabályozza ennek az alátétnek a dőlésszögét, ami megváltoztatja a hidraulika szivattyú folyadékellátását. ábrán látható esetben. Az 1. ábrán látható, hogy az alátét mereven és az 1 tengely tengelyére merőlegesen van felszerelve, és helyette a 4 házban lévő 3 szivattyúház meg van döntve. Az olaj a hidraulika szivattyúból a 6 csővezetéken keresztül az állandó térfogatú 5 hidraulikus motorhoz jut, és onnan a 7 csővezetéken keresztül visszakerül a szivattyúba.
Ha a 3. hidraulika szivattyú koaxiálisan helyezkedik el az 1. tengellyel, akkor az olajellátása nulla, és a hidraulika motor ebben az esetben blokkolva van. Ha a szivattyú le van döntve, akkor a 7-es vezetéken keresztül szállítja az olajat, és a 6-os vezetéken keresztül tér vissza a szivattyúhoz. Állandó 1 tengelysebesség mellett, amelyet például egy dízel szabályozó biztosítja, a jármű sebességét és mozgási irányát a szabályozó egyetlen fogantyúja szabályozza.
A hidrosztatikus hajtásban többféle szabályozási séma használható:
- a szivattyú és a motor térfogata szabályozatlan. Ebben az esetben arról beszélünk a „hidraulikus tengelyről”, áttételállandó, és a szivattyú és a motor térfogatának arányától függ. Az ilyen sebességváltó elfogadhatatlan autóban való használatra;
- a szivattyú állítható térfogatú, a motor pedig szabályozatlan. Ezt a módszert leggyakrabban járművekben alkalmazzák, mivel viszonylag egyszerű kialakítás mellett széles körű vezérlést biztosít;
- a szivattyú nem szabályozott, a motor pedig állítható térfogatú. Ez a séma elfogadhatatlan autóvezetéshez, mivel nem használható az autó fékezésére a sebességváltón keresztül;
- a szivattyú és a motor állítható térfogatú. Ez a rendszer biztosítja legjobb lehetőségeket szabályozás, de nagyon összetett.
A hidrosztatikus sebességváltó használata lehetővé teszi a kimenő teljesítmény beállítását, amíg a kimenő tengely meg nem áll. Sőt, még tovább is meredek ereszkedés Megállíthatja az autót, ha a vezérlőgombot nulla helyzetbe állítja. Ebben az esetben a sebességváltó hidraulikusan reteszelve van, és nincs szükség fékezésre. Az autó mozgatásához egyszerűen mozgassa a fogantyút előre vagy hátra. Ha a sebességváltó több hidraulikus motort használ, akkor ezek megfelelő beállításával elérhető a differenciálmű működése vagy annak reteszelése.
BAN BEN hidrosztatikus erőátvitel számos alkatrész hiányzik, például sebességváltó, kuplung, kardántengelyek zsanérokkal, véghajtással stb. Ez előnyös a jármű tömegének és költségének csökkentése szempontjából, és kellőképpen kompenzálja magas ár hidraulikus berendezések. A fentiek mindegyike elsősorban a speciális szállításra és technológiai eszközökkel. Ugyanakkor energiatakarékossági szempontból a hidrosztatikus erőátvitel nagy előnyökkel jár, például busz alkalmazásoknál.
Fentebb már volt szó az energia felhalmozódásáról és az ebből eredő energianyereségről, amikor a motor állandó fordulatszámon működik a jellemzőinek optimális zónájában, és sebessége nem változik sebességváltáskor vagy az autó sebességének megváltoztatásakor. Azt is megjegyezték, hogy a hajtókerekekhez kapcsolódó forgó tömegeknek a lehető legkisebbnek kell lenniük. Emellett szó esett a hibrid hajtás előnyeiről a használat gyorsításánál legnagyobb teljesítmény motor, valamint az akkumulátorban tárolt teljesítmény. Mindezek az előnyök könnyen megvalósíthatók egy hidrosztatikus hajtásban, ha nagynyomású hidraulikus akkumulátort helyeznek el a rendszerében.
Egy ilyen rendszer diagramja az ábrán látható. 2. Az 1. motor hajtja, a 2. szivattyú állandó térfogattal látja el olajjal a 3. akkumulátort. Ha az akkumulátor megtelt, a 4-es nyomásszabályozó impulzust ad elektronikus szabályozó 5 a motor leállításáról. Az akkumulátorból a nyomás alatt lévő olaj a 6 központi vezérlőberendezésen keresztül a 7 hidraulikus motorhoz jut, majd onnan a 8 olajtartályba kerül, ahonnan ismét a szivattyú veszi fel. Az akkumulátornak van egy 9-es ága, amely tápellátásra szolgál kiegészítő felszerelés autó.
A hidrosztatikus hajtásnál a folyadék mozgásának fordított iránya használható a jármű fékezésére. Ebben az esetben a hidraulikus motor olajat vesz a tartályból, és nyomás alatt továbbítja az akkumulátorhoz. Ily módon a fékezési energia tárolható későbbi felhasználásra. Minden akkumulátor hátránya, hogy bármelyik (nedves, inerciális vagy elektromos) kapacitása korlátozott, és ha az akkumulátor fel van töltve, akkor már nem tud energiát tárolni, és a feleslegét el kell dobni (pl. hővé kell alakítani) akárcsak egy energiatároló nélküli autóban. Hidrosztatikus hajtás esetén ezt a problémát a használat megoldja nyomás csökkentő szelep 10, amely ha az akkumulátor megtelt, olajat juttat a tartályba.
Városiban shuttle buszok A fékezési energia felhalmozódásának és a folyadékakkumulátor leálláskor történő feltöltésének lehetőségének köszönhetően a motort be lehetett állítani kisebb teljesítményés egyúttal biztosítsa a busz gyorsításánál az előírt gyorsulások betartását. Ez a meghajtási séma lehetővé teszi a városi ciklusban történő mozgás gazdaságos megvalósítását, amelyet korábban leírtunk és bemutattunk a 1. ábrán. 6 a cikkben.
A hidrosztatikus hajtás kényelmesen kombinálható hagyományos fogaskerékhajtással. Vegyünk példának egy kombinált autóváltót. ábrán. A 3. ábra egy ilyen sebességváltó vázlatát mutatja a motor 1 lendkerékétől a 2 fő sebességváltóhoz. Nyomaték hengeren keresztül sebességváltó A 3. és 4. ábra szerinti 6 dugattyús szivattyút állandó térfogattal látjuk el. Áttétel hengeres fogaskerék megfelel IV-V fogaskerekek hagyományos kézi sebességváltó. Forgás közben a szivattyú állítható térfogatú olajat kezd a 9 vontatási hidraulikus motorhoz. A hidraulikus motor 7 ferde beállító alátétje a hajtóműház 8 fedeléhez, a 9 hidraulikus motor háza pedig a 2 főhajtómű 5 hajtótengelyéhez csatlakozik.
Egy autó gyorsításánál a hidraulikus motormosó rendelkezik a legnagyobb dőlésszöggel, és a szivattyú által szivattyúzott olaj nagy nyomatékot hoz létre a tengelyen. Ezenkívül a szivattyú reaktív nyomatéka is hat a tengelyre. Az autó gyorsulásával az alátét dőlésszöge csökken, ezért a tengelyen lévő hidraulikus motorházból származó nyomaték is csökken, ugyanakkor nő a szivattyú által szolgáltatott olajnyomás, és ennek következtében ennek a szivattyúnak a reaktív nyomatéka is nő. .
Ha az alátét dőlésszöge 0°-ra csökken, a szivattyú hidraulikusan blokkolva van, és a nyomaték átvitelét a lendkerékről a fő fogaskerékre csak egy pár fogaskerék hajtja végre; a hidrosztatikus hajtás kikapcsol. Ez javítja a teljes sebességváltó hatékonyságát, mivel a hidraulikus motor és a szivattyú le van választva, és a tengellyel együtt zárt helyzetben forog, hatékonyan egyenlő eggyel. Ezenkívül eltűnik a hidraulikus egységek kopása és zaja. Ez a példa egy a sok közül, amely bemutatja a hidrosztatikus hajtás használatának lehetőségeit. A hidrosztatikus erőátvitel tömegét és méreteit a maximális folyadéknyomás határozza meg, amely jelenleg elérte az 50 MPa-t.
Sokban modern autókés mechanizmusok, új hidrosztatikus erőátvitelt alkalmaznak. Kétségtelenül többbe van telepítve drága modellek mini traktorok és mivel nem kell váltót váltani, ezt nevezhetjük automatának.
Ez a sebességváltó abban különbözik a kézi sebességváltótól, hogy nem rendelkezik sebességváltóval, hanem hidraulikus berendezést használ, amely hidraulikus szivattyúból és hidraulikus motor változó hangerő.
Az ilyen sebességváltót egy pedál vezérli, és egy ilyen traktor tengelykapcsolója a teljesítményleadó tengely kapcsolására szolgál. A motor indítása előtt ellenőrizze a féket a lenyomásával, majd nyomja le a tengelykapcsolót, és állítsa az erőleadó kart üres állásba. Ezután fordítsa el a kulcsot és indítsa el a traktort.
A mozgás irányát hátramenetben hajtjuk végre, állítsuk a hátrameneti kart előre, nyomjuk meg a meghajtó pedált, és már indulunk is. Minél erősebben nyomjuk a pedált, annál gyorsabban megyünk. Ha elengedi a pedált, a traktor leáll. Ha a sebesség nem elég, akkor növelnie kell a gázt egy speciális kar segítségével.
Hidrosztatikus hajtóművek
A fennállás első két évtizede alatt autóipar számos hidraulikus hajtóművet javasoltak, amelyekben a folyadék nyomás alatt van, a szivattyú hozza létre a motor hajtja, átfolyik a hidraulikus motoron. A hidraulikus motor munkarészeinek folyadék hatására történő mozgása következtében a tengelye áramot kap. A folyadék természetesen bizonyos mozgási energiát hordoz, de mivel ugyanolyan sebességgel hagyja el a hidraulikus motort, mint amivel belép abba, a mozgási energia mennyisége nem változik, ezért nem vesz részt a erőátvitel.
Valamivel később megjelent egy másik típusú hidraulikus hajtómű, amelyben mindkét forgóelem egy forgattyúházban van elhelyezve - a szivattyúkerék, amely mozgásba hozza a folyadékot, és a turbina, amelynek lapátjait a mozgó folyadék üti meg. Az ilyen sebességváltóknál a folyadék a hajtott elem lapátjai közötti csatornákat sokkal kisebb abszolút sebességgel hagyja el, mint amennyibe belép, és a folyadékon keresztül az erő kinetikus energia formájában kerül átadásra.
A hidraulikus hajtóműveknek tehát két típusát kell megkülönböztetni: hidrosztatikus vagy pozitív elmozdulású hajtóműveket, amelyekben az energia a mozgó dugattyúkra vagy lapátokra ható folyadéknyomással kerül átadásra, ill. hidrodinamikus hajtóművek, amelyben az energia átvitele növekedés miatt történik abszolút sebesség folyadék a szivattyú kerekében és az abszolút fordulatszám csökkenése a turbinában
A folyadéknyomással történő mozgás- vagy erőátvitelt számos területen nagy sikerrel alkalmazták. Az ilyen fogaskerekek sikeres használatára példa az hidraulikus rendszerek modern gépek. További példák a hajók kormányszerkezetének hidraulikus hajtásai és a hadihajók lövegtornyainak vezérlése. Az autókon való alkalmazás szempontjából a hidrosztatikus erőátvitel legelőnyösebb tulajdonsága az áttétel folyamatos változtatásának lehetősége. Ehhez csak olyan szivattyúra van szükség, amelyben a dugattyúk által tengelyfordulatonként leírt térfogat üzem közben simán változhat. A hidrosztatikus erőátvitel másik előnye a könnyű beszerezhetőség fordított. A legtöbb kivitelben a vezérlés nulla fordulatszámon és a végtelen áttételen túli mozgatása fokozatosan növekvő sebességgel ellenkező irányú forgást okoz.
Az olaj használata munkafolyadékként. Lefordítva a „hidraulikus” kifejezés a víz felhasználását jelenti munkafolyadék. A gyakorlatban azonban, amikor ezt a kifejezést használjuk, általában bármilyen folyadék használatát jelentik mozgás vagy erő átvitelére. BAN BEN hidraulikus sebességváltók minden típust használnak ásványi olajok, mivel védik a mechanizmust a korróziótól és egyben biztosítják a kenést. Általában alacsony viszkozitású olajokat használnak, mivel a belső veszteségek a viszkozitás növekedésével nőnek. Azonban minél alacsonyabb a viszkozitás, annál nehezebb megakadályozni a munkafolyadék szivárgását.
A hidrosztatikus sebességváltók használata az autókban soha nem hagyta el a kísérleti szakaszt. Némi előrelépés történt azonban ezeknek a fogaskerekeknek a használatában vasúti szállítás. A németországi Seddin városában a 20-as évek közepén rendezett járműkiállításon a nyolc bemutatott tolatómozdonyból hétre hidraulikus erőátvitelt szereltek fel. Ezek a fogaskerekek nagyon könnyen vezérelhetők. Mivel ezek lehetővé teszik bármilyen áttétel elérését, a motor mindig a legnagyobb hatásfoknak megfelelő percenkénti fordulatszámmal tud működni.
Az egyik súlyos hátrány, amely megakadályozza a hidrosztatikus sebességváltók használatát az autókban, a hatékonyságuk sebességtől való függése. A szakirodalomban olyan adatok jelentek meg, amelyek szerint az ilyen fogaskerekek maximális hatásfoka eléri a 80%-ot, ami teljesen elfogadható. Ugyanakkor szem előtt kell tartani, hogy a maximális hatékonyság mindig alacsony üzemi fordulatszámon érhető el.
A hatékonyság függése a sebességtől. A hidrosztatikus hajtóművekben a folyadék turbulensen áramlik, turbulens mozgás közben pedig a veszteségek (hőtermelés) egyenesen arányosak a sebesség harmadik hatványával, míg a hidrosztatikus erőátvitel által továbbított teljesítmény az áramlási sebességgel egyenes arányban változik. Ezért az áramlási sebesség növekedésével a hatékonyság gyorsan csökken. A hidrosztatikus hajtóművek hatékonyságára vonatkozó legtöbb ismert adat jóval 1000 ford./perc alatti fordulatszámra vonatkozik (általában 500-700 ford./perc); ha hasonló fogaskerekeket használ a motorral való munkához, akkor a normál fordulatszám főtengely ami 2000 ford./perc felett van, akkor a hatásfok elfogadhatatlanul alacsony lesz. Természetesen a motor és a hidrosztatikus erőátviteli szivattyú közé hajtóműcsökkentő szerelhető. Ez azonban egy egységgel bonyolultabbá tenné a sebességváltót, és az alacsony fordulatszámú szivattyú és a hidraulikus motor szükségtelenül nehezedne. További hátrány a hidrosztatikus hajtóművekben a nagy nyomás alkalmazása, amely eléri a 140 kg!cm2-t, amelynél természetesen nagyon nehéz megakadályozni a munkaközeg szivárgását. Ezenkívül minden ilyen nyomásnak kitett alkatrésznek nagyon tartósnak kell lennie
A hidrosztatikus sebességváltók nem terjedtek el széles körben az autókban, nem azért, mert nem fordítottak rájuk kellő figyelmet. Egész sor Amerikai és európai cégek, amelyek elegendő műszaki és készpénzben, hidrosztatikus hajtóművek létrehozásával foglalkoztak, a legtöbb esetben szem előtt tartva ezeknek a sebességváltóknak az autókban való használatát. A szerző tudomása szerint azonban hidrosztatikus erőátvitelű teherautók soha nem kerültek gyártásba. Azokban az esetekben, amikor cégek bocsátottak ki hidrosztatikus hajtóművek egy ideig a gépészet más ágaiban találtak értékesítést, ahol nagy sebességek forgás és kis tömeg nem kötelező feltételek alkalmazások. Számos ötletes hidrosztatikus erőátviteli kialakítást javasoltak, amelyek közül kettőt az alábbiakban ismertetünk.
Transzfer Manlyba. Az egyik első autóipari hidrosztatikus sebességváltó, amelyet az Egyesült Államokban készítettek, a Manly sebességváltó. Charles Manley, a légi közlekedés úttörője, Langley alkalmazottja és az Amerikai Autómérnökök Társaságának elnöke találta fel. A sebességváltó egy öthengeres, változtatható dugattyúlöketű radiáldugattyús szivattyúból és egy állandó dugattyúlöketű, öthengeres radiális dugattyús hidraulikus motorból állt; a szivattyút két csővezeték köti össze a hidraulikus motorral. Amikor a forgásirány megváltozott, a nyomócső szívócsővé vált, és fordítva; amikor a szivattyú dugattyúlökete nullára csökkent, a hidraulikus motor fékként működött. A túlzott nyomás miatti károsodás elkerülése érdekében biztonsági szelepet használtak, amely 140 kg/cm2 nyomáson nyitott.
A Manly sebességváltó hosszmetszete az ábrán látható. 1. A szivattyú és a hidraulikus motor koaxiálisan helyezkedett el egymás mellett, egyetlen kompakt egységet alkotva. A bal oldalon az egyik szivattyúhenger keresztmetszete látható. A dugattyú és a henger közötti rés nagyon kicsi volt, és a dugattyúknak nem volt O-gyűrűk. A hajtórudak alsó fejei nem takarták a hajtókarat, hanem szektorok alakúak voltak, és a hajtórúdfej két oldalán elhelyezett két gyűrű tartotta a helyén. A szivattyú dugattyúinak löketét a főtengelyre szerelt excenterekkel változtatták. Amikor az egység működik főtengelyés az excenterek álló helyzetben maradtak, a hengerblokk pedig az E excentrikus tengely körül forgott. Az ábrán a mechanizmus a dugattyú maximális löketének megfelelő helyzetben van ábrázolva, amely megegyezik a hajtókar sugarának és az excentricitásnak az összegével excenterének; a hengerek az E tengely körül, a szivattyú dugattyúi pedig a P tengely körül forognak A dugattyúk löketének csökkentése érdekében az excenter az E tengely körül forog, a hajtókar pedig az ellenkező irányba. Ennek köszönhetően a hajtókar szöghelyzete változatlan marad, és az elosztómechanizmus továbbra is a korábbiak szerint működik. A vezérlés két excenterre szerelt csigakerékkel történik, amelyek közül az egyik szabadon van beállítva, a másik pedig rögzített. A szabadon álló csigakerék a főtengelyre szerelt fogaskerék segítségével csatlakozik a főtengelyhez, amely a csigakerék belső fogaihoz kapcsolódik. A csigakerekek férgekkel hálóznak össze, melyeket két homlokkerekes fogaskerék kapcsol össze. Így a férgek mindig ellentétes irányba forognak, és az erőátvitelt úgy alakították ki, hogy az excenter és a forgattyús forgattyús szögmozgása abszolút értékben egyenlő és ellentétes irányú legyen. Ha az excentert és a forgattyút 90°-os szögben elfordították, akkor a szivattyú dugattyúinak lökete nullával egyenlő. Az időzítő excentert 90°-os szögben állítottuk be a hajtókarhoz képest. A hidraulikus motor csak abban különbözik a szivattyútól, hogy nem rendelkezik a dugattyúk löketének megváltoztatására szolgáló mechanizmussal. Mind a szivattyú, mind a hidraulikus motor excenterekkel vezérelt orsószelepekkel rendelkezik.
Rizs. 1. Férfi hidrosztatikus sebességváltó:
1 - szivattyú; 2 - hidraulikus motor.
Rizs. 2. Férfias excenter sebességváltó vezérlés.
Férfi sebességváltó, 5 g teherbírású teherautóhoz való használatra benzinmotor teljesítmény 24 l. Val vel. 1200 ford./percnél, 62,5 mm átmérőjű hengeres szivattyúval és 38 mm maximális dugattyúlökettel rendelkezett. A szivattyút két hidraulikus motor hajtotta (egy-egy minden hajtókerékhez). Egy öthengeres szivattyú üzemi térfogata 604 cm3 24 literes átvitelhez. Val vel. 1200 ford./percnél, at maximális löket a dugattyúk 14 kg/cm2 nyomást igényeltek. A Manly sebességváltó laboratóriumi tesztelése során azt találták, hogy a csúcshatásfok a szivattyú tengelyének 740 ford./percnél volt, és 90,9% volt. A forgási sebesség további növelésével a hatásfok meredeken csökkent, és már 760 ford./percnél is csak 81,6%.
Rizs. 3. Hidrosztatikus sebességváltó Jenny.
Transzfer Jennyhez. A Jenny hidraulikus sebességváltót a Waterbury Tool Company régóta gyártja különböző iparágak számára; különösen azt is telepítették teherautók, motorkocsik és dízelmozdonyok. Ez a sebességváltó egy többhengeres dugattyús szivattyúból áll, billenőlappal és változtatható lökettel, és ugyanazzal a hidraulikus motorral, de a dugattyúk állandó lökettel. Az egység hosszmetszete az ábrán látható. 144. A szivattyú és a hidraulikus motor felépítésében csak annyi a különbség, hogy az elsőnél a lengőalátét dőlésszöge változhat, a másodiknál viszont nem. A szivattyú és a hidraulikus motor tengelyei mindegyike kiáll az egyik végéből. Mindegyik tengely egy siklócsapágyon nyugszik a forgattyúházban és tovább Gördülőcsapágy az elosztólemezben. Mindegyik tengely belső végéhez egy hengerblokk csatlakozik, amely kilenc lyukkal rendelkezik a hengerek kialakításához. Ezeknek a hengereknek a tengelyei párhuzamosak a forgástengellyel, és egyenlő távolságra vannak attól. Ahogy a hengerblokkok forognak, a hengerfejek végigcsúsznak az elosztólemezen. Az egyes hengerek fejében lévő lyukak időszakosan érintkeznek az elosztólemez két ablakának egyikével, amelyek körív mentén vannak kialakítva; ily módon történik a munkafolyadék betáplálása és kibocsátása. Az egyes ablakok ívhossza körülbelül 125°, és mivel a henger kommunikációja a lemezben lévő csatornával attól a pillanattól kezdődik, amikor a hengerfejben lévő lyuk elkezd egy vonalba kerülni az ablakkal, és addig tart, amíg a lemezben lévő ablak meg nem jelenik. a lyuk széle blokkolja, akkor a nyitási fázis körülbelül 180°.
A tengelyekre szerelt rugók arra szolgálnak, hogy a hengerblokkokat az elosztólemezhez nyomják, amikor nincs terhelés. A terhelés átadásakor az érintkezést a folyadéknyomás biztosítja. A hengerblokkok tengelyekre vannak felszerelve úgy, hogy azok enyhén csúszhassanak és kilenghessenek. Ez biztosítja a hengerblokk szoros illeszkedését az elosztólemezhez bizonyos gyártási pontatlanságok, valamint kopás esetén is.
A dugattyú és a henger közötti hézag 0,025 mm, a dugattyúkon nincs tömítő szerkezet. Mindegyik dugattyú gömbfejű hajtórúd segítségével csuklópántgyűrűhöz csatlakozik. A hajtórúdtest hosszirányú furattal rendelkezik, és mindegyik dugattyú alján egy-egy furat is készül. Így a hajtórúdfejek a fő folyadékáramból származó olajjal vannak kenve, és az a nyomás, amely alatt az olaj a csapágyfelületekre jut, arányos a terheléssel. Mindegyik lengőalátét a tengelyekhez van csatlakoztatva kardáncsuklók oly módon, hogy amikor a tengellyel együtt forog, forgási síkja tetszőleges szöget zárhat be a tengely tengelyével. Szivattyúban a mosólap dőlésszöge 0 és 20° között változhat bármely irányban. Ez egy forgó csapágyüléshez csatlakoztatott vezérlőkar segítségével érhető el. A hidraulikus motorban a csapágyülés mereven, 20°-os szögben rögzítve van a forgattyúházhoz.
Azokban az esetekben, amikor a lengőalátét derékszöget zár be a tengellyel, amikor a hengerblokk forog, a dugattyúk nem mozdulnak el a hengerekben; Ennek megfelelően nem lesz olajellátás. De amint a lengőalátét és a tengely tengelye közötti szög megváltozik, a dugattyúk elkezdenek mozogni a hengerekben. Egy fél fordulat alatt az olaj az elosztólemezen lévő lyukon keresztül szívódik be a hengerbe; A fordulat második felében az olajat az elosztólemez ürítőnyílásán keresztül pumpálják.
A nyomás alatt a hidraulikus motorba juttatott olaj a hidraulikus motor dugattyúit mozgatja, a hajtórudakon keresztül a lengőlemezre ható erők pedig a hengerblokkot és annak tengelyét forogják. Abban az esetben, ha a szivattyú lengőalátétének dőlésszöge megegyezik a hidraulikus motor lengőalátétének dőlésszögével, akkor az utóbbi tengelye ugyanolyan sebességgel forog, mint a szivattyú tengelye; A hidraulikus motor tengelyének forgási sebességének csökkentése a szivattyú lengőtárcsa és a tengely közötti szög csökkentésével érhető el.
150 LE motorteljesítményű, e.-es, 25%-os terhelés melletti hatásfokú motorkocsihoz épített sebességváltóban, ill. maximális sebesség forgása 65%, és at maximum töltés- 82%. Ez a fajta sebességváltó jelentős súlyú; A példaként megadott egység fajsúlya 11,3 kg/1 liter volt. Val vel. átvitt teljesítmény.
NAK NEK Kategória: - Autóipari kuplungok
A hidrosztatikus hajtóművek (HST) működési elve egyszerű: a hajtóműhöz csatlakoztatott szivattyú áramlást hoz létre a terheléshez csatlakoztatott hidraulikus motor meghajtásához. Ha a szivattyú és a motor térfogata állandó, a GST egyszerűen hajtóműként működik, és átadja az erőt a hajtómotorról a terhelésre. A legtöbb hidrosztatikus sebességváltó azonban változó szivattyút, változó lökettérfogatú hidraulikus motort vagy mindkettőt használ, így a sebesség, a nyomaték vagy a teljesítmény állítható.
Konfigurációtól függően a hidrosztatikus sebességváltó két irányban (előre és hátra) tudja szabályozni a terhelést, fokozatmentes fordulatszám-váltással két maximum között, állandó értéknél. optimális sebesség elsődleges motor.
A GTS sokat kínál fontos előnyei más energiaátviteli formákhoz képest.
Konfigurációtól függően a hidrosztatikus sebességváltó a következő előnyökkel rendelkezik:
- adás nagy teljesítményű kis méretekhez
- alacsony tehetetlenség
- hatékonyan működik benne széleskörű nyomaték/fordulatszám arány
- terheléstől függetlenül fenntartja a sebességszabályozást (még hátramenetben is), a tervezési határokon belül
- pontosan tartja a beállított sebességet haladó és fékező terhelések mellett
- képes energiát átvinni egy főmozgatóról különböző helyekre, még akkor is, ha helyzetük és tájolásuk megváltozik
- teljes terhelést károsodás nélkül és kis teljesítményveszteséggel képes támogatni.
- Nulla sebesség további blokkolás nélkül
- Gyorsabb reakciót biztosít, mint a kézi vagy elektromechanikus sebességváltó.
2. ábra
Bármilyen alkalmazási területről is legyen szó, a hidrosztatikus sebességváltókat úgy kell megtervezni, hogy optimálisan illeszkedjenek a motorhoz és a terheléshez. Ez lehetővé teszi a motor maximális működését effektív sebességés a GTS megfelel az üzemeltetési feltételeknek. Minél jobban illeszkedik a bemeneti és kimeneti jellemzők, annál hatékonyabb az egész rendszer.Végső soron a hidrosztatikus rendszert úgy kell megtervezni, hogy egyensúlyt teremtsen a hatékonyság és a teljesítmény között. A maximális hatékonyság elérésére tervezett gép ( magas hatásfok) általában lassú reakciót mutat, ami csökkenti a teljesítményt. Másrészt a gyors reagálású gépek általában alacsonyabb hatásfokkal rendelkeznek, mivel a teljesítménytartalék mindig rendelkezésre áll, még akkor is, ha nincs szükség azonnali munkavégzésre.
A hidrosztatikus hajtóművek négy funkcionális típusa.
A GTS funkcionális típusai különböznek az állítható vagy szabályozatlan szivattyú és motor kombinációjában, amely meghatározza azok működési jellemzőit.
A hidrosztatikus erőátvitel legegyszerűbb formája rögzített térfogatú szivattyút és motort használ (3a. ábra). Bár ez a GTS olcsó, alacsony hatékonysága miatt nem használják. Mivel a szivattyú térfogata fix, úgy kell megtervezni, hogy maximálisan hajtsa a motort sebesség beállítása teljes terhelésnél. Ha nincs szükség maximális sebességre, a szivattyúból származó munkaközeg egy része áthalad a nyomáscsökkentő szelepen, és az energiát hővé alakítja.
3. ábra
Változó lökettérfogatú szivattyú és állandó lökettérfogatú hidraulikus motor használatával hidrosztatikus hajtóműben állandó nyomaték átvitele lehetséges (3b. ábra). A kimeneti nyomaték minden fordulatszámon állandó, mivel csak a folyadéknyomástól és a hidraulikus motor térfogatától függ. A szivattyú áramlásának növelése vagy csökkentése növeli vagy csökkenti a hidraulikus motor fordulatszámát, és ezáltal a hajtás teljesítményét, miközben a nyomaték állandó marad.
Egy állandó térfogatú szivattyúval és állítható hidraulikus motorral felszerelt GTS biztosítja az állandó erőátvitelt (3c. ábra). Mivel a hidraulikus motorba belépő áramlás mennyisége állandó, és a hidraulikus motor térfogata változik a sebesség és a nyomaték fenntartása érdekében, az átvitt teljesítmény állandó. A hidraulikus motor térfogatának csökkentése növeli a forgási sebességet, de csökkenti a nyomatékot és fordítva.
A legsokoldalúbb hidrosztatikus hajtómű a változtatható lökettérfogatú szivattyú és a változtatható lökettérfogatú hidraulikus motor kombinációja (3d. ábra). Elméletileg ez a kialakítás végtelen nyomatékot és sebesség/teljesítmény arányt biztosít. A maximális térfogatú hidraulikus motornál a szivattyú teljesítményének változtatása közvetlenül szabályozza a fordulatszámot és a teljesítményt, miközben a nyomaték állandó marad. A hidraulikus motor térfogatának csökkentése, amikor a szivattyú teljesen szivattyúzott, a motor fordulatszámát a maximumra növeli; A nyomaték fordítottan változik a fordulatszámmal, a teljesítmény állandó marad.
Görbék az ábrán. A 3D illusztrációk két beállítási tartományt mutatnak be. Az 1. tartományban a hidraulikus motor térfogata maximumra van állítva; A szivattyú térfogata nulláról maximumra nő. A nyomaték állandó marad a szivattyú térfogatának növekedésével, de a teljesítmény és a fordulatszám növekszik.
A 2. tartomány akkor kezdődik, amikor a szivattyú eléri a maximális térfogatot, amely állandó marad, miközben a motor térfogata csökken. Ebben a tartományban a fordulatszám növekedésével a nyomaték csökken, de a teljesítmény állandó marad. (Elméletileg a hidraulikus motor fordulatszáma korlátlanul növelhető, de gyakorlati szempontból a dinamika korlátozza.)
Alkalmazási példa
Tegyük fel, hogy 50 N*m hidraulikus motor nyomatékot kell elérni 900 ford./percnél egy fix térfogatú GTS-sel.
A szükséges teljesítmény meghatározása:
P = T × N / 9550Ahol:
P – teljesítmény kW-ban
T – nyomaték N*m,
N – forgási sebesség fordulat/percben.Így P=50*900/9550=4,7 kW
Ha névleges nyomású szivattyút veszünk
100 bar, akkor kiszámíthatjuk az áramlást:
Ahol:
Q – áramlás l/percben
p – nyomás bar-banEnnélfogva:
Q= 600*4,7/100=28 l/perc.
Ezután kiválasztunk egy 31 cm3 térfogatú hidraulikus motort, amely ezzel az adagolással körülbelül 900 ford./perc fordulatszámot biztosít.
Az index.pl?act=PRODUCT&id=495 hidraulikus motor nyomatékképletével ellenőrizzük
A 3. ábra a szivattyú és a motor teljesítmény/nyomaték/fordulatszám jellemzőit mutatja, feltételezve, hogy a szivattyú állandó áramlással működik.A szivattyú áramlása maximális névleges fordulatszámon, és a szivattyú ekkor szállítja az összes olajat a motorhoz állandó sebesség az utolsó. De a terhelés tehetetlensége lehetetlenné teszi az azonnali, azonnali maximális sebességre való gyorsítást, így a szivattyú áramlásának egy része a biztonsági szelepen keresztül távozik. (A 3a ábra szemlélteti a gyorsítás közbeni teljesítményveszteséget.) Ahogy a motor sebessége nő, úgy több áramlást kap a szivattyútól, ill. kevesebb olajatátmegy a biztonsági szelepen. Névleges fordulatszámon az összes olaj áthalad a motoron.
A nyomaték állandó, mert a biztonsági szelep beállítása határozza meg, amely nem változik. A biztonsági szelep teljesítményvesztesége a szivattyú által kifejlesztett teljesítmény és a hidraulikus motor által kapott teljesítmény különbsége.
A görbe alatti terület azt jelenti elvesztette hatalmát amikor a mozgás elkezdődik vagy véget ér. Az alacsony hatékonyság is látható bármely munkasebességet a maximum alatt. A fix lökettérfogatú hidrosztatikus hajtóművek nem ajánlottak olyan hajtásokhoz, amelyek gyakori indítást és leállítást igényelnek, vagy ahol gyakran nincs szükség teljes nyomatékra.
Nyomaték/fordulatszám arány
Elméletileg a hidrosztatikus erőátvitel által leadott maximális teljesítményt az áramlás és a nyomás határozza meg.
Az állandó teljesítményű átviteleknél (fix szivattyú és változó lökettérfogatú motor) azonban az elméleti teljesítményt elosztják a nyomaték/fordulatszám aránnyal, ami meghatározza a teljesítményt. A legnagyobb átviteli teljesítményt az a minimális kimeneti sebesség határozza meg, amelyen ezt a teljesítményt továbbítani kell.
4. ábra
Például ha minimális sebességábrán a teljesítménygörbe A pontja ábrázolja. 4, a maximális teljesítmény fele (és az erőnyomaték maximális), akkor a nyomaték-sebesség aránya 2:1. Maximális teljesítmény az átvihető az elméleti maximum fele.
A maximális felénél kisebb fordulatszámon a nyomaték állandó marad (a maximális érték), de a teljesítmény a sebességgel arányosan csökken. A sebesség az A pontban a kritikus sebesség, és a hidrosztatikus erőátviteli alkatrészek dinamikája határozza meg. Kritikus fordulatszám alatt a teljesítmény lineárisan (állandó nyomaték mellett) nullára csökken nulla fordulatszámon. A kritikus fordulatszám felett a fordulatszám növekedésével csökken a nyomaték, állandó teljesítményt biztosítva.
Zárt hidrosztatikus erőátvitel tervezése.
ábra zárt hidrosztatikus hajtóművek leírásában. 3 csak a paraméterekre koncentráltunk. A gyakorlatban a GTS-nek további funkciókat kell biztosítania.További alkatrészek a szivattyú oldalán.
Vegyünk például egy állandó nyomatékú GST-t, amelyet leggyakrabban változó szivattyúval és rögzített hidraulikus motorral rendelkező szervokormány-rendszerekben használnak (5a. ábra). Mivel az áramkör zárt, a szivattyúból és a motorból származó szivárgások egy leeresztő vezetékben gyűlnek össze (5b. ábra). A kombinált leeresztő áramlás az olajhűtőn keresztül a tartályba áramlik. 40 LE-nél nagyobb teljesítményű hidrosztatikus hajtásba ajánlatos olajhűtőt beépíteni.
A hidrosztatikus erőátvitel egyik legfontosabb eleme zárt típusú a nyomásfokozó szivattyú. Ez a szivattyú általában a fő szivattyúba van beépítve, de külön is telepíthető, és egy szivattyúcsoportot szolgálhat ki.
Helytől függetlenül a nyomásfokozó szivattyú két funkciót lát el. Először is, megakadályozza a főszivattyú kavitációját azáltal, hogy kompenzálja a szivattyú és a motor folyadékszivárgását. Másodszor, biztosítja a tárcsa elmozdulást szabályozó mechanizmusok által megkívánt olajnyomást.
ábrán. Az 5c. ábra az A biztonsági szelepet mutatja, amely korlátozza a nyomásfokozó szivattyú nyomását, amely általában 15-20 bar. Ellenőrizd a szelepeket Az egymás felé szerelt B és C összeköttetést biztosít a pótszivattyú szívóvezetéke és a vezeték között alacsony nyomás.
Rizs. 5
További alkatrészek a hidraulikus motor oldalán.
Egy tipikus zárt típusú GTS-nek két biztonsági szelepet is tartalmaznia kell (D és E az 5d. ábrán). A motorba és a szivattyúba is beépíthetők. Ezek a szelepek azt a funkciót látják el, hogy megvédjék a rendszert a hirtelen terhelésváltozások során fellépő túlterheléstől. Ezek a szelepek is korlátozzák maximális nyomás, megkerülve az áramlást a nagynyomású vezetékről az alacsony nyomású vezetékre, azaz. ugyanazt a funkciót látja el, mint a biztonsági szelep nyitott rendszerekben.
A biztonsági szelepeken kívül a rendszerben van egy „vagy” F szelep is, amely mindig nyomásra kapcsol, így az alacsony nyomású vezetéket a biztonsági szelep G alacsony nyomás. A G szelep a felesleges áramlást a nyomásfokozó szivattyúból a motorházba irányítja, amely azután a leeresztő vezetéken és a hőcserélőn keresztül visszatér a tartályba. Ez elősegíti az intenzívebb olajcserét a munkakör és a tartály között, és hatékonyabban hűti a munkafolyadékot.
Kavitáció szabályozása hidrosztatikus sebességváltókban
A GTS merevsége a folyadék összenyomhatóságától és a rendszerelemek, nevezetesen a csövek és tömlők alkalmasságától függ. Ezeknek az alkatrészeknek a hatása egy rugós akkumulátor hatásához hasonlítható, ha a nyomóvezetékhez pólón keresztül csatlakozna. Kis terhelés hatására az akkumulátorrugó enyhén összenyomódik; nagy terhelés esetén az akkumulátor lényegesen nagyobb kompressziónak van kitéve és több folyadékot. Ezt a pótlólagos folyadékmennyiséget pótszivattyúval kell ellátni.
A kritikus tényező a nyomásképződés sebessége a rendszerben. Ha a nyomás túl gyorsan emelkedik, a nagynyomású oldalon a térfogatnövekedés sebessége (az áramlás összenyomhatósága) meghaladhatja a töltőszivattyú kapacitását, és a főszivattyúban kavitáció lép fel. Talán áramkörök állítható szivattyúkkal és automatikus vezérlés legérzékenyebb a kavitációra. Amikor egy ilyen rendszerben kavitáció lép fel, a nyomás csökken vagy teljesen eltűnik. Az automatikus azt jelenti a vezérlők megpróbálhatnak reagálni, ami instabil rendszert eredményezhet.
Matematikailag a nyomásemelkedés mértéke a következőképpen fejezhető ki:dp/dt =LenniQ cp/V
B e – a rendszer effektív térfogatmodulja, kg/cm2
V – folyadék térfogata a nagynyomású oldalon cm3
Qcp – a nyomásfokozó szivattyú teljesítménye cm3/s-ban
Tegyük fel, hogy a GTS az ábrán. 5 0,6 m-es, 32 mm átmérőjű acélcsővel van összekötve. A szivattyú és a motor térfogatát figyelmen kívül hagyva V körülbelül 480 cm3. Acélcsövekben lévő olaj esetében az effektív térfogati rugalmassági modulus körülbelül 14060 kg/cm2. Feltételezve, hogy a pótszivattyú 2 cm3/sec sebességet ad le, akkor a nyomásemelkedés mértéke:
dp/dt= 14060 × 2/480
= 58 kg/cm2/s.
Most vegyük fontolóra egy 6 m hosszú tömlő rendszer hatását egy háromhuzalos, 32 mm átmérőjű fonattal. A tömlő gyártója B adatot ad meg e körülbelül 5906 kg/cm2.Ennélfogva:
dp/dt= 5906 × 2 / 4800 = 2,4 kg/cm2/s.
Ebből az következik, hogy a nyomásfokozó szivattyú teljesítményének növelése a kavitáció valószínűségének csökkenéséhez vezet. Alternatív megoldásként, ha nem gyakoriak a hirtelen terhelések, a szivattyúvezetékhez hidraulikus akkumulátort is csatlakoztathat. Valójában egyes GTS-gyártók portot készítenek az akkumulátor és a boost áramkör csatlakoztatásához.
Ha a GTS merevsége alacsony, és automatikus vezérléssel van felszerelve, akkor a sebességváltót mindig nulla szivattyúáramlással kell indítani. Ezenkívül korlátozni kell a tárcsa billentési mechanizmusának sebességét, hogy elkerüljük a hirtelen indításokat, amelyek viszont nyomáslökéseket okozhatnak. Egyes GTS gyártók csillapító furatokat biztosítanak simítás céljából.
Így a rendszer merevsége és a nyomásszabályozás fontosabb lehet a nyomásfokozó szivattyú teljesítményének meghatározásában, mint egyszerűen belső szivárgások szivattyúk és hidraulikus motorok.
______________________________________
