Zasada działania przekładni hydrostatycznych (HST) jest prosta: pompa podłączona do głównego napędu wytwarza przepływ napędzający silnik hydrauliczny podłączony do ładunku. Jeśli objętość pompy i silnika jest stała, HTS działa po prostu jak przekładnia, przekazując moc z głównego napędu do obciążenia. Jednak większość przekładni hydrostatycznych wykorzystuje pompy o zmiennej wydajności lub silniki o zmiennej wydajności, lub oba, dzięki czemu można regulować prędkość, moment obrotowy lub moc.
W zależności od konfiguracji przekładnia hydrostatyczna może sterować obciążeniem w dwóch kierunkach (do przodu i do tyłu) z bezstopniową zmianą prędkości pomiędzy dwoma wartościami maksymalnymi przy stałej optymalnej prędkości głównego napędu.
GTS oferuje wiele ważnych zalet w porównaniu z innymi formami przenoszenia mocy.
W zależności od konfiguracji przekładnia hydrostatyczna ma następujące zalety:
- wysokie przenoszenie mocy w małych wymiarach
- mała bezwładność
- działa efektywnie w szerokim zakresie przełożeń momentu obrotowego do prędkości
- utrzymuje kontrolę prędkości (nawet podczas cofania) niezależnie od obciążenia, w granicach konstrukcyjnych
- Precyzyjnie utrzymuje ustawioną prędkość przy mijaniu i hamowaniu ładunków
- mogą przenosić moc z jednego głównego napędu do różnych miejsc, nawet jeśli zmienią się ich położenie i orientacja
- może obsłużyć pełne obciążenie bez uszkodzeń i przy niewielkiej utracie mocy.
- Zerowa prędkość bez dodatkowego blokowania
- zapewnia szybszą reakcję niż przekładnia ręczna lub elektromechaniczna.
Ryc.2
Niezależnie od zadania, przekładnie hydrostatyczne muszą być zaprojektowane tak, aby optymalnie dopasować silnik do obciążenia. Dzięki temu silnik może pracować z najbardziej efektywną prędkością obrotową, a GTS dostosowuje się do warunków pracy. Im lepsze dopasowanie charakterystyk wejściowych i wyjściowych, tym wydajniejszy cały system.Ostatecznie system hydrostatyczny musi być zaprojektowany tak, aby zachować równowagę między wydajnością a produktywnością. Maszyna zaprojektowana z myślą o maksymalnej wydajności (wysokiej wydajności) ma tendencję do powolnego reagowania, co zmniejsza produktywność. Z drugiej strony maszyna o szybkiej reakcji zwykle ma niższą wydajność, ponieważ rezerwa mocy jest dostępna w każdej chwili, nawet gdy nie ma natychmiastowej potrzeby pracy.
Cztery funkcjonalne typy przekładni hydrostatycznych.
Funkcjonalne typy HTS różnią się kombinacją regulowanej lub nieregulowanej pompy i silnika, co decyduje o ich wydajności.
Najprostsza forma przekładni hydrostatycznej wykorzystuje pompę i silnik o stałej wydajności (rysunek 3a). Chociaż ten GTS jest niedrogi, nie jest używany ze względu na niską wydajność. Ponieważ wydatek pompy jest stały, należy go obliczyć, aby napędzał silnik z maksymalną ustawioną prędkością przy pełnym obciążeniu. Gdy maksymalna prędkość nie jest wymagana, część płynu roboczego z pompy przechodzi przez zawór nadmiarowy, przekształcając energię w ciepło.
Ryc.3
Zastosowanie pompy o zmiennej wydajności i silnika o stałej wydajności w przekładni hydrostatycznej może zapewnić przeniesienie stałego momentu obrotowego (rys. 3b). Wyjściowy moment obrotowy jest stały przy dowolnej prędkości, ponieważ zależy tylko od ciśnienia płynu i przemieszczenia silnika. Zwiększanie lub zmniejszanie wydatku pompy zwiększa lub zmniejsza prędkość silnika hydraulicznego, a tym samym moc napędową, podczas gdy moment obrotowy pozostaje stały.
HTS z pompą o stałej wydajności i zmiennym silnikiem hydraulicznym zapewnia stałe przenoszenie mocy (rys. 3c). Ponieważ wielkość przepływu wpływającego do silnika hydraulicznego jest stała, a objętość silnika hydraulicznego zmienia się w celu utrzymania prędkości i momentu obrotowego, przenoszona moc jest stała. Zmniejszenie objętości silnika hydraulicznego zwiększa prędkość obrotową, ale zmniejsza moment obrotowy i odwrotnie.
Najbardziej wszechstronna przekładnia hydrostatyczna to połączenie pompy o zmiennej wydajności i silnika hydraulicznego o zmiennej wydajności (Rysunek 3d). Teoretycznie obwód ten zapewnia nieskończony stosunek momentu obrotowego i prędkości do mocy. Przy maksymalnej głośności silnika hydraulicznego, zmieniając moc pompy, bezpośrednio dostosuj prędkość i moc, podczas gdy moment obrotowy pozostaje stały. Zmniejszenie objętości silnika hydraulicznego przy pełnym przepływie pompy zwiększa prędkość silnika do maksimum; moment obrotowy zmienia się odwrotnie do prędkości, moc pozostaje stała.
Krzywe na ryc. 3d ilustrują dwa zakresy regulacji. W zakresie 1 głośność silnika hydraulicznego jest ustawiona na maksimum; objętość pompy wzrasta od zera do maksimum. Moment obrotowy pozostaje stały wraz ze wzrostem objętości pompy, ale rośnie moc i prędkość.
Pasmo 2 rozpoczyna się, gdy pompa osiąga maksymalną wydajność, która jest utrzymywana na stałym poziomie podczas zmniejszania wydajności silnika. W tym zakresie moment obrotowy maleje wraz ze wzrostem prędkości, ale moc pozostaje stała. (Teoretycznie prędkość silnika hydraulicznego można zwiększyć do nieskończoności, ale z praktycznego punktu widzenia jest to ograniczone dynamiką.)
Przykład zastosowania
Załóżmy, że moment obrotowy silnika hydraulicznego 50 Nm ma zostać osiągnięty przy 900 obr./min przy stałej pojemności skokowej HTS.
Wymagana moc jest określana na podstawie:
P = T × N / 9550Gdzie:
P - moc w kW
T - moment obrotowy N * m,
N to prędkość obrotowa w obrotach na minutę.Zatem P \u003d 50 * 900 / 9550 \u003d 4,7 kW
Jeśli weźmiemy pompę o ciśnieniu nominalnym
100 bar, wtedy możemy obliczyć przepływ:
Gdzie:
Q - przepływ w l / min
p - ciśnienie w barachW konsekwencji:
Q= 600*4,7/100=28 l/min.
Następnie wybieramy silnik hydrauliczny o pojemności 31 cm3, który przy tej prędkości zapewni prędkość około 900 obr./min.
Sprawdzamy według wzoru na moment obrotowy silnika hydraulicznego index.pl?act=PRODUCT&id=495
Rysunek 3 przedstawia charakterystykę mocy/momentu obrotowego/prędkości dla pompy i silnika, przy założeniu, że pompa pracuje ze stałym natężeniem przepływu.Przepływ pompy jest maksymalny przy prędkości znamionowej, a pompa dostarcza cały olej do silnika hydraulicznego przy stałej prędkości tego ostatniego. Ale bezwładność obciążenia uniemożliwia natychmiastowe przyspieszenie do maksymalnej prędkości, tak że część przepływu pompy jest odprowadzana przez zawór nadmiarowy. (Rysunek 3a ilustruje utratę mocy podczas przyspieszania.) Gdy silnik przyspiesza, większy przepływ z pompy wpływa do silnika i mniej oleju wydostaje się przez zawór nadmiarowy. Przy prędkości znamionowej cały olej przepływa przez silnik.
Moment obrotowy jest stały, ponieważ określony przez ustawienie zaworu bezpieczeństwa, które się nie zmienia. Strata mocy na zaworze bezpieczeństwa jest różnicą mocy wytwarzanej przez pompę i mocy dostarczanej do silnika hydraulicznego.
Obszar pod tą krzywą reprezentuje moc traconą w momencie rozpoczęcia lub zakończenia ruchu. Wykazuje również niską sprawność dla dowolnej prędkości roboczej poniżej maksymalnej. Przekładnie hydrostatyczne o stałej pojemności skokowej nie są zalecane do napędów wymagających częstych rozruchów i zatrzymań lub gdy pełny moment obrotowy często nie jest potrzebny.
Stosunek momentu obrotowego do prędkości
Teoretycznie maksymalna moc przenoszona przez przekładnię hydrostatyczną zależy od przepływu i ciśnienia.
Jednak w przekładniach o stałej mocy wyjściowej (pompa o stałej mocy i silnik o zmiennej wydajności) teoretyczna moc jest dzielona przez stosunek momentu obrotowego do prędkości, który określa moc wyjściową. Najwyższa moc nadawania jest określana przez minimalną prędkość wyjściową, z jaką ta moc musi być przesyłana.
Ryc.4
Na przykład, jeśli minimalna prędkość reprezentowana przez punkt A na krzywej mocy na ryc. 4 to połowa mocy maksymalnej (a moment siły jest maksymalny), wtedy stosunek momentu do prędkości wynosi 2:1. Maksymalna moc, jaką można przesłać, wynosi połowę teoretycznego maksimum.
Przy mniej niż połowie prędkości maksymalnej moment obrotowy pozostaje stały (maksymalna wartość), ale moc maleje proporcjonalnie do prędkości. Prędkość w punkcie A jest prędkością krytyczną i jest określona przez dynamikę elementów przekładni hydrostatycznej. Poniżej prędkości krytycznej moc spada liniowo (przy stałym momencie obrotowym) do zera przy zerowych obrotach. Powyżej prędkości krytycznej moment obrotowy zmniejsza się wraz ze wzrostem prędkości, zapewniając stałą moc.
Projekt zamkniętej przekładni hydrostatycznej.
W opisach zamkniętych przekładni hydrostatycznych na ryc. 3 skupiliśmy się tylko na parametrach. W praktyce w OWS powinny być przewidziane dodatkowe funkcje.Dodatkowe elementy po stronie pompy.
Rozważmy na przykład stały moment obrotowy HTS, który jest najczęściej stosowany w układach wspomagania kierownicy ze zmienną pompą i niezmiennym silnikiem hydraulicznym (rys. 5a). Ponieważ obieg jest zamknięty, wycieki z pompy i silnika gromadzą się w jednym przewodzie spustowym (rys. 5b). Połączony strumień spustowy przepływa przez chłodnicę oleju do zbiornika. Chłodnicę oleju w napędzie hydrostatycznym zaleca się instalować przy mocy większej niż 40 KM.
Jednym z najważniejszych elementów zamkniętej przekładni hydrostatycznej jest pompa wspomagająca. Ta pompa jest zwykle wbudowana w główną, ale może być zainstalowana osobno i obsługiwać grupę pomp.
Niezależnie od lokalizacji pompa wspomagająca spełnia dwie funkcje. Po pierwsze, zapobiega kawitacji pompy głównej, kompensując wycieki płynu z pompy i silnika. Po drugie, zapewnia ciśnienie oleju wymagane przez mechanizmy kontroli przemieszczenia tarczy.
na ryc. 5c przedstawia zawór nadmiarowy A, który ogranicza ciśnienie pompy doładowania, które zwykle wynosi 15-20 barów. Zawory zwrotne B i C zainstalowane naprzeciw siebie zapewniają połączenie między przewodem ssącym pompy uzupełniającej a przewodem niskiego ciśnienia.
Ryż. 5
Dodatkowe elementy po stronie silnika hydraulicznego.
Typowy HTS typu zamkniętego powinien również zawierać dwa zawory bezpieczeństwa (D i E na ryc. 5d). Mogą być wbudowane zarówno w silnik, jak i w pompę. Zawory te pełnią funkcję zabezpieczającą układ przed przeciążeniem występującym przy nagłych zmianach obciążenia. Zawory te ograniczają również maksymalne ciśnienie poprzez przekierowanie przepływu z przewodu wysokiego ciśnienia do przewodu niskiego ciśnienia, tj. pełnią taką samą funkcję jak zawór bezpieczeństwa w systemach otwartych.
Oprócz zaworów bezpieczeństwa system posiada zawór „lub” F, który jest zawsze przełączany ciśnieniowo, dzięki czemu łączy przewód niskiego ciśnienia z zaworem bezpieczeństwa niskiego ciśnienia G. Zawór G kieruje nadmiar przepływu pompy zalewowej do obudowy silnika, a następnie przepływ ten przez przewód spustowy i wymiennik ciepła wraca do zbiornika. Przyczynia się to do intensywniejszej wymiany oleju między obwodem roboczym a zbiornikiem, wydajniej chłodząc płyn roboczy.
Kontrola kawitacji w przekładni hydrostatycznej
Sztywność w GTS zależy od ściśliwości płynu i odpowiedniości układu elementów, czyli rur i węży. Działanie tych elementów można porównać do działania akumulatora sprężynowego, gdyby był on podłączony do przewodu odprowadzającego przez trójnik. Przy niewielkim obciążeniu sprężyna akumulatora jest nieco ściśnięta; przy dużych obciążeniach akumulator jest poddawany znacznie większej kompresji i zawiera więcej płynu. Ta dodatkowa objętość płynu musi być dostarczana przez pompę wspomagającą.
Krytycznym czynnikiem jest szybkość narastania ciśnienia w układzie. Jeśli ciśnienie rośnie zbyt szybko, tempo wzrostu objętości po stronie wysokiego ciśnienia (ściśliwość przepływu) może przekroczyć wydajność pompy zasilającej i w pompie głównej dochodzi do kawitacji. Możliwe, że systemy ze zmiennymi pompami i automatycznym sterowaniem są najbardziej wrażliwe na kawitację. Gdy w takim układzie występuje kawitacja, ciśnienie spada lub całkowicie zanika. Automatyczne elementy sterujące mogą próbować reagować, powodując niestabilność systemu.
Matematycznie szybkość wzrostu ciśnienia można wyrazić w następujący sposób:dp/dt =ByćQcp/V
B mi – efektywny moduł objętościowy układu, kg/cm2
V to objętość cieczy po stronie wysokiego ciśnienia cm3
Qcp - wydajność pompy wspomagającej w cm3 / s
Załóżmy, że HTS na ryc. 5 jest połączony z rurą stalową 0,6 m, o średnicy 32 mm. Pomijając objętości pompy i silnika, V wynosi około 480 cm3. Dla oleju w rurze stalowej efektywny moduł objętościowy wynosi około 14060 kg/cm2. Zakładając, że pompa wspomagająca dostarcza 2 cm3/s, tempo wzrostu ciśnienia wynosi:
dp/dt= 14060 × 2/480
= 58kg/cm2/sek.
Rozważmy teraz wpływ systemu z 6 m węża z trójżyłowym oplotem o średnicy 32 mm. Producent węży podaje dane B mi około 5906 kg/cm2.W konsekwencji:
dp/dt\u003d 5906 × 2 / 4800 \u003d 2,4 kg / cm2 / sek.
Wynika z tego, że wzrost wydajności pompy wspomagającej prowadzi do zmniejszenia prawdopodobieństwa wystąpienia kawitacji. Alternatywnie, jeśli nagłe obciążenia nie są częste, do linii wymiany można dodać akumulator hydrauliczny. Rzeczywiście, niektórzy producenci GTS tworzą port do podłączenia akumulatora do obwodu wymiany.
Jeśli sztywność GTS jest niska i jest wyposażony w automatyczne sterowanie, wówczas przekładnię należy zawsze uruchamiać przy zerowym wydatku pompy. Ponadto prędkość mechanizmu przechylania tarczy musi być ograniczona, aby zapobiec gwałtownym rozruchom, które z kolei mogą powodować skoki ciśnienia. Niektórzy producenci GTS dostarczają otwory tłumiące do celów wygładzania.
W związku z tym sztywność układu i kontrola szybkości narastania mogą być ważniejsze przy określaniu wydajności pompy zalewowej niż po prostu wewnętrzne wycieki pompy i silnika.
______________________________________
Przekładnie hydrostatyczne, wykonane według zamkniętego obwodu hydraulicznego, znalazły szerokie zastosowanie w napędach urządzeń specjalnych. Są to głównie maszyny, w których ruch jest jedną z głównych funkcji, np. ładowacze czołowe, spycharki, koparko-ładowarki, kombajny rolnicze,
forwarderów i kombajnów do pozyskiwania drewna.
W układach hydraulicznych takich maszyn regulacja przepływu czynnika roboczego odbywa się w szerokim zakresie zarówno za pomocą pompy, jak i silnika hydraulicznego. Zamknięte obwody hydrauliczne są często wykorzystywane do napędzania elementów roboczych o ruchu obrotowym: betoniarek, platform wiertniczych, wciągarek itp.
Rozważmy typowy strukturalny schemat hydrauliczny maszyny i wybierzmy w nim kontur hydrostatycznego przeniesienia napędu. Istnieje wiele wersji zamkniętych przekładni hydrostatycznych, w których układ hydrauliczny obejmuje pompę o zmiennej wydajności, zwykle tarczę sterującą, oraz silnik hydrauliczny o zmiennej wydajności.
W silnikach hydraulicznych stosuje się głównie tłok promieniowy lub tłok osiowy z nachylonym blokiem cylindrów. Małe maszyny często wykorzystują osiowe silniki tłokowe z tarczą sterującą o stałej wydajności i hydrauliczne maszyny gerotorowe.
Wydatek pompy jest kontrolowany przez proporcjonalny hydrauliczny lub elektrohydrauliczny układ pilotowy lub przez bezpośrednie serwosterowanie. Do automatycznej zmiany parametrów silnika hydraulicznego w zależności od działania zewnętrznego obciążenia w sterowaniu pompą
używane są kontrolery.
Przykładowo regulator mocy w hydrostatycznych przekładniach napędowych pozwala na zwolnienie maszyny bez ingerencji operatora w przypadku wzrostu oporów jazdy, a nawet całkowite zatrzymanie maszyny bez zgaśnięcia silnika.
Regulator ciśnienia zapewnia stały moment obrotowy korpusu roboczego we wszystkich trybach pracy (na przykład siła skrawania obracającego się noża, świdra, wiertnicy itp.). Na żadnym stopniu sterowania pompą i silnikiem hydraulicznym ciśnienie sterujące nie przekracza 2,0-3,0 MPa (20-30 bar).
Ryż. 1. Typowy schemat przekładni hydrostatycznej wyposażenia specjalnego
na ryc. 1 przedstawia typowy schemat hydrostatycznej przekładni napędowej maszyny. Pilotowy układ hydrauliczny (układ sterowania pompą) zawiera zawór proporcjonalny sterowany pedałem przyspieszenia. W rzeczywistości jest to mechanicznie sterowany zawór redukcyjny.
Zasilana jest z pompy pomocniczej układu uzupełniania (uzupełniania) wycieków. W zależności od stopnia wciśnięcia pedału, zawór proporcjonalny reguluje wielkość przepływu pilotowego wpływającego do cylindra (w rzeczywistej konstrukcji tłoka) w celu kontrolowania pochylenia podkładki.
Ciśnienie sterujące pokonuje opór sprężyny cylindra i obraca podkładkę, zmieniając wydajność pompy. W ten sposób operator zmienia prędkość maszyny. Odwrócenie przepływu mocy w układzie hydraulicznym, tj. zmiana kierunku ruchu maszyny odbywa się za pomocą elektromagnesu „A”.
Elektromagnes „B” steruje hydraulicznym regulatorem silnika, który ustawia maksymalne lub minimalne przemieszczenie silnika. W trybie transportowym maszyny ustawiana jest minimalna objętość robocza silnika hydraulicznego, dzięki czemu rozwija on maksymalną prędkość obrotową wału.
W okresie wykonywania przez maszynę operacji elektroenergetycznych ustala się maksymalną objętość roboczą silnika hydraulicznego. W tym przypadku rozwija maksymalny moment obrotowy przy minimalnej prędkości wału.
Po osiągnięciu maksymalnego ciśnienia w obwodzie zasilania 28,5 MPa kaskada sterująca automatycznie zmniejszy kąt myjki do 0° i zabezpieczy pompę oraz cały układ hydrauliczny przed przeciążeniem. Wiele maszyn mobilnych z przekładnią hydrostatyczną podlega surowym wymaganiom.
Muszą one wykazywać dużą prędkość (do 40 km/h) w trybie transportowym oraz pokonywać duże siły oporu podczas wykonywania operacji elektroenergetycznych tj. rozwinąć maksymalną przyczepność. Przykładami są ładowarki kołowe, maszyny rolnicze i leśne.
Hydrostatyczne przekładnie jezdne tych maszyn wykorzystują silniki o regulowanym nachyleniu. Z reguły ta regulacja jest sztafetowa, tj. zapewnia dwie pozycje: maksymalne lub minimalne przemieszczenie silnika hydraulicznego.
Istnieją jednak przekładnie hydrostatyczne, które wymagają proporcjonalnej regulacji przemieszczenia silnika hydraulicznego. Przy maksymalnym skoku moment obrotowy generowany jest przy wysokim ciśnieniu w układzie hydraulicznym.
Ryż. 2. Schemat działania sił w silniku hydraulicznym przy maksymalnej objętości roboczej
na ryc. 2 przedstawia schemat działania sił w silniku hydraulicznym przy maksymalnym przemieszczeniu. Siła hydrauliczna Fg rozkłada się na osiową Fo i promieniową Fр. Siła promieniowa Fr wytwarza moment obrotowy.
Dlatego im większy kąt α (kąt nachylenia bloku cylindrów), tym większa siła Fp (moment obrotowy). Ramię działania siły Fp, równe odległości od osi obrotu wału do punktu styku tłoka w klatce silnika hydraulicznego, pozostaje stałe.
Ryż. 3. Schemat działania sił w silniku hydraulicznym przy przejściu do minimalnej objętości roboczej
Gdy kąt nachylenia bloku cylindrów maleje (kąt α), tj. objętość robocza silnika hydraulicznego dąży do wartości minimalnej, siła Fp, a co za tym idzie moment obrotowy na wale silnika hydraulicznego również maleje. Schemat działania sił w tym przypadku pokazano na ryc. 3.
Charakter zmiany momentu obrotowego dobrze widać z porównania wykresów wektorowych dla każdego kąta nachylenia bloku cylindrów silnika hydraulicznego. Takie sterowanie objętością roboczą silnika hydraulicznego jest szeroko stosowane w napędach hydraulicznych różnych maszyn i urządzeń.
Ryż. 4. Schemat typowego sterowania silnikiem hydraulicznym wciągarki mechanicznej
na ryc. 4 przedstawia schemat typowego sterowania silnikiem hydraulicznym wciągarki mechanicznej. Tutaj kanały A i B są portami roboczymi silnika hydraulicznego.
W zależności od kierunku ruchu przepływu mocy płynu roboczego zapewniają obrót bezpośredni lub odwrotny. W pokazanym położeniu silnik hydrauliczny ma maksymalną pojemność skokową. Objętość robocza silnika hydraulicznego zmienia się po podaniu sygnału sterującego na jego przyłącze X.
Przepływ pilotowy płynu roboczego, przechodzący przez szpulę sterującą, działa na tłok przemieszczenia bloku cylindrów, który obracając się z dużą prędkością, szybko zmienia przemieszczenie silnika hydraulicznego.
Ryż. 5. Charakterystyka sterowania silnikami hydraulicznymi
Na wykresie na ryc. 5 przedstawia charakterystykę sterowania silnikiem hydraulicznym, ma on liniowy charakter funkcji odwrotnej. Często w skomplikowanych maszynach do napędzania korpusów roboczych stosowane są oddzielne obwody hydrauliczne.
Jednocześnie niektóre z nich są wykonane według otwartego obwodu hydraulicznego, inne wymagają zastosowania przekładni hydrostatycznych. Przykładem jest w pełni obracająca się koparka jednonaczyniowa. W nim obrót stołu obrotowego i ruch maszyny zapewniają silniki hydrauliczne z
zespół zaworów.
Strukturalnie skrzynka zaworowa jest zainstalowana bezpośrednio na silniku hydraulicznym. Zasilanie obwodu przekładni hydrostatycznej z pompy hydraulicznej pracującej według otwartego obwodu hydraulicznego realizowane jest za pomocą rozdzielacza hydraulicznego.
Ryż. 6. Schemat obwodu przekładni hydrostatycznej, zasilanej z otwartego układu hydraulicznego
Zapewnia przepływ mocy płynu roboczego do obwodu przekładni hydrostatycznej w kierunku do przodu lub do tyłu. Schemat takiego obwodu hydraulicznego przedstawiono na rys.6.
Tutaj zmiana objętości roboczej silnika hydraulicznego odbywa się za pomocą nurnika sterowanego przez szpulę pilotową. Na suwak pilota może oddziaływać zarówno zewnętrzny sygnał sterujący przesyłany kanałem X, jak i wewnętrzny sygnał sterujący z zaworu rozdzielczego „OR”.
Gdy tylko prąd płynu roboczego zostanie doprowadzony do przewodu ciśnieniowego obwodu hydraulicznego, zawór selektywny „OR” otwiera dostęp sygnału sterującego do czoła szpuli pilotowej i otwierając okna robocze, kieruje część płynu do tłoka napędu bloku cylindrów.
W zależności od wielkości ciśnienia w przewodzie tłocznym przemieszczenie silnika hydraulicznego zmienia się z jego normalnego położenia w kierunku zmniejszenia (wysoka prędkość / niski moment obrotowy) lub zwiększenia (niska prędkość / wysoki moment obrotowy). W ten sposób dyrekcja
ruch.
Jeżeli suwak rozdzielacza siłowo-hydraulicznego przesunął się w przeciwne położenie, zmieni się kierunek ruchu przepływu mocy. Selektywny zawór OR przesunie się do innej pozycji i wyśle sygnał sterujący do suwaka pilota z drugiego przewodu obwodu hydraulicznego. W podobny sposób zostanie przeprowadzona regulacja silnika hydraulicznego.
Oprócz elementów sterujących ten obwód hydrauliczny zawiera dwa połączone zawory (antykawitacyjny i przeciwwstrząsowy) dostrojone do szczytowego ciśnienia 28,0 MPa oraz system wentylacji płynu roboczego przeznaczony do wymuszonego chłodzenia.
Hydraulika, napęd hydrauliczny / Pompy, silniki hydrauliczne / Co to jest przekładnia hydrauliczna
Przekładnia hydrauliczna-zespół urządzeń hydraulicznych umożliwiających podłączenie źródła energii mechanicznej (silnika) z elementami wykonawczymi maszyny (koła samochodu, wrzeciono maszyny itp.). Przekładnia hydrauliczna jest również nazywana przekładnią hydrauliczną. Z reguły w przekładni hydraulicznej energia jest przenoszona przez płyn z pompy do silnika hydraulicznego (turbiny).
W zależności od rodzaju pompy i silnika (turbiny) są przekładnia hydrostatyczna i hydrodynamiczna.
przekładnia hydrostatyczna
Przekładnia hydrostatyczna to wolumetryczny napęd hydrauliczny.
W prezentowanym filmie jako łącze wyjściowe zastosowano translacyjny silnik hydrauliczny. Przekładnia hydrostatyczna wykorzystuje silnik hydrauliczny o ruchu obrotowym, ale zasada działania nadal opiera się na prawie dźwigni hydraulicznej. W obrotowym napędzie hydrostatycznym dostarczany jest płyn roboczy od pompy do silnika. W takim przypadku, w zależności od objętości roboczej maszyn hydraulicznych, może zmieniać się moment obrotowy i częstotliwość obrotów wałów. Przekładnia hydrauliczna posiada wszystkie zalety napędu hydraulicznego: duża przenoszona moc, możliwość realizacji dużych przełożeń, realizacja bezstopniowej regulacji, możliwość przenoszenia mocy na ruchome, ruchome elementy maszyny.
Metody regulacji w przekładni hydrostatycznej
Regulacja prędkości obrotowej wału wyjściowego w przekładni hydraulicznej może być realizowana poprzez zmianę objętości roboczej pompy (sterowanie objętościowe) lub poprzez zamontowanie przepustnicy lub regulatora przepływu (regulacja przepustnicy równoległa i sekwencyjna).
Ilustracja przedstawia przekładnię hydrauliczną z regulacją głośności w zamkniętej pętli.
Przekładnia hydrauliczna w pętli zamkniętej
Przekładnia hydrauliczna może być zrealizowana wg typ zamknięty(obieg zamknięty), w tym przypadku w układzie hydraulicznym nie ma zbiornika hydraulicznego podłączonego do atmosfery.
W układach hydraulicznych typu zamkniętego prędkość obrotową wału silnika hydraulicznego można regulować poprzez zmianę objętości roboczej pompy. Maszyny tłokowe osiowe są najczęściej stosowane jako silniki pomp w przekładniach hydrostatycznych.
Przekładnia hydrauliczna w otwartej pętli
otwarty zwany układem hydraulicznym podłączonym do zbiornika, który komunikuje się z atmosferą, tj. ciśnienie nad swobodną powierzchnią płynu roboczego w zbiorniku jest równe ciśnieniu atmosferycznemu. W przekładniach hydraulicznych typu otwartego istnieje możliwość realizacji regulacji przepustnicy wolumetrycznej, równoległej i sekwencyjnej. Poniższy rysunek przedstawia przekładnię hydrostatyczną w otwartej pętli.
Gdzie stosuje się przekładnie hydrostatyczne?
Przekładnie hydrostatyczne znajdują zastosowanie w maszynach i mechanizmach, w których konieczne jest zrealizowanie przenoszenia dużych mocy, wytworzenie wysokiego momentu obrotowego na wale wyjściowym, przeprowadzenie bezstopniowej regulacji prędkości obrotowej.
Przekładnie hydrostatyczne są szeroko stosowane w sprzęcie mobilnym, drogowo-budowlanym, koparkach, spychaczach, w transporcie kolejowym - w lokomotywach spalinowych i maszynach torowych.
Przekładnia hydrodynamiczna
Przekładnie hydrodynamiczne wykorzystują dynamiczne pompy i turbiny do przenoszenia mocy. Płyn hydrauliczny w przekładniach hydraulicznych jest dostarczany z pompy dynamicznej do turbiny. Najczęściej przekładnia hydrodynamiczna wykorzystuje pompę łopatkową i koła turbiny umieszczone naprzeciw siebie, dzięki czemu płyn przepływa z koła pompy bezpośrednio do koła turbiny, omijając rurociągi. Takie urządzenia, które łączą w sobie koła pompy i turbiny, nazywane są sprzęgłami hydrokinetycznymi i przemiennikami momentu obrotowego, które pomimo pewnych podobnych elementów w konstrukcji mają szereg różnic.
sprzęgło płynowe
przekładnia hydrodynamiczna składająca się z koło pompy i turbiny zainstalowane we wspólnej skrzyni korbowej nazywane są sprzęgło płynowe. Moment na wale wyjściowym sprzęgła hydraulicznego jest równy momentowi na wale wejściowym, to znaczy sprzęgło hydrauliczne nie pozwala na zmianę momentu obrotowego. W przekładni hydraulicznej moc może być przenoszona przez sprzęgło hydrauliczne, które zapewni płynną pracę, płynny wzrost momentu obrotowego i zmniejszenie obciążeń udarowych.
przekładni hydrokinetycznej
Przekładnia hydrodynamiczna, która obejmuje koła pompy, turbiny i reaktora umieszczony w jednej obudowie nazywa się przemiennikiem momentu obrotowego. Dzięki reaktorowi przekładni hydrokinetycznej umożliwia zmianę momentu obrotowego na wale wyjściowym.
Przekładnia hydrodynamiczna w automatycznej skrzyni biegów
Najbardziej znanym przykładem zastosowania przekładni hydraulicznej jest samochodowa automatyczna skrzynia biegów, w którym można zamontować sprzęgło hydrokinetyczne lub przemiennik momentu obrotowego.
Ze względu na wyższą sprawność przemiennika momentu obrotowego (w porównaniu ze sprzęgłem hydrokinetycznym) jest on montowany w większości nowoczesnych samochodów z automatyczną skrzynią biegów.
Stroy-Technika.ru
Maszyny i urządzenia budowlane, informator
Przekładnie hydrostatyczne
Do Kategoria:
mini traktorki
Przekładnie hydrostatyczne
Rozważane konstrukcje przekładni minitraktorów przewidują skokową zmianę ich prędkości i trakcji. Dla pełniejszego wykorzystania możliwości trakcyjnych, zwłaszcza mikrociągników i mikroładowarek, dużym zainteresowaniem cieszy się zastosowanie przekładni bezstopniowych, a przede wszystkim przekładni hydrostatycznych. Takie transmisje mają następujące zalety:
1) duża zwartość przy niewielkiej wadze i gabarytach, co tłumaczy się całkowitym brakiem lub zastosowaniem mniejszej liczby wałów, kół zębatych, sprzęgieł i innych elementów mechanicznych. Pod względem masy na jednostkę mocy przekładnia hydrauliczna miniciągnika jest współmierna i przy wysokich ciśnieniach roboczych przewyższa mechaniczną przekładnię prędkości (8-10 kg/kW dla mechanicznej przekładni prędkości i 6-10 kg/kW do hydraulicznej przekładni minitraktorów);
2) możliwość realizacji dużych przełożeń z regulacją objętościową;
3) mała bezwładność, zapewniająca dobre właściwości dynamiczne maszyn; włączanie i odwracanie ciał roboczych może odbywać się przez ułamek sekundy, co prowadzi do wzrostu wydajności jednostki rolniczej;
4) bezstopniowa regulacja prędkości i prosta automatyzacja sterowania poprawiająca warunki pracy kierowcy;
5) niezależne rozmieszczenie zespołów transmisyjnych, które umożliwia najodpowiedniejsze umieszczenie ich na maszynie: miniciągnik z przekładnią hydrauliczną można ustawić w sposób najbardziej racjonalny pod względem jego przeznaczenia użytkowego;
6) wysokie właściwości ochronne przekładni, tj. niezawodna ochrona przed przeciążeniami silnika głównego i układu napędowego części roboczych dzięki zamontowaniu zaworów bezpieczeństwa i przelewowych.
Wadami przekładni hydrostatycznej są: niższa sprawność niż w przypadku przekładni mechanicznej; wyższe koszty i konieczność stosowania wysokiej jakości płynów roboczych o wysokim stopniu czystości. Jednak zastosowanie ujednoliconych jednostek montażowych (pompy, silniki hydrauliczne, cylindry hydrauliczne itp.), Organizacja ich masowej produkcji przy użyciu nowoczesnej zautomatyzowanej technologii, może obniżyć koszty przekładni hydrostatycznej. W związku z tym obserwuje się obecnie coraz większe przechodzenie do masowej produkcji ciągników z przekładnią hydrostatyczną, a przede wszystkim traktorów ogrodowych, przeznaczonych do współpracy z aktywnymi korpusami roboczymi maszyn rolniczych.
Od ponad 15 lat w przekładniach mikrociągników stosowane są zarówno najprostsze schematy przekładni hydrostatycznych z nieregulowanymi maszynami hydraulicznymi i regulacją prędkości przepustnicy, jak i nowoczesne przekładnie z regulacją objętościową. Pompa zębata o stałej wydajności (zasilanie nieregulowane) jest podłączona bezpośrednio do silnika Diesla mikrotraktora. Jako silnik hydrauliczny, w którym strumień oleju wtryskiwany przez pompę przepływa przez urządzenie sterujące rozdzielające zawory, stosowana jest jednośrubowa (obrotowa) maszyna hydrauliczna oryginalnej konstrukcji. Hydrauliczne maszyny śrubowe wypadają korzystnie w porównaniu z przekładniowymi, ponieważ zapewniają prawie całkowity brak pulsacji przepływu hydraulicznego, są małe przy dużych prędkościach posuwu, a ponadto są ciche w pracy. Śrubowe silniki hydrauliczne do małych
rozmiary są w stanie wytworzyć wysokie momenty obrotowe przy niskich prędkościach i duże prędkości przy niskich obciążeniach. Jednak hydrauliczne maszyny śrubowe nie są obecnie szeroko stosowane ze względu na niską wydajność i wysokie wymagania dotyczące dokładności wykonania.
Silnik hydrauliczny jest zamocowany poprzez dwustopniową przekładnię do tylnej osi mikrotraktora. Skrzynia biegów zapewnia dwa tryby ruchu maszyny: transportowy i roboczy. W każdym z trybów prędkość mikrotraktora można regulować bezstopniowo od 0 do maksimum za pomocą dźwigni, która służy również do cofania maszyny.
Odsuwając dźwignię od położenia neutralnego, mikrotraktor zwiększa prędkość, poruszając się do przodu, podczas skręcania w przeciwnym kierunku zapewniony jest ruch wsteczny.
Gdy dźwignia znajduje się w położeniu neutralnym, olej nie dostaje się do rurociągów, a tym samym do silnika hydraulicznego. Olej jest przesyłany z urządzenia sterującego bezpośrednio do rurociągu, a następnie do chłodnicy oleju, zbiornika oleju z filtrem, a następnie rurociągiem wraca do pompy. Gdy dźwignia znajduje się w położeniu neutralnym, koła napędowe mikrotraktora nie obracają się, ponieważ silnik hydrauliczny jest wyłączony. Gdy dźwignia zostanie obrócona w przeciwnym kierunku, obejście oleju w urządzeniu sterującym zatrzymuje się, a kierunek jego przepływu w rurociągach zostaje odwrócony. Odpowiada to wstecznemu obrotowi silnika hydraulicznego, a co za tym idzie, ruchowi mikrotraktora do tyłu.
W mikrociągnikach Bolens-Husky (Bolens-Husky, USA) do sterowania przekładnią hydrostatyczną służy dwukonsolowy pedał nożny. W tym przypadku naciśnięcie pedału palcem stopy odpowiada ruchowi mikrotraktora do przodu (pozycja P), a pięta - ruchowi do tyłu. Środkowa stała pozycja H jest neutralna, a prędkość maszyny (do przodu i do tyłu) wzrasta wraz ze wzrostem kąta pedału od pozycji neutralnej.
Wygląd tylnego mostu napędowego mikrociągnika Case z otwartą pokrywą dwustopniowej skrzyni biegów, połączonej z przekładnią główną i hamulcem przekładni. Do połączonej skrzyni korbowej tylnej osi po obu stronach zamocowane są obudowy lewej i prawej półosi, na końcach których znajdują się kołnierze mocujące koła. Silnik hydrauliczny jest zainstalowany przed lewą boczną ścianą skrzyni korbowej, której wał wyjściowy jest połączony z wałem wejściowym skrzyni biegów. Na wewnętrznych końcach półosi znajdują się półosiowe koła zębate czołowe z zębami prostymi zazębionymi z zębami przekładni. Pomiędzy zębatkami znajduje się mechanizm blokujący półosie między sobą. Przełączanie trybów pracy przekładni hydrowymiennej (biegów w skrzyni biegów) odbywa się z mechanizmu, który pozwala ustawić albo tryb pracy poprzez włączenie biegów, albo tryb transportowy poprzez włączenie biegów. Podczas wymiany oleju połączona skrzynia korbowa jest opróżniana przez otwór spustowy zamknięty korkiem.
System oparty jest na regulowanej pompie i nieregulowanym silniku hydraulicznym. Pompa i silnik hydrauliczny - typ tłoka osiowego. Pompa dostarcza płyn przez główne rurociągi do silnika hydraulicznego. Ciśnienie w przewodzie spustowym utrzymywane jest przez układ uzupełniania składający się z pompy pomocniczej, filtra, zaworu przelewowego i zaworów zwrotnych. Pompa pobiera płyn ze zbiornika hydraulicznego. Ciśnienie w przewodzie ciśnieniowym jest ograniczane przez zawory bezpieczeństwa. Gdy bieg jest odwrócony, przewód spustowy staje się pod ciśnieniem (i odwrotnie), dlatego instalowane są dwa zawory zwrotne i dwa zawory bezpieczeństwa. Maszyny hydrauliczne osiowo-tłokowe z przenoszeniem równej mocy w porównaniu z innymi maszynami hydraulicznymi są najbardziej kompaktowe; ich ciała robocze mają mały moment bezwładności.
Konstrukcję napędu hydraulicznego i hydraulicznej maszyny osiowo-tłokowej pokazano na ryc. 4.20. Podobna przekładnia hydrauliczna jest instalowana w szczególności w mikroładowarkach Bobket. Olej napędowy mikroładowarki napędza główną i pomocniczą pompę uzupełniającą (pompę pomocniczą można wykonać jako przekładnię). Ciecz z pompy pod ciśnieniem przewodem przepływa przez zawory bezpieczeństwa do silników hydraulicznych,
które poprzez przekładnie redukujące napędzają koła łańcuchowe (nie pokazane na schemacie), a z nich koła napędowe. Pompa uzupełniająca dostarcza płyn ze zbiornika do filtra.
Schematyczny schemat hydrauliczny
Odwracalne osiowe maszyny hydrauliczne tłokowe (silniki do pomp) są dwojakiego rodzaju: z nachyloną tarczą i nachylonym blokiem. Do
Tłoki opierają się o końce tarczy, która może obracać się wokół osi. Przez pół obrotu wału tłok porusza się w jednym kierunku dla pełnego skoku. Płyn roboczy z silników hydraulicznych (przez przewód ssący) dostaje się do cylindrów. Podczas kolejnego półobrotu wału ciecz zostanie wypchnięta przez tłoki do przewodu ciśnieniowego do silników hydraulicznych. Pompa uzupełniająca uzupełnia zebrane w zbiorniku wycieki.
Zmieniając kąt nachylenia tarczy p, zmienia się wydajność pompy przy stałej prędkości obrotowej wału. Gdy tarcza znajduje się w pozycji pionowej, pompa hydrauliczna nie pompuje cieczy (praca jałowa). Kiedy dysk jest przechylony w innym kierunku od pozycji pionowej, kierunek przepływu płynu zmienia się na przeciwny: linia staje się ciśnieniem, a linia staje się ssąca. Mikroładowarka zostaje odwrócona. Równoległe połączenie silników hydraulicznych lewej i prawej strony mikroładowarki z pompą nadaje przekładni właściwości mechanizmu różnicowego, a oddzielne sterowanie pochylonymi tarczami silników hydraulicznych umożliwia zmianę ich prędkości względnej do obrót kół jednej strony w przeciwnym kierunku.
W maszynach z nachylonym blokiem oś obrotu jest nachylona do osi obrotu wału napędowego pod kątem p. Wał i blok obracają się synchronicznie dzięki zastosowaniu przekładni kardana. Skok roboczy tłoka jest proporcjonalny do kąta p. Przy p = 0 skok tłoka wynosi zero. Blok cylindrów jest przechylany przez hydrauliczne serwo.
Odwracalna maszyna hydrauliczna (pompa-silnik) składa się z zespołu pompującego zamontowanego wewnątrz obudowy. Obudowa zamykana jest przednią i tylną pokrywą. Złącza są uszczelnione gumowymi pierścieniami.
Jednostka pompująca maszyny hydraulicznej jest zainstalowana w obudowie i zamocowana za pomocą pierścieni ustalających. Składa się z obracającego się w łożyskach wału napędowego i siedmiu tłoków z korbowodami, bloku cylindrów centrowanego sferycznym rozdzielaczem oraz środkowego sworznia. Tłoki są toczone na korbowodach i instalowane w cylindrach blokowych. Korbowody osadzone są w kulistych gniazdach kołnierza wału napędowego.
Blok cylindrów wraz z centralnym kolcem jest odchylony pod kątem 25 ° w stosunku do osi wału napędowego, dlatego gdy blok i wał napędowy obracają się synchronicznie, tłoki wykonują ruch posuwisto-zwrotny w cylindrach, zasysając i wciskając płyn roboczy przez kanały w dystrybutorze (podczas pracy w trybie pompy). Dystrybutor jest nieruchomy i mocowany względem tylnej pokrywy za pomocą sworznia. Kanały dystrybutora pokrywają się z kanałami pokrywy.
Podczas jednego obrotu wału napędowego każdy tłok wykonuje jeden podwójny skok, podczas gdy tłok wychodzący z bloku zasysa płyn roboczy i wypiera go, poruszając się w przeciwnym kierunku. Ilość cieczy roboczej pompowanej przez pompę (przepływ pompy) zależy od prędkości obrotowej wału napędowego.
Gdy maszyna hydrauliczna pracuje w trybie silnika hydraulicznego, płyn przepływa z układu hydraulicznego przez kanały w pokrywie i rozdzielaczu do komór roboczych bloku cylindrów. Ciśnienie płynu na tłokach jest przenoszone przez korbowody na kołnierz wału napędowego. W miejscu styku korbowodu z wałem powstają osiowe i styczne składowe siły nacisku. Składowa osiowa jest odbierana przez łożyska skośne, a składowa styczna wytwarza moment obrotowy na wale. Moment obrotowy jest proporcjonalny do przemieszczenia i ciśnienia silnika hydraulicznego. Przy zmianie ilości płynu roboczego lub kierunku jego dopływu zmienia się częstotliwość i kierunek obrotów wału silnika hydraulicznego.
Hydrauliczne maszyny osiowo-tłokowe przeznaczone są do wysokich ciśnień nominalnych i maksymalnych (do 32 MPa), dzięki czemu charakteryzują się niską zawartością metalu (do 0,4 kg/kW). Ogólna wydajność jest dość wysoka (do 0,92) i utrzymuje się przy obniżeniu lepkości czynnika roboczego do 10 mm2/s. Wadami maszyn hydraulicznych osiowo-tłokowych są wysokie wymagania dotyczące czystości płynu roboczego i dokładności wykonania grupy cylinder-tłok.
Do Kategoria: – Miniciągniki
Strona główna → Katalog → Artykuły → Forum
www.tm-magazin, ru 7
Ryż. Ryc. 2. Samochód „Elite” zaprojektowany przez V. S. Mironova. 3. Napęd wiodącej pompy hydraulicznej przez wał kardana z silnika
stożki, dzięki czemu przełożenie zmienia się bezstopniowo, co nie miało miejsca w pierwszym rosyjskim samochodzie. To nie wystarczyło naszemu bohaterowi. Postanowił wynaleźć automat, który płynnie zmienia przełożenie skrzyni biegów w zależności od prędkości obrotowej wału korbowego silnika, rezygnując z mechanizmu różnicowego.
Mironov przedstawił ciężko zdobyty pomysł na rysunku (ryc. 1). Zgodnie z jego planem silnik poprzez przegub wielowypustowy i bieg wsteczny (mechanizm, który w razie potrzeby zmienia kierunek obrotów na przeciwny) powinien obracać wał napędowy napędu pasowego. Stałe koło pasowe jest na nim zamocowane, a ruchome koło pasowe porusza się wzdłuż niego. Przy niskich prędkościach obrotowych silnika koła pasowe są rozsuwane, pasek nie dotyka ich i dlatego nie obraca się. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika mechanizm odśrodkowy ściąga razem koła pasowe, ściskając pasek w celu uzyskania większego promienia obrotu. Dzięki temu pasek jest napinany, obraca napędzane koła pasowe, a one obracają koła przez półosie. Napięcie paska przesuwa go między napędzanymi kołami pasowymi o mniejszy promień obrotu, jednocześnie zwiększając odległość między wałkami wariatora. Aby utrzymać napięcie paska, sprężyna przesuwa bieg wsteczny wzdłuż prowadnic. Zmniejsza to przełożenie skrzyni biegów, a prędkość samochodu wzrasta.
Kiedy pomysł nabrał realnych cech, Vladimir przygotował wniosek o wynalazek i wysłał go do Ogólnounijnego Instytutu Badawczego Informacji Patentowej (VNIIPI) Państwowego Komitetu Wynalazków i Odkryć ZSRR, gdzie 29 grudnia 1980 r. wynalazek został zarejestrowany. Wkrótce wydano mu certyfikat praw autorskich nr 937839 „Bezstopniowe przenoszenie mocy do pojazdów”. Mironow musiał przetestować swój wynalazek, w tym celu postanowił zbudować samochód własnymi rękami i na początku 1983 roku stworzył samochód „Wiosna” („TM” nr 8, 1983). W przypadku wariatora bez paska klinowego: po jednym na każde koło._
Dzięki temu, że moment obrotowy jest w przybliżeniu równomiernie rozłożony na koła napędowe, samochód nie wpadł w poślizg. Podczas pokonywania zakrętów pasy lekko się ślizgały, zastępując tym mechanizm różnicowy. Wszystko to pozwoliło kierowcy poczuć
CIESZ SIĘ RUCHEM. Auto szybko przyspieszało, dobrze spisywało się zarówno na asfalcie jak i na polnej drodze, zachwycając konstruktora. Był w nim słaby punkt: paski. Początkowo trzeba było skracać te uzyskiwane od operatorów kombajnów, ale ze względu na łączniki długo nie służyły. Ktoś zasugerował: „Skontaktuj się z producentem”. I co? Udany okazał się wyjazd do fabryki wyrobów gumowych w ukraińskiej miejscowości Biała Cerkiew.
Dyrektor przedsiębiorstwa V.M. Beskpinsky posłuchał i natychmiast kazał wykonać 14 par pasów według zadanego rozmiaru. Zrobili to i to za darmo! Vladimir przywiózł je do domu, zainstalował, coś wyregulował i jeździł bez awarii, regularnie wymieniając oba naraz co 70 tys. Km. Wraz z nimi jeździł wszędzie i brał udział w dziewięciu ogólnounijnych „domowych” wyścigach samochodowych, przejechał w nich ponad 10 tysięcy km. Samochód z silnikiem VAZ-21011 z łatwością utrzymywał stałą prędkość w kolumnie, przyspieszał do 145 km / h, nie wpadał w poślizg na brudnej lub zaśnieżonej drodze. A wszystko to dzięki temu, że się go używało
PRZEKŁADNIA PASOWA KLINOWA.
Mironow chciał, aby jak najwięcej osób mogło skorzystać z jego wynalazku. Jechał nawet „Wiosną” w Moskwie, dyrektor techniczny VAZ V.M. Akoev i główny projektant G. Mirzoev. Podobało mi się! Dzięki temu w 1984 roku w VAZ wykonano prototyp oparty na modelu VAZ-2107. Praca poszła dobrze. Miało to zakończyć testy prototypu i zaprojektować nowy prototyp wraz z przekazaniem Mironowa. Jednak w trakcie prac przygotowawczych Akoev zmarł, a Mir-zoev stracił zainteresowanie nowością. Nie pokazał Vladimirowi raportów z testów,
sylap do urzędnika Przemysłu Motoryzacyjnego I.V. Korovkina i ponownie wysłał go, aby wyjaśnił się Mirzoevowi.
Nie skłonny do przygnębienia, nasz bohater podróżował wszędzie „Wiosną” i odkrywał jej niesamowite właściwości. Tak więc, płynnie zwalniając pedał przyspieszenia, można było zwolnić silnik, zmniejszając prędkość do pięciu, a nawet trzech km / h. A kiedy włączyłeś bieg wsteczny, zwolnił znacznie szybciej. Z tego powodu używał hamulca szczękowego tylko przy niskich prędkościach, aby całkowicie zatrzymać samochód. Po przejechaniu ponad 250 tysięcy km na Vesnie Mironow nie zmienił klocków hamulcowych. Niesamowity fakt dla samochodu.
Naszego bohatera dręczyły inne pomysły. Jeden z nich: napęd na wszystkie koła, zarówno pasowy, jak i hydrauliczny. I zabrał się do tworzenia nowej maszyny, na której chciał samodzielnie przetestować te i inne interesujące go rozwiązania techniczne. Dla niego miał to być samochód eksperymentalny, rodzaj makiety, ale z dobrą charakterystyką prędkościową. Kontynuując codzienną jazdę „Wiosną”, Vladimir w 1990 roku stworzył jednotomowy samochód z pełnym napędem hydraulicznym i nazwał go „Elite” (ryc. 2). Najważniejsze w nim było
BEZSTOPNIOWA PRZEKŁADNIA HYDRO. W Elite silnik z Wołgi GAZ-2410 znajdował się z przodu i uruchamiał pompę hydrauliczną (ryc. 3). Olej krążył w metalowych rurkach o średnicy wewnętrznej 11 mm. Obok kierowcy znajduje się dystrybutor, aw bagażniku odbiornik (rys. 4). Samochód nie posiada sprzęgła, skrzyni biegów, wału napędowego, tylnego mostu i mechanizmu różnicowego. Oszczędność masy - prawie 200 kg.
W środkowym położeniu dźwigni rewersu przepływ oleju jest zablokowany i nie dostaje się on do napędzanych pomp, więc pojazd nie rusza. W pozycji „do przodu” uchwytu rewersera olej dostaje się do pompy przez dozownik i pod ciśnieniem, po przejściu wstecz, do silników hydraulicznych. Wykonawszy w nich pożyteczną pracę,
W hydrostatycznych przekładniach bezstopniowych moment obrotowy i moc z członu napędowego (pompy) do członu napędzanego (silnika hydraulicznego) przenoszone są rurociągami przez ciecz. Moc N, kW przepływu płynu jest określona przez iloczyn wysokości podnoszenia H, m i natężenia przepływu Q, m3/s:
N = HQpg / 1000,
gdzie p jest gęstością cieczy.
Przekładnie hydrostatyczne nie mają wewnętrznego automatyzmu; ACS jest wymagany do zmiany przełożenia. Jednak przekładnia hydrostatyczna nie wymaga mechanizmu odwrotnego. Rewers jest zapewniony przez zmianę podłączenia pompy do linii tłoczenia i powrotu cieczy, co powoduje obracanie się wału silnika w przeciwnym kierunku. W przypadku pompy o zmiennej charakterystyce nie jest potrzebne sprzęgło rozruchowe.
Przekładnie hydrostatyczne (podobnie jak przekładnie elektryczne) mają znacznie szersze możliwości układu w porównaniu do przekładni ciernych i hydrodynamicznych. Mogą być częścią kombinowanej hydromechanicznej skrzyni biegów, gdy są połączone szeregowo lub równolegle z mechaniczną skrzynią biegów. Dodatkowo mogą być częścią zespolonej przekładni hydromechanicznej w przypadku zamontowania silnika hydraulicznego przed przekładnią główną - rys. a (zachowano oś napędową z przekładnią główną, mechanizmem różnicowym, półosiami) lub w dwóch lub we wszystkich kołach zamontowane są silniki hydrauliczne - rys. a (są one uzupełnione przekładniami pełniącymi funkcje przekładni głównej). W każdym razie układ hydrauliczny jest zamknięty i zawiera pompę uzupełniającą, aby utrzymać nadciśnienie w przewodzie powrotnym. Ze względu na straty energii w rurociągach zwykle uważa się za celowe zastosowanie przekładni hydrostatycznej o maksymalnej odległości między pompą a silnikiem hydraulicznym 15 ... 20 m.
Ryż. Schematy przekładni dla pojazdów z przekładnią hydrostatyczną lub elektryczną:
a - podczas używania kół silnikowych; b - przy zastosowaniu osi napędowej; H - pompa; GM - silnik hydrauliczny; G - generator; EM - silnik elektryczny
Obecnie przekładnie hydrostatyczne są stosowane w małych pojazdach amfibijnych, takich jak Jigger i Mule, w pojazdach z aktywną naczepą, w małych seriach ciężkich (do 50 ton) wywrotek oraz w eksperymentalnych autobusach miejskich.
Powszechne stosowanie przekładni hydrostatycznych jest ograniczone głównie przez ich wysoki koszt i niewystarczająco wysoką sprawność (około 80 ... 85%).
Ryż. Schematy maszyn hydraulicznych o wolumetrycznym napędzie hydraulicznym:
a - tłok promieniowy; b - tłok osiowy; e - ekscentryczność; y - kąt nachylenia bloku
Spośród całej gamy wolumetrycznych maszyn hydraulicznych: śrubowych, zębatych, łopatkowych (bramowych), tłokowych - do samochodowych przekładni hydrostatycznych, tłoków promieniowych (ryc. a) i tłoków osiowych (ryc. b) stosuje się głównie maszyny hydrauliczne. Pozwalają na zastosowanie wysokiego ciśnienia roboczego (40…50 MPa) i posiadają możliwość regulacji. Zmiana dopływu (natężenia przepływu) cieczy jest zapewniona dla maszyn hydraulicznych tłokowych promieniowych poprzez zmianę mimośrodowości e, dla maszyn hydraulicznych tłokowych osiowych - kąta y.
Straty w objętościowych maszynach hydraulicznych dzielą się na objętościowe (wycieki) i mechaniczne, te ostatnie obejmują również straty hydrauliczne. Straty w rurociągu dzielą się na straty tarcia (są one proporcjonalne do długości rurociągu i kwadratu prędkości płynu w przepływie turbulentnym) oraz lokalne (rozszerzanie, kurczenie, obrót przepływu).
Przekładnia hydrostatyczna nie była dotychczas stosowana w samochodach osobowych, ponieważ jest droga, a jej sprawność stosunkowo niska. Najczęściej znajduje zastosowanie w maszynach i pojazdach specjalnych. Jednocześnie napęd hydrostatyczny ma wiele możliwości zastosowania; jest szczególnie odpowiedni do elektronicznie sterowanej transmisji.
Zasada przekładni hydrostatycznej polega na tym, że źródło energii mechanicznej, takie jak silnik spalinowy, napędza pompę hydrauliczną, która dostarcza olej do trakcyjnego silnika hydraulicznego. Obie te grupy są połączone rurociągiem wysokiego ciśnienia, w szczególności elastycznym. Upraszcza to konstrukcję maszyny, nie ma potrzeby stosowania wielu kół zębatych, zawiasów, osi, ponieważ obie grupy jednostek mogą być umieszczone niezależnie od siebie. Moc napędu jest określona przez objętość pompy hydraulicznej i silnika hydraulicznego. Zmiana przełożenia w napędzie hydrostatycznym jest bezstopniowa, jego rewers i blokada hydrauliczna bardzo prosta.
W przeciwieństwie do przekładni hydromechanicznej, w której połączenie między zespołem napędowym a przemiennikiem momentu obrotowego jest sztywne, w napędzie hydrostatycznym siły przenoszone są wyłącznie przez ciecz.
Jako przykład działania obu skrzyń biegów rozważ przejazd z nimi samochodem przez fałd terenu (tamę). Podczas wjazdu na tamę pojawia się samochód z przekładnią hydromechaniczną, w wyniku czego przy stałej prędkości prędkość samochodu maleje. Podczas schodzenia ze szczytu tamy silnik zaczyna działać jak hamulec, ale kierunek poślizgu przemiennika momentu obrotowego jest odwrócony, a ponieważ przemiennik momentu obrotowego ma słabe właściwości hamowania w tym kierunku poślizgu, pojazd przyspiesza.
W przekładni hydrostatycznej podczas schodzenia ze szczytu zapory silnik hydrauliczny działa jak pompa, a olej pozostaje w rurociągu łączącym silnik hydrauliczny z pompą. Połączenie obu grup napędowych odbywa się za pomocą płynu pod ciśnieniem, który ma taki sam stopień sztywności, jak sprężystość wałów, sprzęgieł i kół zębatych w konwencjonalnej przekładni mechanicznej. Dlatego nie będzie przyspieszenia samochodu podczas zjazdu z tamy. Przekładnia hydrostatyczna jest szczególnie odpowiednia dla pojazdów terenowych.
Zasada działania napędu hydrostatycznego pokazana jest na rys. 1. Napęd pompy hydraulicznej 3 z silnika spalinowego odbywa się poprzez wał 1 i tarczę skośną, a regulator 2 steruje kątem nachylenia tej podkładki, co zmienia dopływ płynu przez pompę hydrauliczną. W przypadku pokazanym na rys. 1, podkładka jest zamontowana sztywno i prostopadle do osi wału 1, a zamiast niej obudowa pompy 3 w obudowie 4 jest pochylona. Olej jest dostarczany z pompy hydraulicznej rurociągiem 6 do silnika hydraulicznego 5, który ma stałą objętość, iz niego wraca rurociągiem 7 do pompy.
Jeżeli pompa hydrauliczna 3 jest umieszczona współosiowo z wałem 1, to dopływ do nich oleju jest równy zeru iw takim przypadku silnik hydrauliczny jest zablokowany. Jeśli pompa jest pochylona w dół, to dostarcza olej rurociągiem 7 i wraca do pompy rurociągiem 6. Przy stałej prędkości obrotowej wału 1 zapewnianej na przykład przez regulator diesla, prędkość i kierunek jazdy pojazdu reguluje się tylko jednym pokrętłem regulatora.
W napędzie hydrostatycznym można zastosować kilka schematów sterowania:
- pompa i silnik mają nieuregulowane objętości. W tym przypadku mówimy o „wałku hydraulicznym”, przełożenie jest stałe i zależy od stosunku objętości pompy do silnika. Taka skrzynia biegów do użytku w samochodzie jest niedopuszczalna;
- pompa ma regulowaną, a silnik ma nieregulowaną objętość. Ta metoda jest najczęściej stosowana w pojazdach, ponieważ zapewnia duży zakres regulacji przy stosunkowo prostej konstrukcji;
- pompa ma nieregulowaną, a silnik ma regulowaną objętość. Ten schemat jest niedopuszczalny do prowadzenia samochodu, ponieważ nie można go używać do hamowania samochodu przez skrzynię biegów;
- pompa i silnik mają regulowane objętości. Taki schemat zapewnia najlepsze możliwości sterowania, ale jest dość skomplikowany.
Zastosowanie przekładni hydrostatycznej umożliwia regulację mocy wyjściowej do momentu zatrzymania wału wyjściowego. W takim przypadku nawet na stromym zjeździe można zatrzymać samochód, przesuwając pokrętło regulatora do pozycji zerowej. W takim przypadku skrzynia biegów jest blokowana hydraulicznie i nie ma potrzeby stosowania hamulców. Aby przesunąć samochód, wystarczy przesunąć uchwyt do przodu lub do tyłu. Jeżeli w przekładni zastosowano kilka silników hydraulicznych, to poprzez ich odpowiednią regulację można uzyskać realizację pracy mechanizmu różnicowego lub jego zablokowanie.
W przekładni hydrostatycznej brakuje wielu podzespołów, np. skrzyni biegów, sprzęgła, wałów przegubowych z przegubami, przekładni głównej itp. Jest to korzystne z punktu widzenia zmniejszenia masy i kosztów samochodu oraz rekompensuje dość wysoki koszt sprzęt hydrauliczny. Wszystko to dotyczy przede wszystkim pojazdów specjalnych i środków technologicznych. Jednocześnie pod względem oszczędności energii przekładnia hydrostatyczna ma ogromne zalety, na przykład w zastosowaniach autobusowych.
Wspomnieliśmy już powyżej o możliwości magazynowania energii i wynikającym z tego uzysku energii, gdy silnik pracuje ze stałą prędkością obrotową w optymalnej strefie swojej charakterystyki i jego prędkość nie zmienia się przy zmianie biegów lub zmianie prędkości pojazdu. Zwrócono również uwagę, aby masy wirujące połączone z kołami napędowymi były jak najmniejsze. Opowiadali również o zaletach napędu hybrydowego, kiedy maksymalna moc silnika wykorzystywana jest podczas przyspieszania, a także o mocy zmagazynowanej w akumulatorze. Wszystkie te zalety można łatwo zrealizować w napędzie hydrostatycznym, jeśli w jego układzie zostanie umieszczony akumulator wysokiego ciśnienia.
Schemat takiego systemu pokazano na ryc. 2. Napędzana silnikiem 1 pompa o stałej wydajności 2 dostarcza olej do akumulatora 3. Jeśli akumulator jest pełny, regulator ciśnienia 4 wysyła impuls do regulatora elektronicznego 5, aby zatrzymać silnik. Z akumulatora olej pod ciśnieniem jest dostarczany przez centralne urządzenie sterujące 6 do silnika hydraulicznego 7 i jest z niego odprowadzany do zbiornika oleju 8, z którego jest ponownie pobierany przez pompę. Akumulator posiada odgałęzienie 9 przeznaczone do zasilania dodatkowego wyposażenia pojazdu.
W napędzie hydrostatycznym do hamowania pojazdu można wykorzystać odwrotny kierunek przepływu płynu. W tym przypadku silnik hydrauliczny pobiera olej ze zbiornika i dostarcza go pod ciśnieniem do akumulatora. W ten sposób energia hamowania może być magazynowana do dalszego wykorzystania. Wadą wszystkich akumulatorów jest to, że każdy z nich (płynny, bezwładnościowy czy elektryczny) ma ograniczoną pojemność, a jeśli akumulator jest naładowany, nie może już magazynować energii, a jego nadmiar trzeba zrzucić (np. zamienić na ciepło) w taki sam sposób, jak w samochodzie bez magazynu energii. W przypadku napędu hydrostatycznego problem ten rozwiązuje zastosowanie reduktora ciśnienia 10, który przy pełnym napełnieniu akumulatora przepuszcza olej do zbiornika.
W miejskich autobusach wahadłowych, dzięki akumulacji energii hamowania i możliwości ładowania akumulatora płynnego podczas postojów, można było przestawić silnik na niższą moc i jednocześnie zapewnić zachowanie niezbędnych przyspieszeń podczas rozpędzania autobusu. Taki schemat jazdy umożliwia ekonomiczną realizację ruchu w cyklu miejskim, wcześniej opisanego i pokazanego na rys. 6 w artykule.
Napęd hydrostatyczny można wygodnie łączyć z konwencjonalną przekładnią. Jako przykład rozważ kombinowaną skrzynię biegów samochodu. na ryc. Na rys. 3 przedstawiono schemat takiej przekładni z koła zamachowego 1 silnika na przekładnię główną 2. Moment obrotowy jest przykładany przez koła zębate czołowe 3 i 4 do pompy tłokowej 6 o stałej objętości. Przełożenie przekładni cylindrycznej odpowiada przełożeniom IV-V konwencjonalnej manualnej skrzyni biegów. Podczas obracania pompa zaczyna dostarczać olej do hydraulicznego silnika trakcyjnego 9 o regulowanej objętości. Tarcza sterująca 7 silnika hydraulicznego jest połączona z pokrywą 8 obudowy przekładni, a obudowa 9 silnika hydraulicznego jest połączona z wałem napędowym 5 przekładni głównej 2.
Kiedy samochód przyspiesza, hydrauliczny podkładka silnika ma największy kąt nachylenia, a olej pompowany przez pompę wytwarza duży moment na wale. Ponadto na wał działa również moment reakcyjny pompy. W miarę przyspieszania samochodu nachylenie spryskiwacza maleje, a więc moment obrotowy z obudowy silnika hydraulicznego na wale również maleje, jednak wzrasta ciśnienie oleju podawanego przez pompę, a co za tym idzie moment reakcyjny tej pompy również wzrasta.
Gdy kąt nachylenia podkładki spadnie do 0 °, pompa jest blokowana hydraulicznie, a przenoszenie momentu obrotowego z koła zamachowego na główne koło zębate będzie realizowane tylko przez parę kół zębatych; napęd hydrostatyczny zostanie wyłączony. Poprawia to wydajność całej przekładni, ponieważ silnik hydrauliczny i pompa są wyłączone i obracają się w pozycji zablokowanej z wałem ze sprawnością 1. Ponadto znika zużycie i hałas jednostek hydraulicznych. Ten przykład jest jednym z wielu pokazujących możliwości zastosowania napędu hydrostatycznego. Masę i wymiary przekładni hydrostatycznej określa maksymalne ciśnienie płynu, które osiągnęło obecnie 50 MPa.
