POMPA regolabile MOTORE fisso

1 – valvola di sicurezza pompa booster; 2 – Valvola di ritegno; 3 – pompa di sovralimentazione; 4 - servocilindro; 5 - albero pompa idraulica;
6 - culla; 7 - servovalvola; otto - leva servovalvola; 9- filtro; 10 - serbatoio; 11 - scambiatore di calore; 12 - albero motore idraulico; 13 - enfasi;
14 – bobina scatola valvole; 15 – valvola di troppopieno; 16 – valvola di sicurezza alta pressione.

Trasmissione idrostatica GTS

La trasmissione idrostatica HST è progettata per trasmettere il moto rotatorio dal motore di azionamento agli organi esecutivi, ad esempio al telaio di macchine semoventi, con regolazione continua della frequenza e del senso di rotazione, con un rendimento prossimo all'unità. Il set GST principale è costituito da una pompa idraulica a pistoni assiali regolabile e da un motore idraulico a pistoni assiali non regolato. L'albero della pompa è collegato meccanicamente all'albero di uscita del motore di azionamento, l'albero del motore - all'attuatore. La velocità dell'albero di uscita del motore è proporzionale all'angolo di deflessione della leva del meccanismo di controllo (servovalvola).

La trasmissione idraulica è controllata modificando la velocità del motore di azionamento e modificando la posizione dell'impugnatura o del joystick associato alla leva della servovalvola della pompa (meccanicamente, idraulicamente o elettricamente).

Quando il motore di azionamento è in funzione e la leva di comando è in posizione neutra, l'albero motore è fermo. Quando la posizione della maniglia viene modificata, l'albero motore inizia a ruotare, raggiungendo la massima velocità alla massima flessione della maniglia. Per invertire, la leva deve essere allontanata dal folle.

Schema funzionale del GTS.

In generale, un azionamento idraulico volumetrico basato su HST include i seguenti elementi: un gruppo pompa idraulica a pistoni assiali regolabile con una pompa di reintegro e un meccanismo di controllo proporzionale, un gruppo motore a pistoni assiali non regolato con una scatola valvole, un filtro fine con un vacuometro, serbatoio dell'olio per i liquidi di lavoro, scambiatore di calore, tubazioni e tubi ad alta pressione (HPR).

Gli elementi e i nodi del GTS possono essere suddivisi in 4 gruppi funzionali:

1. Il circuito principale del circuito idraulico HTS. Lo scopo del circuito principale del circuito idraulico HTS è quello di trasferire il flusso di potenza dall'albero della pompa all'albero del motore. Il circuito principale comprende le cavità delle camere di lavoro della pompa e del motore e le linee di alta e bassa pressione attraverso le quali scorre il fluido di lavoro. L'entità del flusso del fluido di lavoro, la sua direzione è determinata dai giri dell'albero della pompa e dall'angolo di deviazione della leva del meccanismo di controllo proporzionale della pompa dal neutro. Quando la leva si discosta dalla posizione neutra in una direzione o nell'altra, sotto l'azione dei servocilindri, cambia l'angolo di inclinazione del piatto oscillante (culla), che determina la direzione del flusso e provoca una corrispondente variazione del volume di lavoro della pompa da zero al valore attuale, con una deviazione massima della leva, il volume di lavoro della pompa raggiunge i suoi valori massimi. Il volume di lavoro del motore è costante e uguale al volume massimo della pompa.

2. Linea di aspirazione (alimentazione). Appuntamento della linea di aspirazione (alimentazione):

· - fornitura di fluido di lavoro alla linea di controllo;

· - rifornimento del fluido di lavoro del circuito principale per compensare le perdite;

· - raffreddamento del fluido di lavoro del circuito principale dovuto al rabbocco con fluido dal serbatoio dell'olio che è passato attraverso lo scambiatore di calore;

· - garantire la pressione minima nel circuito principale in diverse modalità;

· - pulizia e indicatore di contaminazione del fluido di lavoro;

· - compensazione delle fluttuazioni del volume del fluido di lavoro causate dalle variazioni di temperatura.

3. Scopo delle linee di controllo:

· - trasmissione della pressione al servocilindro esecutivo della rotazione della culla.

4. Scopo del drenaggio:

· - rimozione delle perdite al serbatoio dell'olio;

· - rimozione del fluido di lavoro in eccesso;

· - rimozione del calore, rimozione dei prodotti di usura e lubrificazione delle superfici di attrito delle parti della macchina idraulica;

· - raffreddamento del fluido di lavoro nello scambiatore di calore.

Il funzionamento dell'azionamento idraulico volumetrico è fornito automaticamente da valvole e bobine situate nella pompa, pompa di sovralimentazione, scatola motore valvole.

Il principio di funzionamento delle trasmissioni idrostatiche (HST) è semplice: una pompa collegata al motore primo crea un flusso per azionare un motore idraulico collegato al carico. Se i volumi della pompa e del motore sono costanti, l'HTS funge semplicemente da riduttore per trasferire la potenza dal motore primo al carico. Tuttavia, la maggior parte delle trasmissioni idrostatiche utilizza pompe a cilindrata variabile o motori a cilindrata variabile, o entrambi, in modo da poter regolare la velocità, la coppia o la potenza.

A seconda della configurazione, la trasmissione idrostatica può controllare il carico in due direzioni (avanti e indietro) con variazione continua della velocità tra i due massimi a velocità ottimale costante del motore primo.

GTS offre molti importanti vantaggi rispetto ad altre forme di trasmissione di potenza.

A seconda della configurazione, la trasmissione idrostatica presenta i seguenti vantaggi:

• elevata trasmissione di potenza in piccole dimensioni
  • piccola inerzia
  • funziona efficacemente in un'ampia gamma di rapporti coppia/velocità
  • mantiene il controllo della velocità (anche in retromarcia) indipendentemente dal carico, entro i limiti di progetto
  • Mantiene con precisione la velocità impostata sotto i carichi di passaggio e di frenata
  • possono trasferire potenza da un motore primo a luoghi diversi, anche se la loro posizione e orientamento cambiano
  • può gestire il pieno carico senza danni e con poca perdita di potenza.
  • Velocità zero senza blocco aggiuntivo
  • fornisce una risposta più rapida rispetto alla trasmissione manuale o elettromeccanica.
  Esistono due tipi strutturali di trasmissione idrostatica: integrata e separata. Il tipo separato viene utilizzato più spesso, poiché consente di trasferire energia su lunghe distanze e in luoghi difficili da raggiungere. In questo tipo, la pompa è collegata al motore primo, il motore è collegato al carico e la pompa e il motore stessi sono collegati tramite tubi o tubi flessibili ad alta pressione, fig. 2.
  

  

  Fig.2
  Qualunque sia il compito, le trasmissioni idrostatiche devono essere progettate per un abbinamento ottimale tra motore e carico. Ciò consente al motore di funzionare alla velocità più efficiente e al GTS di adattarsi alle condizioni operative. Migliore è la corrispondenza tra le caratteristiche di input e output, più efficiente è l'intero sistema.

  In definitiva, un sistema idrostatico deve essere progettato per trovare un equilibrio tra efficienza e produttività. Una macchina progettata per la massima efficienza (alta efficienza) tende ad avere una risposta lenta che riduce la produttività. Al contrario, una macchina con una risposta rapida ha solitamente un'efficienza inferiore, poiché la riserva di carica è disponibile in qualsiasi momento, anche quando non c'è bisogno immediato di lavoro.

  Quattro tipi funzionali di trasmissioni idrostatiche.

  I tipi funzionali di HTS si differenziano per le combinazioni di pompa e motore regolabili o non regolati, che ne determinano le prestazioni.
  La forma più semplice di trasmissione idrostatica utilizza una pompa a cilindrata fissa e un motore (Figura 3a). Sebbene questo GTS sia economico, non viene utilizzato a causa della bassa efficienza. Poiché la cilindrata della pompa è fissa, deve essere calcolata per azionare il motore alla velocità massima impostata a pieno carico. Quando non è richiesta la velocità massima, parte del fluido di lavoro proveniente dalla pompa passa attraverso la valvola di sicurezza, convertendo l'energia in calore.

  

  Fig.3

  L'uso di una pompa a cilindrata variabile e di un motore a cilindrata fissa in una trasmissione idrostatica può fornire una trasmissione a coppia costante (fig. 3b). La coppia in uscita è costante a qualsiasi velocità in quanto dipende solo dalla pressione del fluido e dalla cilindrata del motore. Aumentando o diminuendo la portata della pompa aumenta o diminuisce la velocità del motore idraulico, e quindi la potenza motrice, mentre la coppia rimane costante.

  Un HTS con una pompa a cilindrata costante e un motore idraulico variabile fornisce una trasmissione di potenza costante (Fig. 3c). Poiché la quantità di flusso che entra nel motore idraulico è costante e il volume del motore idraulico varia per mantenere la velocità e la coppia, la potenza trasmessa è costante. Riducendo il volume del motore idraulico si aumenta la velocità di rotazione, ma si riduce la coppia e viceversa.

  La trasmissione idrostatica più versatile è la combinazione di una pompa a cilindrata variabile e di un motore idraulico a cilindrata variabile (Figura 3d). Teoricamente, questo circuito fornisce rapporti infiniti di coppia e velocità rispetto alla potenza. Con il motore idraulico al massimo volume, variando la potenza della pompa, si regola direttamente la velocità e la potenza mantenendo costante la coppia. Riducendo il volume del motore idraulico a piena portata della pompa, la velocità del motore aumenta al massimo; la coppia varia inversamente alla velocità, la potenza rimane costante.

  Le curve in fig. 3d illustrano due intervalli di regolazione. Nella gamma 1, il volume del motore idraulico è impostato al massimo; il volume della pompa aumenta da zero al massimo. La coppia rimane costante all'aumentare del volume della pompa, ma la potenza e la velocità aumentano.

  La fascia 2 parte quando la pompa raggiunge la sua cilindrata massima, che viene mantenuta costante mentre la cilindrata del motore viene ridotta. In questo intervallo, la coppia diminuisce all'aumentare della velocità, ma la potenza rimane costante. (Teoricamente, la velocità di un motore idraulico può essere aumentata all'infinito, ma da un punto di vista pratico è limitata dalla dinamica.)

  Esempio di applicazione

  Si supponga di raggiungere una coppia del motore idraulico di 50 Nm a 900 giri/min con un HTS a cilindrata fissa.

  La potenza richiesta è determinata da:
  P = T × N / 9550

  Dove:
  P - potenza in kW
  T - coppia N * m,
  N è la velocità di rotazione in giri al minuto.

  Pertanto, P \u003d 50 * 900/9550 \u003d 4,7 kW

  Se prendiamo una pompa con una pressione nominale

  100 bar, allora possiamo calcolare la portata:

  Dove:
  Q - portata in l/min
  p - pressione in bar

  Di conseguenza:

  Q= 600*4,7/100=28 litri/min.

  Quindi selezioniamo un motore idraulico con un volume di 31 cm3, che a questa velocità fornirà una velocità di circa 900 giri / min.

  Controlliamo secondo la formula della coppia del motore idraulico index.pl?act=PRODUCT&id=495
  
  

  

  
  La Figura 3 mostra le caratteristiche di potenza/coppia/velocità della pompa e del motore, supponendo che la pompa funzioni a una portata costante.

  La portata della pompa è massima alla velocità nominale e la pompa invia tutto l'olio al motore idraulico a velocità costante di quest'ultimo. Ma l'inerzia del carico rende impossibile l'accelerazione istantanea alla velocità massima, per cui parte della portata della pompa viene drenata attraverso la valvola di sfioro. (La Figura 3a illustra la perdita di potenza durante l'accelerazione.) Man mano che il motore accelera, più flusso dalla pompa entra nel motore e meno olio fuoriesce dalla valvola di sicurezza. Alla velocità nominale, tutto l'olio passa attraverso il motore.

  La coppia è costante, perché determinato dalla taratura della valvola di sicurezza, che non cambia. La perdita di potenza sulla valvola di sicurezza è la differenza tra la potenza sviluppata dalla pompa e la potenza che arriva al motore idraulico.

  L'area sotto questa curva rappresenta la potenza persa quando il movimento inizia o finisce. Mostra anche una bassa efficienza per qualsiasi velocità operativa al di sotto del massimo. Le trasmissioni idrostatiche a cilindrata fissa non sono consigliate nelle trasmissioni che richiedono avviamenti e arresti frequenti o dove spesso non è necessaria la coppia massima.

  Rapporto coppia/velocità

  Teoricamente, la potenza massima trasmessa da una trasmissione idrostatica è determinata dal flusso e dalla pressione.

  Tuttavia, nelle trasmissioni a potenza costante (pompa non variabile e motore a cilindrata variabile), la potenza teorica viene divisa per il rapporto coppia/velocità, che determina la potenza erogata. La massima potenza di trasmissione è determinata dalla velocità di uscita minima alla quale questa potenza deve essere trasmessa.

  

  Fig.4

  Ad esempio, se la velocità minima rappresentata dal punto A sulla curva di potenza in Fig. 4 è la metà della potenza massima (e il momento della forza è massimo), quindi il rapporto tra momento e velocità è 2: 1. La potenza massima che può essere trasmessa è la metà del massimo teorico.

  A meno della metà della velocità massima, la coppia rimane costante (al suo valore massimo), ma la potenza diminuisce proporzionalmente alla velocità. La velocità nel punto A è la velocità critica ed è determinata dalla dinamica dei componenti della trasmissione idrostatica. Al di sotto della velocità critica, la potenza diminuisce linearmente (a coppia costante) fino a zero a zero giri/min. Al di sopra della velocità critica, la coppia diminuisce all'aumentare della velocità, fornendo una potenza costante.

  Progetto di una trasmissione idrostatica chiusa.
  
  Nelle descrizioni delle trasmissioni idrostatiche chiuse di fig. 3 ci siamo concentrati solo sui parametri. In pratica, nel GTS dovrebbero essere previste funzioni aggiuntive.

  Componenti aggiuntivi lato pompa.

  Si consideri, ad esempio, un HTS a coppia costante, che è più comunemente utilizzato nei sistemi di servosterzo con pompa variabile e motore idraulico non variabile (Fig. 5a). Poiché il circuito è chiuso, le perdite dalla pompa e dal motore vengono raccolte in una linea di scarico (Fig. 5b). Il flusso di scarico combinato scorre attraverso il radiatore dell'olio fino al serbatoio. Si consiglia di installare un radiatore dell'olio in una trasmissione idrostatica con una potenza superiore a 40 CV.
  Uno dei componenti più importanti in una trasmissione idrostatica chiusa è la pompa di sovralimentazione. Questa pompa è solitamente integrata in quella principale, ma può essere installata separatamente e servire un gruppo di pompe.
  Indipendentemente dalla posizione, la pompa booster svolge due funzioni. In primo luogo, previene la cavitazione della pompa principale compensando le perdite di fluido della pompa e del motore. In secondo luogo, fornisce la pressione dell'olio richiesta dai meccanismi di controllo della cilindrata del disco.
  Sulla fig. 5c mostra la valvola di sfioro A che limita la pressione della pompa di sovralimentazione, che tipicamente è di 15-20 bar. Le valvole di ritegno B e C installate una di fronte all'altra forniscono un collegamento tra la linea di aspirazione della pompa di reintegro e la linea di bassa pressione.

  

  Riso. 5

  Componenti aggiuntivi lato motore idraulico.

  Un tipico HTS di tipo chiuso dovrebbe includere anche due valvole di sicurezza (D ed E in Fig. 5d). Possono essere integrati sia nel motore che nella pompa. Queste valvole svolgono la funzione di proteggere l'impianto dai sovraccarichi che si verificano durante gli sbalzi di carico. Queste valvole limitano anche la pressione massima deviando il flusso dalla linea di alta pressione alla linea di bassa pressione, cioè svolgere la stessa funzione di una valvola di sicurezza nei sistemi aperti.

  Oltre alle valvole di sicurezza, l'impianto dispone di una valvola "o" F, sempre pressostatica, che collega la linea di bassa pressione alla valvola di sicurezza di bassa pressione G. La valvola G dirige il flusso in eccesso della pompa di adescamento verso l'alloggiamento del motore, quindi questo flusso attraverso la linea di scarico e lo scambiatore di calore ritorna al serbatoio. Ciò contribuisce a uno scambio d'olio più intenso tra il circuito di lavoro e il serbatoio, raffreddando il fluido di lavoro in modo più efficiente.

  Controllo della cavitazione nella trasmissione idrostatica

  La rigidità in GTS dipende dalla compressibilità del fluido e dall'idoneità del sistema di componenti, vale a dire tubi e tubi flessibili. L'effetto di questi componenti può essere paragonato all'effetto di un accumulatore caricato a molla se fosse collegato alla linea di mandata tramite un raccordo a T. Con un carico leggero, la molla della batteria viene leggermente compressa; sotto carichi pesanti, la batteria è soggetta a una compressione significativamente maggiore e contiene più fluido. Questo volume aggiuntivo di liquido deve essere fornito dalla pompa di sovralimentazione.
  Il fattore critico è il tasso di accumulo di pressione nel sistema. Se la pressione aumenta troppo rapidamente, il tasso di crescita del volume del lato alto (comprimibilità del flusso) può superare la capacità della pompa di carico e si verifica la cavitazione nella pompa principale. È possibile che i sistemi con pompe variabili e controllo automatico siano i più sensibili alla cavitazione. Quando si verifica la cavitazione in un tale sistema, la pressione diminuisce o scompare del tutto. I controlli automatici possono tentare di rispondere, determinando un sistema instabile.
  Matematicamente, il tasso di aumento della pressione può essere espresso come segue:

  dp/dt =EssereQcp/v

  B e – modulo di volume effettivo del sistema, kg/cm2

  V è il volume del liquido sul lato ad alta pressione cm3

  Qcp - prestazioni della pompa booster in cm3 / s

  Supponiamo che l'HTS in Fig. 5 è collegato con un tubo d'acciaio di 0,6 m, diametro 32 mm. Trascurando i volumi della pompa e del motore, V è di circa 480 cm3. Per l'olio in tubo d'acciaio, il modulo di massa effettivo è di circa 14060 kg/cm2. Supponendo che la pompa di sovralimentazione fornisca 2 cm3/s, la velocità di aumento della pressione è:
  dp/dt= 14060 × 2/480
  = 58 kg/cm2/sec.
  Si consideri ora l'effetto di un impianto con 6 m di tubo trecciato a tre fili da 32 mm. Il produttore del tubo fornisce i dati B e circa 5906 kg/cm2.

  Di conseguenza:

  dp/dt\u003d 5906 × 2 / 4800 \u003d 2,4 kg / cm2 / sec.

  Ne consegue che un aumento delle prestazioni della pompa boost porta a una diminuzione della probabilità di cavitazione. In alternativa, se i carichi improvvisi non sono frequenti, è possibile aggiungere un accumulatore idraulico alla linea di scambio. In effetti, alcuni produttori di GTS realizzano una porta per collegare la batteria al circuito di scambio.

  Se la rigidità del GTS è bassa ed è dotata di controllo automatico, allora la trasmissione dovrebbe sempre essere avviata con portata della pompa pari a zero. Inoltre, la velocità del meccanismo di inclinazione del disco deve essere limitata per evitare partenze improvvise, che a loro volta possono causare picchi di pressione. Alcuni produttori di GTS forniscono fori di smorzamento per scopi di levigatura.

  Pertanto, la rigidità del sistema e il controllo della velocità di accumulo possono essere più importanti nel determinare le prestazioni della pompa di adescamento rispetto alle semplici perdite interne della pompa e del motore.

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La trasmissione idrostatica non è stata ancora utilizzata nelle autovetture perché è costosa e la sua efficienza è relativamente bassa. Molto spesso viene utilizzato in macchine e veicoli speciali. Allo stesso tempo, la trasmissione idrostatica ha molte possibilità di applicazione; è particolarmente adatto per la trasmissione a controllo elettronico.

Il principio della trasmissione idrostatica è che una fonte di energia meccanica, come un motore a combustione interna, aziona una pompa idraulica che fornisce olio a un motore idraulico di trazione. Entrambi questi gruppi sono interconnessi da una conduttura ad alta pressione, in particolare flessibile. Ciò semplifica la progettazione della macchina, non è necessario utilizzare molti ingranaggi, cerniere, assi, poiché entrambi i gruppi di unità possono essere posizionati indipendentemente l'uno dall'altro. La potenza motrice è determinata dal volume della pompa idraulica e del motore idraulico. La modifica del rapporto di trasmissione nella trasmissione idrostatica è continua, la sua inversione e il blocco idraulico sono molto semplici.

A differenza di una trasmissione idromeccanica, dove il collegamento tra il gruppo di trazione e il convertitore di coppia è rigido, in una trasmissione idrostatica le forze vengono trasmesse solo attraverso un liquido.

Come esempio del funzionamento di entrambe le trasmissioni, considera di spostare un'auto con loro attraverso una piega del terreno (diga). Entrando nella diga si verifica un'auto con trasmissione idromeccanica, per cui, a velocità costante, la velocità dell'auto diminuisce. Quando si scende dalla cima della diga, il motore inizia ad agire come un freno, ma la direzione di slittamento del convertitore di coppia è invertita e poiché il convertitore di coppia ha scarse proprietà di frenata in questa direzione di slittamento, il veicolo accelera.

In una trasmissione idrostatica, quando si scende dall'alto della diga, il motore idraulico funge da pompa e l'olio rimane nella tubazione che collega il motore idraulico alla pompa. Il collegamento di entrambi i gruppi di trasmissione avviene tramite un fluido in pressione, che ha lo stesso grado di rigidità dell'elasticità di alberi, frizioni e ingranaggi in una trasmissione meccanica convenzionale. Pertanto, non ci sarà alcuna accelerazione dell'auto durante la discesa dalla diga. La trasmissione idrostatica è particolarmente adatta per veicoli fuoristrada.

Il principio della trasmissione idrostatica è mostrato in fig. 1. L'azionamento della pompa idraulica 3 dal motore a combustione interna avviene attraverso l'albero 1 e il piatto oscillante, e il regolatore 2 controlla l'angolo di inclinazione di questa rondella, che modifica l'alimentazione del fluido dalla pompa idraulica. Nel caso mostrato in Fig. 1, la rondella è installata rigidamente e perpendicolarmente all'asse dell'albero 1 e invece di essa, l'alloggiamento della pompa 3 nell'involucro 4 è inclinato. L'olio viene fornito dalla pompa idraulica attraverso la tubazione 6 al motore idraulico 5, che ha un volume costante, e da esso ritorna nuovamente attraverso la tubazione 7 alla pompa.

Se la pompa idraulica 3 è posizionata coassialmente all'albero 1, l'alimentazione dell'olio ad esse è uguale a zero e in questo caso il motore idraulico è bloccato. Se la pompa è inclinata verso il basso, fornisce olio nella tubazione 7 e ritorna alla pompa attraverso la tubazione 6. Con una velocità costante dell'albero 1 fornita, ad esempio, da un regolatore diesel, la velocità e la direzione del veicolo sono controllate con una sola manopola del regolatore.

In una trasmissione idrostatica, è possibile utilizzare diversi schemi di controllo:

• pompa e motore hanno volumi non regolati. In questo caso si parla di "albero idraulico", il rapporto di trasmissione è costante e dipende dal rapporto tra i volumi della pompa e del motore. Una tale trasmissione per l'uso in un'auto è inaccettabile;
• la pompa ha un volume regolabile e il motore ha un volume non regolato. Questo metodo è più spesso utilizzato nei veicoli, poiché fornisce un'ampia gamma di regolazioni con un design relativamente semplice;
• la pompa ha un volume non regolato e il motore ha un volume regolabile. Questo schema è inaccettabile per la guida di un'auto, poiché non può essere utilizzato per frenare l'auto attraverso la trasmissione;
• pompa e motore hanno volumi regolabili. Tale schema offre le migliori possibilità di controllo, ma è piuttosto complesso.

L'uso della trasmissione idrostatica consente di regolare la potenza di uscita fino all'arresto dell'albero di uscita. In questo caso, anche in ripida discesa, è possibile fermare l'auto portando la manopola del regolatore in posizione zero. In questo caso la trasmissione è bloccata idraulicamente e non è necessario azionare i freni. Per spostare l'auto, basta spostare la maniglia in avanti o indietro. Se nella trasmissione vengono utilizzati più motori idraulici, quindi mediante la loro regolazione appropriata, è possibile ottenere l'implementazione del funzionamento del differenziale o il suo blocco.

Una trasmissione idrostatica manca di un numero di unità, ad esempio cambio, frizione, alberi cardanici con cerniere, ingranaggio principale, ecc. Ciò è vantaggioso dal punto di vista della riduzione del peso e del costo dell'auto e compensa il costo piuttosto elevato di attrezzature idrauliche. Tutto quanto sopra, prima di tutto, si riferisce a veicoli speciali e mezzi tecnologici. Allo stesso tempo, in termini di risparmio energetico, la trasmissione idrostatica presenta grandi vantaggi, ad esempio nelle applicazioni bus.

Abbiamo già menzionato sopra la fattibilità dell'accumulo di energia e il conseguente guadagno di energia quando il motore funziona a velocità costante nella zona ottimale della sua caratteristica e la sua velocità non cambia quando si cambia marcia o si cambia velocità del veicolo. È stato inoltre notato che le masse rotanti collegate alle ruote motrici dovrebbero essere le più piccole possibili. Hanno anche parlato dei vantaggi di una trazione ibrida, quando durante l'accelerazione viene utilizzata la massima potenza del motore, nonché la potenza immagazzinata nella batteria. Tutti questi vantaggi possono essere facilmente implementati in una trasmissione idrostatica se nel suo sistema è inserito un accumulatore ad alta pressione.

Uno schema di un tale sistema è mostrato in fig. 2. Azionata dal motore 1, la pompa a cilindrata fissa 2 fornisce olio all'accumulatore 3. Se l'accumulatore è pieno, il regolatore di pressione 4 invia un impulso al regolatore elettronico 5 per arrestare il motore. Dall'accumulatore, l'olio in pressione viene fornito attraverso il dispositivo di controllo centrale 6 al motore idraulico 7 e da esso scaricato nel serbatoio dell'olio 8, dal quale viene nuovamente prelevato dalla pompa. La batteria ha un ramo 9 destinato ad alimentare apparecchiature aggiuntive del veicolo.

In una trasmissione idrostatica, la direzione inversa del flusso del fluido può essere utilizzata per frenare il veicolo. In questo caso il motore idraulico preleva l'olio dal serbatoio e lo fornisce sotto pressione all'accumulatore. In questo modo, l'energia di frenata può essere immagazzinata per un ulteriore utilizzo. Lo svantaggio di tutte le batterie è che ognuna di esse (liquida, inerziale o elettrica) ha una capacità limitata e, se la batteria è carica, non può più immagazzinare energia e il suo eccesso deve essere scaricato (ad esempio, convertito in calore) allo stesso modo di un'auto senza accumulo di energia. Nel caso di una trasmissione idrostatica, questo problema viene risolto utilizzando una valvola riduttrice di pressione 10 che, quando l'accumulatore è pieno, devia l'olio nel serbatoio.

Nelle navette urbane, grazie all'accumulo dell'energia frenante e alla possibilità di caricare un accumulatore di liquido durante le soste, è stato possibile regolare il motore a una potenza inferiore e allo stesso tempo garantire il mantenimento delle necessarie accelerazioni quando l'autobus accelera. Tale schema di guida consente di implementare economicamente il movimento nel ciclo urbano, precedentemente descritto e mostrato in Fig. 6 dell'articolo.

La trasmissione idrostatica può essere convenientemente combinata con la trasmissione convenzionale. Ad esempio, considera la trasmissione combinata di un'auto. Sulla fig. 3 mostra uno schema di tale trasmissione dal volano motore 1 al cambio di trasmissione finale 2. La coppia viene applicata tramite ingranaggi cilindrici 3 e 4 a una pompa a pistoni 6 con un volume costante. Il rapporto di trasmissione dell'ingranaggio cilindrico corrisponde agli ingranaggi IV-V di un cambio manuale convenzionale. Durante la rotazione, la pompa inizia a fornire olio al motore idraulico di trazione 9 con un volume regolabile. Il piatto oscillante 7 del motore idraulico è collegato al coperchio 8 dell'alloggiamento della trasmissione e l'alloggiamento del motore idraulico 9 è collegato all'albero motore 5 della trasmissione finale 2 .

Quando l'auto accelera, la rondella del motore idraulico ha l'angolo di inclinazione maggiore e l'olio pompato dalla pompa crea un grande momento sull'albero. Inoltre, il momento reattivo della pompa agisce anche sull'albero. Man mano che l'auto accelera, la pendenza della rondella diminuisce, quindi diminuisce anche la coppia dall'alloggiamento del motore idraulico sull'albero, tuttavia aumenta la pressione dell'olio fornito dalla pompa e, di conseguenza, anche il momento reattivo di questa pompa aumenta.

Quando l'angolo di inclinazione della rondella scende a 0°, la pompa viene bloccata idraulicamente e la trasmissione della coppia dal volano all'ingranaggio principale verrà effettuata solo da una coppia di ingranaggi; la trasmissione idrostatica verrà disabilitata. Ciò migliora l'efficienza dell'intera trasmissione, in quanto il motore idraulico e la pompa sono disattivati ​​e ruotano in posizione bloccata con l'albero, con un'efficienza pari a uno. Inoltre, l'usura e il rumore delle unità idrauliche scompaiono. Questo esempio è uno dei tanti che mostrano le possibilità di utilizzare una trasmissione idrostatica. La massa e le dimensioni della trasmissione idrostatica sono determinate dalla pressione massima del fluido, che ha ormai raggiunto i 50 MPa.

L'azionamento idraulico GST-90 (Figura 1.4) include unità a stantuffo assiale: una pompa idraulica regolabile con una pompa ad ingranaggi di reintegro e un distributore idraulico; gruppo motore idraulico non regolabile con scatola valvole, filtro fine con vacuometro, tubazioni e tubi flessibili, nonché un serbatoio per il fluido di lavoro.

Lancia 2 La pompa idraulica ruota su due cuscinetti a rulli. Un blocco cilindri è montato sulla scanalatura dell'albero 25 , nei cui fori si muovono gli stantuffi. Ogni stantuffo è collegato tramite una cerniera sferica alla talloniera, che poggia su un supporto posto su un piatto oscillante. 1 . La rondella è collegata all'alloggiamento della pompa idraulica mediante due cuscinetti a rulli e, pertanto, è possibile modificare l'inclinazione della rondella rispetto all'albero della pompa. La variazione dell'angolo della rondella avviene sotto l'azione degli sforzi di uno dei due servocilindri 11 , i cui pistoni sono collegati alla rondella 1 con l'aiuto della trazione.

All'interno dei servocilindri sono presenti molle che agiscono sui pistoni e posizionano la rondella in modo che il supporto situato in essa sia perpendicolare all'albero. Insieme al blocco cilindri, il fondo annesso ruota, scorrendo lungo il distributore montato sul coperchio posteriore. I fori nel distributore e il fondo annesso collegano periodicamente le camere di lavoro del blocco cilindri con le linee che collegano la pompa idraulica con il motore idraulico.

Figura 1.4 - Schema della trasmissione idraulica GTS-90: 1 - lavatrice; 2 - albero di uscita della pompa; 3 - pompa regolabile reversibile; 4 - linea di comando idraulica; 5 - leva di comando; 6 - rocchetto per il controllo della posizione della culla; 7 8 - pompa di reintegro; 9 - valvola di non ritorno; 10 - valvola di sicurezza dell'impianto di reintegro; 11 - servocilindro; 12 - filtro; 13 - vacuometro; 14 - serbatoio idraulico; 15 - scambiatore di calore; 16 - bobina; 17 - valvola di troppopieno; 18 - valvola di massima pressione principale; 19 - linea idraulica a bassa pressione; 20 - linea idraulica ad alta pressione; 21 - linea idraulica di drenaggio; 22 - motore non regolato; 23 - albero uscita motore idraulico; 24 - rondella inclinata del motore idraulico; 25 - blocco cilindri; 26 - spinta di connessione; 27 - tenuta meccanica

Le cerniere sferiche dei pistoni ei talloni che scorrono lungo il supporto sono lubrificati in pressione dal fluido di lavoro.

Il piano interno di ciascuna unità è riempito con un fluido di lavoro ed è un bagno d'olio per i meccanismi che vi operano. Anche le perdite dalle giunzioni dell'unità idraulica entrano in questa cavità.

Una pompa di ricarica è fissata alla superficie dell'estremità posteriore della pompa idraulica 8 tipo di ingranaggio, il cui albero è collegato all'albero della pompa idraulica.

La pompa di reintegro aspira il fluido di lavoro dal serbatoio 14 e lo sottopone:

- nella pompa idraulica attraverso una delle valvole di ritegno;

- al sistema di comando attraverso il distributore idraulico in quantità limitate dal getto.

Sull'alloggiamento della pompa di alimentazione 8 valvola di sicurezza posizionata 10 , che si apre quando la pressione sviluppata dalla pompa aumenta.

valvola idraulica 6 serve a distribuire il flusso del fluido nel sistema di comando, cioè a dirigerlo verso uno dei due servocilindri, in funzione del cambio di posizione della leva 5 o bloccando il fluido nel servocilindro.

Il distributore idraulico è costituito da un corpo, un cassetto con molla di richiamo posto in un bicchiere, una leva di comando con molla di torsione e una leva 5 e due tiri 26 che collegano la bobina alla leva di comando e al piatto oscillante.

Dispositivo motore idraulico 22 simile al dispositivo della pompa. Le differenze principali sono le seguenti: i talloni degli stantuffi scorrono lungo il piatto oscillante quando l'albero ruota 24 , che ha un angolo di inclinazione costante, e quindi non è previsto alcun meccanismo per la sua rotazione con distributore idraulico; invece della pompa di carica, una scatola valvole è fissata alla superficie terminale posteriore del motore idraulico. Una pompa idraulica con un motore idraulico è collegata a due tubazioni (linee pompa idraulica-idromotore). Su una delle linee, il flusso del fluido di lavoro ad alta pressione si sposta dalla pompa idraulica al motore idraulico, sull'altra ritorna a bassa pressione.

L'alloggiamento della scatola valvole contiene due valvole ad alta pressione, una valvola di troppopieno 17 e rocchetto 16 .

Il sistema di reintegro include la pompa di reintegro 8 , nonché inverso 9 , sicurezza 10 e valvole di troppopieno.

Il sistema di reintegro è progettato per fornire al sistema di controllo il fluido di lavoro, garantire la minima pressione nelle linee del motore della pompa idraulica, compensare le perdite nella pompa idraulica e nel motore idraulico, miscelare costantemente il fluido di lavoro circolante nella pompa idraulica e nel sistema idraulico motore con il fluido nel serbatoio e rimuovere il calore dalle parti.

Valvole ad alta pressione 18 proteggere la trasmissione idraulica: dai sovraccarichi, bypassando il fluido di lavoro dalla linea ad alta pressione alla linea a bassa pressione. Poiché ci sono due linee e ciascuna di esse può essere una linea ad alta pressione durante il funzionamento, sono presenti anche due valvole ad alta pressione. valvola di troppopieno 17 deve rilasciare il fluido di lavoro in eccesso dalla linea a bassa pressione, dove viene costantemente fornito dalla pompa di sovralimentazione.

bobina 16 nel pozzetto, collega la valvola di troppopieno alla linea “pompa idraulica-motore idraulico” in cui la pressione sarà minore.

Quando le valvole del sistema di reintegro (sicurezza e troppopieno) vengono attivate, il fluido di lavoro in uscita entra nella cavità interna delle unità, dove, mescolato alle perdite, entra nello scambiatore di calore attraverso le tubazioni di drenaggio 15 e al serbatoio 14 . Grazie al dispositivo di drenaggio, il fluido di lavoro asporta calore dalle parti di sfregamento delle unità idrauliche. Una speciale tenuta meccanica dell'albero impedisce la fuoriuscita del fluido di lavoro dalla cavità interna dell'unità. Il serbatoio funge da serbatoio per il fluido di lavoro, ha al suo interno un setto che lo separa in una cavità di scarico e aspirazione ed è dotato di indicatore di livello.

Filtro sottile 12 con un vacuometro trattiene le particelle estranee. L'elemento filtrante è realizzato in materiale non tessuto. Il grado di contaminazione del filtro è giudicato dalle letture del vacuometro.

Il motore fa ruotare l'albero della pompa idraulica e, di conseguenza, il monoblocco e l'albero della pompa di alimentazione ad esso associati. La pompa di reintegro aspira il fluido di lavoro dal serbatoio attraverso il filtro e lo fornisce alla pompa idraulica.

In assenza di pressione nei servocilindri, le molle situate in essi installano la rondella in modo tale che il piano del supporto (rondella) situato al suo interno sia perpendicolare all'asse dell'albero. In questo caso, quando il monoblocco ruota, i talloni dei pistoni scivoleranno lungo il supporto senza provocare il movimento assiale dei pistoni e la pompa idraulica non invierà fluido di lavoro al motore idraulico.

Da una pompa idraulica regolabile durante il funzionamento, è possibile ottenere un diverso volume di liquido (alimentazione) fornito per giro. Per modificare il flusso della pompa idraulica, è necessario ruotare la leva del distributore idraulico, che è cinematicamente collegata alla rondella e alla bobina. Quest'ultimo, essendosi spostato, indirizzerà il fluido di lavoro proveniente dalla pompa di alimentazione al sistema di controllo in uno dei servocilindri, e il secondo servocilindro sarà collegato alla cavità di scarico. Il pistone del primo servocilindro, sotto l'influenza della pressione del fluido di lavoro, inizierà a muoversi, ruotando la rondella, spostando il pistone nel secondo servocilindro e comprimendo la molla. La rondella, ruotando nella posizione impostata dalla leva del distributore idraulico, sposterà il cassetto fino a riportarlo in posizione neutra (in questa posizione l'uscita del fluido di lavoro dai servocilindri è chiusa dalle fascette del cassetto).

Quando il blocco cilindri ruota, i talloni, scorrendo lungo il supporto inclinato, faranno muovere gli stantuffi in direzione assiale e, di conseguenza, il volume delle camere formate dai fori nel blocco cilindri e gli stantuffi cambierà. Inoltre, metà delle camere aumenterà il proprio volume, l'altra metà diminuirà. Grazie ai fori del fondo annesso e del distributore, queste camere sono a loro volta collegate alle linee “pompa idraulica-idromotore”.

Nella camera, che aumenta il suo volume, il fluido di lavoro proviene dalla linea a bassa pressione, dove viene fornito da una pompa di alimentazione attraverso una delle valvole di ritegno. Da un blocco rotante di cilindri, il fluido di lavoro nelle camere viene trasferito a un'altra linea e forzato in esso da stantuffi, creando un'alta pressione. Attraverso questa linea, il liquido entra nelle camere di lavoro del motore idraulico, dove la sua pressione viene trasferita alle superfici terminali dei pistoni, provocandone il movimento in direzione assiale e, a causa dell'interazione dei talloni dei pistoni con il piatto oscillante, fa ruotare il blocco cilindri. Dopo aver attraversato le camere di lavoro del motore idraulico, il fluido di lavoro uscirà nella linea a bassa pressione, attraverso la quale parte di esso tornerà alla pompa idraulica, e l'eccesso scorrerà attraverso la valvola a spola e di troppopieno nella cavità interna del motore idraulico. Quando l'azionamento idraulico è sovraccarico, l'alta pressione nella linea "pompa idraulica-motore idraulico" può aumentare fino all'apertura della valvola ad alta pressione, che trasferisce il fluido di lavoro dalla linea ad alta pressione alla linea a bassa pressione, bypassando il motore idraulico.

L'azionamento idraulico volumetrico GST-90 consente un cambio continuo del rapporto di trasmissione: per ogni giro dell'albero, il motore idraulico consuma 89 cm 3 di fluido di lavoro (escluse le perdite). La pompa idraulica può produrre una tale quantità di fluido di lavoro in uno o più giri del suo albero motore, a seconda dell'angolo della rondella. Pertanto, modificando il flusso della pompa idraulica, è possibile modificare la velocità delle macchine.

Per cambiare la direzione di movimento della macchina è sufficiente inclinare la rondella nella direzione opposta. Una pompa idraulica reversibile, con la stessa rotazione del suo albero, cambierà la direzione del flusso del fluido di lavoro nelle linee "pompa idraulica-idromotore" in senso opposto (ovvero la linea a bassa pressione diventerà una linea ad alta pressione , e la linea di alta pressione diventerà una linea di bassa). Pertanto, per cambiare la direzione di movimento della macchina, è necessario ruotare la leva della valvola di comando nella direzione opposta (dalla posizione neutra). Se, invece, la forza viene rimossa dalla leva del distributore idraulico, la rondella tornerà in posizione neutra sotto l'azione delle molle, in corrispondenza della quale il piano del supporto situato in essa diventerà perpendicolare all'asse dell'albero. Gli stantuffi non si muoveranno in direzione assiale. La fornitura di fluido di lavoro si interromperà. Il veicolo semovente si fermerà. Nelle linee "pompa idraulica-idromotore" la pressione diventerà la stessa.

La spola nel pozzetto, sotto l'azione delle molle di centraggio, assumerà una posizione neutra, in cui la valvola di troppopieno non sarà collegata a nessuna delle linee. Tutto il fluido fornito dalla pompa di sovralimentazione verrà scaricato attraverso la valvola di sicurezza nella cavità interna della pompa idraulica. Con il movimento uniforme di una macchina semovente nella pompa idraulica e nel motore idraulico, è solo necessario compensare le perdite, quindi una parte significativa del fluido di lavoro fornito dalla pompa di sovralimentazione sarà ridondante e dovrà essere rilasciata attraverso le valvole . Per utilizzare l'eccesso di questo liquido per la rimozione del calore, il liquido riscaldato che è passato attraverso il motore idraulico viene rilasciato attraverso le valvole e il liquido raffreddato viene rilasciato dal serbatoio. A tale scopo, la valvola di troppopieno del sistema di alimentazione, situata nel pozzetto del motore idraulico, è regolata su una pressione leggermente inferiore rispetto alla valvola di sicurezza sull'alloggiamento della pompa di alimentazione. Per questo motivo, se la pressione nel sistema di reintegro viene superata, la valvola di troppopieno si aprirà e rilascerà il liquido riscaldato che è uscito dal motore idraulico. Inoltre, il liquido proveniente dalla valvola entra nella cavità interna dell'unità, da dove viene inviato attraverso le tubazioni di drenaggio attraverso lo scambiatore di calore al serbatoio.

Molte macchine e meccanismi moderni utilizzano una nuova trasmissione idrostatica. Indubbiamente, è installato nei modelli più costosi di mini trattori e, poiché non è necessario cambiare marcia, può essere definito automatico.

Tale trasmissione differisce da una trasmissione manuale in quanto non ha ingranaggi, ma utilizza invece un'attrezzatura idraulica, che consiste in una pompa idraulica e un motore idraulico a cilindrata variabile.

Tale trasmissione è controllata da un pedale e la frizione in un tale trattore serve per accendere l'albero della presa di forza. Prima di avviare il motore, controllare il freno premendolo, quindi premere la frizione e portare la presa di forza in folle. Successivamente, gira la chiave e avvia il trattore.

La direzione del movimento è invertita, posiziona la leva della retromarcia in avanti, premi il pedale dell'acceleratore e andiamo. Più forte premiamo il pedale, più veloce andiamo. Se si rilascia il pedale, il trattore si ferma. Se la velocità non è sufficiente, allora è necessario aumentare il gas, con un'apposita leva.