У бездротових гідрооб'ємних передачах крутний момент і потужність з ведучої ланки (насоса) на ведене ланка (гідромотор) передається рідиною по трубопроводах. Потужність N, кВт, потоку рідини визначається добутком напору H, м на витрату Q, м3/с:

N = HQpg/1000,
де р – щільність рідини.

Гідрооб'ємні передачі не мають внутрішнього автоматизму, для зміни передавального числа потрібно САУ. Однак для гідрооб'ємної передачі не потрібний механізм реверсу. Задній хід забезпечується зміною з'єднання насоса з лініями нагнітання та повернення рідини, що змушує вал гідромотора обертатися у зворотному напрямку. При регульованому насосі не потрібна муфта початку руху.

Гідрооб'ємні передачі (як і електропередачі), порівняно з фрикційними та гідродинамічними, мають набагато ширші компонувальні можливості. Вони можуть бути частиною комбінованої гідромеханічної коробки при послідовному або паралельному з'єднанні з механічним редуктором. Крім того, вони можуть бути частиною комбінованої гідромеханічної трансмісії, коли встановлений гідромотор перед головною передачею - рис. а (збережено провідний міст з головною передачею, диференціалом, півосями) або у двох або у всіх колесах встановлені гідромотори - рис. а (вони доповнені редукторами, які виконують функції головної передачі). У будь-якому випадку гідросистема є замкненою, причому в неї включений насос підживлення для підтримки надлишкового тиску лінії повернення. Через втрати енергії в трубопроводах зазвичай вважають за доцільне застосування гідрооб'ємної трансмісії при максимальній відстані між насосом і гідромотором 15...20 м.

Мал. Схеми трансмісій автомобілів з гідрооб'ємними або електричними передачами:
а – при використанні мотор-колес; б - під час використання провідного моста; Н – насос; ГМ – гідромотор; Г – генератор; ЕМ – електромотор

В даний час гідрооб'ємні передачі застосовуються на малих автомобілях-амфібіях, наприклад «Джигер» та «Мул», на автомобілях з активними напівпричепами, на невеликих серіях великовантажних (повною масою до 50 т) самоскидів та на досвідчених міських автобусах.

Широке застосування гідрооб'ємних передач стримується в основному їх високою вартістю та недостатньо високим ККД (близько 80...85%).

Мал. Схеми гідромашин об'ємного гідроприводу:
а - радіально-поршневий; б - аксіально-поршневий; е – ексцентриситет; у - кут нахилу блоку

З усього різноманіття об'ємних гідромашин: гвинтових, шестеренних, лопатевих (шиберних), поршневих – для автомобільних гідрооб'ємних передач переважно знаходять застосування радіально-поршневі (рис. а) та аксіально-поршневі (рис. б) гідромашини. Вони дозволяють використовувати високий робочий тиск (40...50 МПа) і можуть бути регульованими. Зміна подачі (витрати) рідини забезпечується у радіально-поршневих гідромашин зміною ексцентриситету е, у аксіально-поршневих - кута.

Втрати в об'ємних гідромашинах ділять на об'ємні (витік) та механічні, до останніх відносять і гідравлічні втрати. Втрати в трубопроводі ділять на втрати тертя (вони пропорційні довжині трубопроводу та квадрату швидкості рідини при турбулентному перебігу) та місцеві (розширення, звуження, поворот потоку).

Гідравлічна трансмісія- сукупність гідравлічних пристроїв, що дозволяють з'єднати джерело механічної енергії (двигун) з виконавчими механізмами машини (колесами автомобіля, шпинделем верстата тощо). Гідротрамісію також називають гідравлічною передачею. Як правило, у гідравлічній трансмісії відбувається передача енергії за допомогою рідини від насоса до гідромотора (турбіні).

У представленому ролику як вихідна ланка використаний гідродвигун поступального руху. У гідростатичній трансмісії використовується гідродвигун обертального руху, але принцип роботи, як і раніше, залишається заснованим на законі. У гідростатичному приводі обертальної дії робоча рідина подається від насоса до двигуна. При цьому в залежності від робочих об'ємів гідромашин можуть змінюватися момент та частота обертання валів. Гідравлічна трансмісіямає всі переваги гідравлічного приводу: високою переданою потужністю, можливістю реалізації великих передавальних чисел, здійснення безступінчастого регулювання, можливістю передачі потужності на рухомі елементи машини, що переміщаються.

Способи регулювання у гідростатичній трансмісії

Регулювання швидкості вихідного валу в гідравлічній трансмісії може здійснювати шляхом зміни обсягу робочого насоса (об'ємне регулювання) або за допомогою установки дроселя або регулятора витрати (паралельне та послідовне дросельне регулювання). На малюнку показана гідротрансмісія з об'ємним регулюванням із замкнутим контуром.

Гідротрансмісія із замкнутим контуром

Гідравлічна трансмісія може бути реалізована по замкнутого типу(закритий контур), у цьому випадку в гідросистемі відсутній гідравлічний бак, з'єднаний з атмосферою.

У гідравлічних системах замкнутого типу регулювання швидкості обертання валу може здійснюватись шляхом зміни робочого об'єму насоса. Як насос-моторів у гідростатичній трансмісії найчастіше використовують .

Гідротрансмісія з відкритим контуром

Відкритоюназивають гідравлічну систему з'єднану з баком, що повідомляється з атмосферою, тобто. тиск над вільною поверхнею робочої рідини в баку дорівнює атмосферному. У гідротрасмісіях відритого типу можливо реалізувати об'ємне, паралельне та послідовне дросельне регулювання. На наступному малюнку показана гідростатична трансмісія з відкритим контуром.

Де використовують гідростатичні трансмісії

Гідростатичні трансмісії використовують у машинах і механізмах, де необхідно реалізувати передачу великих потужностей, створити високий момент на вихідному валу, здійснювати безступінчасте регулювання швидкості.

Гідростатичні трансмісії широко застосовуютьсяу мобільній, дорожньо-будівельній техніці, екскаваторах бульдозерах, на залізничному транспорті – у тепловозах та колійних машинах.

Гідродинамічна трансмісія

У гідродинамічних трансмісіях передачі потужності використовуються і турбіни. Робоча рідина у гідравлічних трансмісіях подається від динамічного насоса до турбіни. Найчастіше в гідродинамічній трансмісії використовуються лопатеві насосне та турбінне колесо, розташовані безпосередньо один навпроти одного, таким чином, що рідина надходить від насосного колеса відразу до турбінного минаючи трубопроводи. Такі пристрої, що об'єднують насосне і турбінне колесо, називаються гідромуфтами і гідротрансформаторами, які не дивлячись на деякі схожі елементи в конструкції мають ряд відмінностей.

Гідромуфта

Гідродинамічна передача, що складається з насосного та турбінного колеса, встановлених у загальному картері називають гідромуфтою. Момент на вихідному валу гідравлічної муфти дорівнює моменту на вхідному валу, тобто гідромуфт не дозволяє змінити крутний момент. У гідравлічній трансмісії передача потужності може здійснюватися через гідравлічну муфту, яка забезпечить плавність ходу, плавне наростання моменту, що крутить, зниження ударних навантажень.

Гідротрансформатор

Гідродинамічна передача, до складу якої входять насосне, турбінне та реакторне колеса, Розміщені в єдиному корпусі називається гідротрансформатором. Завдяки реактору, гідротрасформатордозволяє змінити крутний момент на вихідному валу.

Гідродинамічна передача автоматична коробка передач

Найвідомішим прикладом застосування гідравлічної передачі є автоматична коробка передач автомобіля, В якій може бути встановлені гідромуфта або гідротрансформатор. Через більш високо ККД гідротрансформатора (проти гідромуфтою), він встановлюється на більшість сучасних автомобілів з автоматичною коробкою передач.

НАСОС регульований МОТОР нерегульований

1 – клапан запобіжний насоса підживлення; 2 – Зворотній клапан; 3 – насос підживлення; 4 – сервоциліндр; 5 – вал гідронасосу;
6 – колиска; 7 – сервоклапан; 8 – важіль сервоклапану; 9-фільтр; 10 – бак; 11 – теплообмінник; 12 – вал гідромотора; 13 - упор;
14 – золотник клапанної коробки; 15 – клапан переливний; 16 – Запобіжний клапан високого тиску.

Гідростатична трансмісія ГСТ

Гідростатична трансмісія ГСТ призначена для передачі обертального руху від приводного двигуна до виконавчих органів, наприклад, до ходової частини самохідних машин, з безступінчастим регулюванням частоти та напрямки обертання, з ККД близьким до одиниці. Основний комплект ГСТ складається з регульованого аксіально-поршневого гідронасоса та нерегульованого аксіально-поршневого гідромотора. Вал насоса механічно пов'язують із вихідним валом приводного двигуна, вал двигуна - з виконавчим механізмом. Частота обертання вихідного валу двигуна пропорційна куту відхилення важеля механізму керування (сервоклапан).

Управління гідротрансмісією здійснюється зміною обертів приводного двигуна та зміною положення рукоятки або джойстика, пов'язаного з важелем сервоклапана насоса (механічно, гідравлічно або електрично).

При працюючому приводному двигуні та нейтральному положенні рукоятки керування вал двигуна нерухомий. При зміні положення рукоятки вал двигуна починає обертатися, досягаючи максимальних обертів при максимальному відхиленні рукоятки. Для реверсу необхідно відхилення важеля у зворотний бік від нейтралі.

Функціональна схема ГСТ.

У загальному випадку об'ємний гідропривід на основі ГСТ включає наступні елементи: регульований аксіально-поршневий гідронасос у зборі з насосом підживлення та механізмом пропорційного управління, нерегульований аксіально-поршневий мотор у зборі з клапанною коробкою, фільтр тонкого очищення з вакуумметром, масляний бак для робітників рідини, теплообмінник, трубопроводи та рукави високого тиску (РВД).

Елементи та вузли ГСТ можна розділити на 4 функціональні групи:

1. Основний контур гідравлічного ланцюга ГСТ. Призначення основного контуру гідравлічного ланцюга ГСТ – передача потоку потужності від валу насоса до валу двигуна. В основний контур входять порожнини робочих камер насоса і мотора і лінії високого і низького тиску з робочою рідиною, що перетікає по них. Величина потоку робочої рідини, його напрямок визначаються обертами валу насоса та кутом відхилення важеля механізму пропорційного керування насосом від нейтралі. При відхиленні важеля від нейтрального положення в ту чи іншу сторону під дією сервоциліндрів змінюється кут нахилу похилої шайби (люльки), що визначає напрямок потоку і викликає відповідну зміну робочого об'єму насоса від нуля до поточного значення, при максимальному відхиленні важеля робочий об'єм значення. Робочий об'єм двигуна постійний і дорівнює максимальному об'єму насоса.

2. Лінія всмоктування (підживлення). Призначення лінії всмоктування (підживлення):

· - постачання робочої рідини лінії управління;

· - Поповнення робочої рідини основного контуру для компенсації витоків;

· - охолодження робочої рідини основного контуру за рахунок поповнення рідиною з олійного бака, що пройшла через теплообмінник;

· - Забезпечення мінімального тиску в основному контурі на різних режимах;

· - очищення та покажчик забрудненості робочої рідини;

· - Компенсація коливань обсягу робочої рідини, викликаної температурними змінами.

3. Призначення ліній управління:

· - Передача тиску на виконавчий сервоциліндр повороту люльки.

4. Призначення дренажу:

· - відведення витоків у масляний бак;

· - відведення надлишків робочої рідини;

· - відведення тепла, відведення продуктів зносу і мастило поверхонь деталей гідромашин, що труться;

· - охолодження робочої рідини у теплообміннику.

Робота об'ємного гідроприводу забезпечується автоматично клапанами та золотниками, що знаходяться в насосі, насосі підживлення, коробці клапанного двигуна.

Гідростатична трансмісія - це гідравлічний привід із закритим (замкненим) контуром, до складу якого входять один або кілька гідронасосів та гідромоторів. Призначена для передачі механічної енергії обертання від валу двигуна до виконавчого органу машини, за допомогою безступінчастого регульованого за величиною та напрямом потоку робочої рідини.

Головною перевагою гідростатичної трансмісії є можливість плавної зміни передавального відношення в широкому діапазоні частот обертання, що дозволяє набагато краще використовувати момент двигуна машини, що крутить, в порівнянні зі ступінчастим приводом. Оскільки вихідну частоту обертання можна довести до нуля, можливе плавне розгону машини з місця без застосування зчеплення. Малі швидкості руху особливо потрібні для різних будівельних та сільськогосподарських машин. Навіть значна зміна навантаження не впливає на вихідну частоту обертання, оскільки прослизання у даного типу трансмісії відсутнє.

Великою перевагою гідростатичної трансмісії є простота реверсування, яке забезпечується простою зміною нахилу плити або гідравлічно, зміною потоку робочої рідини. Це дозволяє забезпечити виняткову маневреність транспортного засобу.

Наступна серйозна перевага - спрощення механічного розведення по машині. Це дозволяє отримати виграш у надійності, адже найчастіше при великому навантаженні на машину карданні вали не витримують і доводиться ремонтувати машину. У північних умовах це відбувається ще частіше за низьких температур. За рахунок спрощення механічного розведення вдається також звільнити місце для допоміжного обладнання. Застосування гідростатичної трансмісії може дозволити повністю прибрати вали та мости, замінивши їх насосною установкою та гідромоторами з редукторами, що вбудовуються прямо в колеса. Або, у простішому варіанті, гідромотори можуть бути вбудовані в міст. Зазвичай вдається знизити центр тяжкості машини та більш раціонально розмістити систему охолодження двигуна.

Гідростатична трансмісія дозволяє плавно та надточно регулювати пересування машини або плавно регулювати частоту обертання робочих органів. Використання електропропорційного керування та спеціальних електронних систем дозволяє досягти найбільш оптимального розподілу потужності між приводом та виконавчими механізмами, обмежити навантаження двигуна, знизити витрату палива. Потужність двигуна використовується максимально навіть на найменших швидкостях пересування машини.

Недоліком гідростатичної трансмісії вважатимуться нижчий ККД проти механічної передачею. Однак, порівняно з механічними трансмісіями, що включають коробки передач, гідростатична трансмісія виявляється економічнішою і швидше. Відбувається це тому, що в момент ручного перемикання передач доводиться відпускати і натискати педаль газу. Саме в цей момент двигун витрачає багато потужності, а швидкість машини змінюється ривками. Все це негативно позначається як на швидкості, так і витраті палива. У гідростатичній трансмісії цей процес відбувається плавно і двигун працює в більш економічному режимі, що підвищує довговічність усієї системи.

Найчастіше застосування гідростатичної трансмісії - привід ходу машин на гусеничному ходу, де гідропривід призначений для передачі механічної енергії від приводного двигуна до провідної зірки гусениці, за допомогою регулювання подачі насоса та вихідної потужності тягової за рахунок регулювання гідромотора.