Trasmissione idraulica- un insieme di dispositivi idraulici che consentono di collegare una fonte di energia meccanica (motore) con gli attuatori della macchina (ruote di un'auto, mandrino della macchina, ecc.). La trasmissione idraulica è anche chiamata trasmissione idraulica. Di norma, in una trasmissione idraulica, l'energia viene trasferita attraverso un fluido da una pompa a un motore idraulico (turbina).

Nel video presentato, un motore idraulico di traslazione viene utilizzato come collegamento di uscita. La trasmissione idrostatica utilizza un motore idraulico a moto rotatorio, ma il principio di funzionamento è ancora basato sulla legge. In una trasmissione idrostatica rotativa, viene fornito il fluido di lavoro dalla pompa al motore. In questo caso, a seconda dei volumi di lavoro delle macchine idrauliche, la coppia e la frequenza di rotazione degli alberi possono variare. Trasmissione idraulica presenta tutti i vantaggi di un azionamento idraulico: elevata potenza trasmessa, possibilità di implementare rapporti di trasmissione elevati, implementazione della regolazione continua, possibilità di trasferire potenza agli elementi mobili e mobili della macchina.

Metodi di regolazione nella trasmissione idrostatica

Il controllo della velocità dell'albero di uscita nella trasmissione idraulica può essere effettuato modificando il volume della pompa di lavoro (controllo volumetrico) o installando un acceleratore o un regolatore di flusso (controllo dell'acceleratore parallelo e sequenziale). L'illustrazione mostra una trasmissione idraulica con controllo del volume a circuito chiuso.

Trasmissione idraulica a circuito chiuso

La trasmissione idraulica può essere realizzata secondo tipo chiuso(circuito chiuso), in questo caso non è presente alcun serbatoio idraulico collegato all'atmosfera nell'impianto idraulico.

Nei sistemi idraulici di tipo chiuso, la velocità di rotazione dell'albero può essere controllata modificando il volume di lavoro della pompa. Molto spesso utilizzati come motori per pompe nella trasmissione idrostatica.

Trasmissione idraulica a circuito aperto

aprire chiamato un sistema idraulico collegato a un serbatoio che comunica con l'atmosfera, cioè la pressione sopra la superficie libera del fluido di lavoro nel serbatoio è uguale alla pressione atmosferica. Nelle trasmissioni idrauliche di tipo aperto, è possibile implementare il controllo dell'acceleratore volumetrico, parallelo e sequenziale. La figura seguente mostra una trasmissione idrostatica ad anello aperto.

Dove vengono utilizzate le trasmissioni idrostatiche?

Le trasmissioni idrostatiche sono utilizzate in macchine e meccanismi dove è necessario realizzare la trasmissione di grandi potenze, creare una coppia elevata sull'albero di uscita, effettuare il controllo continuo della velocità.

Le trasmissioni idrostatiche sono ampiamente utilizzate in macchine mobili, per costruzioni stradali, escavatori, bulldozer, nel trasporto ferroviario - in locomotive diesel e macchine cingolate.

Trasmissione idrodinamica

Le trasmissioni idrodinamiche utilizzano anche turbine per trasmettere potenza. Il fluido idraulico nelle trasmissioni idrauliche viene fornito dalla pompa dinamica alla turbina. Molto spesso, la trasmissione idrodinamica utilizza la pompa a palette e le ruote della turbina posizionate direttamente l'una di fronte all'altra, in modo che il fluido scorra dalla ruota della pompa direttamente alla ruota della turbina, bypassando le tubazioni. Tali dispositivi che combinano la pompa e le ruote della turbina sono chiamati giunti idraulici e convertitori di coppia, che, nonostante alcuni elementi simili nel design, presentano una serie di differenze.

accoppiamento fluido

trasmissione idrodinamica composta da pompa e girante della turbina sono chiamati installati in un carter comune accoppiamento fluido. Il momento sull'albero di uscita della frizione idraulica è uguale al momento sull'albero di ingresso, ovvero la frizione idraulica non consente di modificare la coppia. In una trasmissione idraulica, la potenza può essere trasmessa attraverso una frizione idraulica, che fornirà un funzionamento regolare, un aumento graduale della coppia e una riduzione dei carichi d'urto.

convertitore di coppia

Trasmissione idrodinamica, che include ruote di pompe, turbine e reattori posto in un unico alloggiamento è chiamato convertitore di coppia. Grazie al reattore convertitore di coppia consente di modificare la coppia sull'albero di uscita.

Trasmissione idrodinamica in una trasmissione automatica

L'esempio più famoso di applicazione della trasmissione idraulica è cambio automatico dell'auto, in cui è possibile installare un giunto idraulico o un convertitore di coppia. A causa della maggiore efficienza del convertitore di coppia (rispetto al giunto idraulico), è installato sulla maggior parte delle auto moderne con cambio automatico.

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 della maniglia 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.

L'azionamento idraulico GST-90 (Figura 1.4) include unità a stantuffo assiale: una pompa idraulica regolabile con una pompa ad ingranaggi di compensazione 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 collegato 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 principale di sicurezza alta pressione; 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.

La trasmissione idrostatica è una trasmissione idraulica a circuito chiuso (chiuso), che comprende una o più pompe idrauliche e motori idraulici. Progettato per trasferire l'energia meccanica di rotazione dall'albero motore al corpo esecutivo della macchina, mediante un flusso continuo del fluido di lavoro regolato in grandezza e direzione.

Il vantaggio principale della trasmissione idrostatica è la capacità di cambiare agevolmente il rapporto di trasmissione su un'ampia gamma di velocità, il che consente un utilizzo molto migliore della coppia del motore della macchina rispetto a una trasmissione a gradini. Poiché la velocità di uscita può essere portata a zero, è possibile un'accelerazione graduale della macchina da fermo senza l'uso della frizione. Le basse velocità sono particolarmente necessarie per varie macchine edili e agricole. Anche una variazione significativa del carico non influisce sulla velocità di uscita, poiché in questo tipo di trasmissione non c'è slittamento.

Il grande vantaggio della trasmissione idrostatica è la facilità di inversione, che è fornita da un semplice cambiamento nell'inclinazione della piastra o idraulicamente, cambiando il flusso del fluido di lavoro. Ciò consente un'eccezionale manovrabilità del veicolo.

Il prossimo grande vantaggio è la semplificazione del cablaggio meccanico intorno alla macchina. Questo ti permette di ottenere un guadagno in affidabilità, perché spesso, con un carico pesante sulla macchina, gli alberi cardanici non reggono e devi riparare la macchina. Nelle condizioni settentrionali, ciò si verifica ancora più spesso a basse temperature. Semplificando il cablaggio meccanico, è anche possibile liberare spazio per apparecchiature ausiliarie. L'utilizzo di una trasmissione idrostatica può consentire di rimuovere completamente gli alberi ei ponti, sostituendoli con un gruppo pompante e motori idraulici con riduttori incorporati direttamente nelle ruote. Oppure, in una versione più semplice, i motori idraulici possono essere integrati nel ponte. Solitamente è possibile abbassare il baricentro della macchina e posizionare più razionalmente il sistema di raffreddamento del motore.

La trasmissione idrostatica consente di regolare in modo fluido e ultra preciso il movimento della macchina o di regolare uniformemente la velocità dei corpi di lavoro. L'utilizzo del controllo elettroproporzionale e di speciali sistemi elettronici consente di ottenere la distribuzione ottimale della potenza tra la trasmissione e gli attuatori, limitando il carico del motore e riducendo il consumo di carburante. La potenza del motore viene sfruttata al massimo anche ai regimi più bassi della macchina.

Lo svantaggio della trasmissione idrostatica può essere considerato un'efficienza inferiore rispetto a una trasmissione meccanica. Tuttavia, rispetto alle trasmissioni meccaniche che includono riduttori, la trasmissione idrostatica è più economica e veloce. Ciò accade perché al momento del cambio manuale è necessario rilasciare e premere il pedale dell'acceleratore. È in questo momento che il motore consuma molta potenza e la velocità dell'auto cambia a scatti. Tutto ciò influisce negativamente sia sulla velocità che sul consumo di carburante. In una trasmissione idrostatica, questo processo è fluido e il motore funziona in modo più economico, il che aumenta la durata dell'intero sistema.

L'applicazione più comune di una trasmissione idrostatica è nella propulsione di macchine cingolate, dove la trasmissione idraulica è progettata per trasferire la potenza meccanica dal motore di azionamento alla ruota dentata del cingolo, controllando il flusso della pompa e la potenza di trazione erogata controllando il motore idraulico .

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.