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 такі елементи: регульований аксіально-поршневий гідронасос у зборі з насосом підживлення і механізмом пропорційного управління, нерегульований аксіально-поршневий мотор у зборі з клапанною коробкою, фільтр тонкого очищення з вакуумметром, масляний бак для робочих 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.

Принцип дії гідростатичних трансмісій (ГСТ) простий: насос, підключений до первинного двигуна, створює потік для гідравлічного приводу мотора, який з'єднаний з навантаженням. Якщо обсяги насоса і двигуна постійні, ГСТ просто виступає як редуктор передачі потужності від первинного двигуна до навантаження. Однак у більшості гідростатичних трансмісій використовуються регульовані насоси або гідромотори зі змінним об'ємом або обидва типи відразу, так що швидкість, момент, що крутить, або потужність можна регулювати.

Залежно від конфігурації, гідростатична трансмісія може керувати навантаженням у двох напрямках (прямий та реверс) з безступінчастою зміною швидкості між двома максимумами при постійних оптимальних обертах первинного двигуна.

ГСТ пропонують багато важливих переваг, порівняно з іншими формами передачі енергії.

Залежно від конфігурації гідростатична трансмісія має такі переваги:

• передача великої потужності за малих розмірів
  • мала інерційність
  • ефективно працює в широкому діапазоні співвідношень крутного моменту до швидкості
  • підтримує керування швидкістю (навіть при зворотному ході) незалежно від навантаження, у розрахункових межах
  • точно підтримує задану швидкість при попутних і гальмівних навантаженнях
  • може передавати енергію від одного первинного двигуна у різні місця, навіть якщо їх становище та орієнтація змінюється
  • може утримувати повне навантаження без пошкодження та з малими втратами потужності.
  • Нульова швидкість без додаткового блокування
  • забезпечує швидший відгук, ніж механічна чи електромеханічна трансмісія.
  Існує два конструктивні типи гідростатичної трансмісії: інтегрований і роздільний. Роздільний тип застосовується найчастіше, оскільки дозволяє передавати потужність великі відстані й у важкодоступні місця. У цьому типі насос з'єднаний з первинним двигуном, двигун з'єднаний з навантаженням, і насос і двигун з'єднані трубами або РВД, рис. 2.
  

  

  Рис.2
  Якими б не були завдання, гідростатичні трансмісії повинні бути розроблені для оптимальної відповідності між двигуном та навантаженням. Це дозволяє двигуну працювати на найбільш ефективній швидкості та ГСТ відповідати умовам експлуатації. Чим краща відповідність між вхідними та вихідними характеристиками, тим ефективніша вся система.

  Зрештою, гідростатична система має бути розрахована на баланс між ефективністю та продуктивністю. Машина, призначена для досягнення максимальної ефективності (високий ККД), зазвичай має мляву реакцію, яка знижує продуктивність. З іншого боку, машина з швидкою реакцією зазвичай має ККД нижче, тому що запас потужності доступний у будь-який час, навіть тоді, коли немає безпосередньої необхідності виконання роботи.

  Чотири функціональні типи гідростатичних трансмісій.

  Функціональні типи ГСТ відрізняються поєднаннями регульованого або нерегульованого насоса і двигуна, що визначає їх експлуатаційні характеристики.
  У простій формі гідростатичної трансмісії використовуються насос і мотор з фіксованими обсягами (рис. 3а). Хоча ця ГСТ є недорогою, її не застосовують через низький ККД. Оскільки об'єм насоса фіксований, він повинен бути розрахований для приводу мотора з максимальною встановленою швидкістю при повному навантаженні. Коли максимальна швидкість не потрібна, частина робочої рідини з насоса проходить через запобіжний клапан, перетворюючи енергію на тепло.

  

  Рис.3

  Використання гідростатичної трансмісії насоса з регульованою подачею і гідромотора з постійним об'ємом можна забезпечити передачу постійного крутного моменту (рис. 3b). Вихідний момент, що крутить, постійний при будь-якій швидкості, так як залежить тільки від тиску рідини і об'єму гідромотора. Збільшення або зменшення подачі насоса збільшує або зменшує швидкість обертання гідромотора, а отже і потужність приводу, в той час як момент, що крутить, залишається постійним.

  ГСТ із насосом постійного об'єму та регульованим гідромотором забезпечує передачу постійної потужності (рис. 3в). Так як величина потоку, що надходить в гідромотор, постійна, а обсяг гідромотора змінюється, для підтримки швидкості і моменту, що крутить, то передається потужність постійна. Зменшення обсягу гідромотора збільшує швидкість обертання, але зменшує момент, що крутить, і навпаки.

  Найбільш універсальною гідростатичною трансмісією є комбінація регульованого насоса та гідромотора зі змінним об'ємом (рис. 3d). Теоретично, ця схема забезпечує нескінченні співвідношення моменту, що крутить, і швидкості до потужності. З гідромотором при максимальному обсязі, змінюючи потужність насоса, безпосередньо регулюємо швидкість і потужність, тоді як момент, що крутить, залишається постійним. Зменшення об'єму гідромотора при повній подачі насоса збільшує швидкість двигуна до максимуму; крутний момент змінюється обернено пропорційно швидкості, потужність залишається постійною.

  Криві на рис. 3d ілюструють два діапазони налаштування. У діапазоні 1 об'єм гідравлічного мотора встановлений на максимум; об'єм насоса збільшується від нуля до максимуму. Крутний момент залишається постійним зі збільшенням обсягу насоса, але потужність і швидкість збільшуються.

  Діапазон 2 починається, коли насос досягає максимального об'єму, що підтримується постійним, в той час як об'єм гідромотора зменшується. У цьому діапазоні крутний момент зменшується в міру збільшення швидкості, але потужність залишається постійною. (Теоретично, швидкість гідромотора може бути збільшена до нескінченності, але з практичної точки зору вона обмежена динамікою.)

  Приклад застосування

  Припустимо, що момент гідромотора, що крутить, 50 Н*м повинен бути досягнутий при 900 оборотах в хвилину з ГСТ фіксованого об'єму.

  Необхідна потужність визначається з:
  P = T × N / 9550

  Де:
  P – потужність у кВт
  Т - крутний момент Н * м,
  N - швидкість обертання в оборотах за хвилину.

  Таким чином, Р = 50 * 900/9550 = 4,7 кВт

  Якщо ми візьмемо насос із номінальним тиском

  100 бар, то подачу можемо обчислити:

  Де:
  Q - подача в л/хв
  p – тиск у бар

  Отже:

  Q = 600 * 4,7 / 100 = 28 л / хв.

  Потім вибираємо гідромотр об'ємом 31 см3, який за такої подачі забезпечить частоту обертання приблизно 900 об/хв.

  Перевіряємо за формулою крутного моменту гідромотора index.pl?act=PRODUCT&id=495
  
  

  

  
  На рис.3 показані характеристики потужності/крутного моменту/швидкості для насоса та мотора, за умови, що насос працює з постійною подачею.

  Подача насоса максимальна при номінальній швидкості, і насос подає все масло гідромотор при постійній швидкості останнього. Але інерція навантаження унеможливлює миттєве прискорення миттєво до максимальної швидкості, так що частина потоку насоса зливається через запобіжний клапан. (Мал. 3а ілюструє втрати потужності при розгоні.) У міру того, як гідромотор збільшує швидкість обертання, в нього надходить все більше потоку від насоса, і менше масла йде через запобіжний клапан. При номінальній швидкості, вся олія проходить через мотор.

  Крутний момент незмінний, т.к. визначається налаштуванням запобіжного клапана, що не змінюється. Втрата потужності на запобіжному клапані це різниця в потужності, що розвивається насосом і потужності, що приходить на гідромотор.

  Площа під цією кривою представляє втрачену потужність, коли рух починається чи закінчується. Також видно низьку ефективність для будь-якої робочої швидкості нижче максимуму. Гідростатичні трансмісії з фіксованими об'ємами не рекомендуються в приводах вимагають частих запусків і зупинок, або коли часто не потрібно в повному крутному моменті.

  Співвідношення момент/швидкість

  Теоретично, максимальна потужність, що передається гідростатичною трансмісією, визначається витратою та тиском.

  Тим не менш, в трансмісіях з постійною потужністю, що передається (нерегульований насос і гідромотор зі змінним об'ємом) теоретична потужність ділиться на коефіцієнт момент/швидкість, що і визначає вихідну потужність. Найбільша потужність, що передається, визначається при мінімальній вихідній швидкості, при якій ця потужність повинна бути передана.

  

  Рис.4

  Наприклад, якщо мінімальна швидкість представлена ​​точкою А на кривій потужності рис. 4 становить половину максимальної потужності (а момент сили при цьому максимальний), то відношення момент – швидкість становить 2:1. Максимальна потужність, яка може бути передана, дорівнює половині теоретичного максимуму.

  При швидкості менше половини максимуму, момент, що крутить, залишається постійним (на своєму максимальному значенні), але потужність зменшується пропорційно швидкості. Швидкість у точці А є критичною швидкістю та визначається динамікою компонентів гідростатичної трансмісії. Нижче критичної швидкості, потужність зменшується лінійно (з постійним моментом, що крутить) до нуля при нульових оборотах в хвилину. Вище критичної швидкості, момент, що крутить, зменшується в міру збільшення швидкості, що забезпечує постійну потужність.

  Проектування закритої гідростатичної трансмісії.
  
  В описах закритих гідростатичних трансмісій на рис. 3 ми сконцентрувалися лише на параметрах. На практиці у ДСТ мають бути передбачені додаткові функції.

  Додаткові компоненти насоса.

  Розглянемо, наприклад, ГСТ з постійним моментом, що крутить, який найбільш часто використовується в системах сервоприводу рульового управління з регульованим насосом і нерегульованим гідромотором (рис. 5а). Оскільки контур закритий, витікання з насоса та двигуна збираються в одну дренажну лінію (рис. 5б). Об'єднаний дренажний потік надходить через охолоджувач масло в бак. Маслоохолоджувач у гідростатичному приводі рекомендується обов'язково встановлювати за потужності більше 40 к.с.
  Одним з найбільш важливих компонентів гідростатичної трансмісії закритого типу є насос підкачування. Цей насос зазвичай вбудований в основний, але може бути встановлений окремо та обслуговувати групу насосів.
  Незалежно від розташування, насос підкачування виконує дві функції. По-перше, він запобігає кавітації основного насоса, компенсуючи витоку рідини насоса та гідромотора. По-друге, забезпечує тиск олії необхідний механізмів управління зміщення диска.
  На рис. 5с показаний запобіжний клапан А, який обмежує тиск насоса підкачування, який зазвичай становить 15-20 бар. Зворотні клапани і З встановлені назустріч один до одного забезпечують з'єднання всмоктувальної лінії насоса підживлення з лінією низького тиску.

  

  Мал. 5

  Додаткові компоненти гідромотора.

  Типова ГСТ закритого типу повинен мати так само у своєму складі два запобіжні клапани (D та Е на рис. 5d). Вони можуть бути вбудовані як у двигун, так і в насос. Ці клапани виконують функцію захисту від перевантаження, що виникає при різких змінах навантаження. Ці клапани також обмежують максимальний тиск, перепускаючи потік з лінії високого тиску в низьку лінію, тобто. виконують ту ж функцію, що і запобіжний клапан у відкритих системах.

  На додаток до запобіжних клапанів у системі встановлений клапан «або» F, який тиском завжди перемикається так, що з'єднує лінію низького тиску із запобіжним клапаном G низького тиску. Клапан G направляє надлишковий потік насоса підкачування в корпус гідромотора, потім цей потік через дренажну лінію і теплообмінник повертається в бак. Це сприяє більш інтенсивному обміну олії між робочим контуром і баком, ефективніше охолоджуючи робочу рідину.

  Контроль кавітації у гідростатичній трансмісії

  Жорсткість у ГСТ залежить від стисливості рідини та відповідності системи компонентів, а саме труб та шлангів. Вплив цих компонентів можна порівняти з ефектом пружного акумулятора, якби він був підключений до лінії нагнітання через трійник. При невеликому навантаженні пружина акумулятора стискається небагато; при великих навантаженнях, акумулятор піддається значно більшому стиску і в ньому більше рідини. Цей додатковий об'єм рідини повинен подаватися за допомогою насоса підживлення.
  Критичним фактором є швидкість наростання тиску у системі. Якщо тиск піднімається занадто швидко, темп зростання обсягу на стороні високого тиску (стискання потоку) може перевищити продуктивність насоса підживлення, а в основному насосі виникає кавітація. Можливо, схеми з регульованими насосами та автоматичним керуванням найбільш чутливі до кавітації. Коли в такій системі відбувається кавітація, тиск падає чи зникає зовсім. Автоматичні засоби керування можуть спробувати відреагувати, що призводить до нестабільної системи.
  Математично швидкість наростання тиску може бути виражена наступним чином:

  dp/dt =B eQ cp/V

  B e – ефективний об'ємний модуль системи, кг/см2

  V – об'єм рідини на стороні високого тиску см3

  Qcp – продуктивність насоса підкачування в см3/сек

  Припустимо, що ГСТ на рис. 5 з'єднаний сталевою трубою 0,6 м, діаметром 32 мм. Нехтуючи обсягами насоса та двигуна, V становить близько 480 см3. Для масла в сталевих трубах, ефективний об'ємний модуль пружності становить близько 14060 кг/см2. Припускаючи, що насос підживлення подає 2 см3/сек., швидкість наростання тиску:
  dp/dt= 14060 × 2/480
  = 58 кг/см2/сек.
  Тепер розглянемо вплив системи з довжиною 6 м шланга з трипровідним обплетенням діаметром 32 мм. Завод-виробник шлангу дає дані B e близько 5906 кг/см2.

  Отже:

  dp/dt= 5906 × 2/4800 = 2,4 кг/см2/сек.

  З цього випливає, що збільшення продуктивності насоса підкачування веде до зменшення ймовірності кавітації. Як альтернатива, якщо різкі навантаження не часті, можна додати до лінії підкачування гідроакумулятор. Насправді деякі виробники ГСТ роблять порт для підключення акумулятора до ланцюга підкачки.

  Якщо жорсткість ГСТ низька і він оснащений автоматичним керуванням, то запуск трансмісії завжди потрібно здійснювати з нульовою подачею насоса. Крім того, швидкість механізму нахилу диска повинна бути обмежена, щоб запобігти різким стартам, які, у свою чергу, можуть викликати стрибки тиску. Деякі виробники ГСТ передбачають отвори, що демпфують, з метою згладжування.

  Таким чином, система жорсткості та контролю швидкості підвищення тиску можуть бути більш важливими для визначення продуктивності насоса підкачування, ніж просто внутрішні витоку насоса та гідромоторів.

  ______________________________________

Гідростатична передача в легкових автомобілях досі не застосовується, оскільки вона дорога та її ККД щодо низький. Найчастіше вона використовується у спеціальних машинах та транспортних засобах. У той же час, гідростатичний привід має багато можливостей для застосування; він особливо підходить для трансмісії з електронним управлінням.

Принцип гідростатичної передачі полягає в тому, що джерело механічної енергії, наприклад двигун внутрішнього згоряння, наводить гідронасос, що подає масло в гідравлічний тяговий двигун. Обидві ці групи з'єднані між собою трубопроводом високого тиску, зокрема гнучким. Це спрощує конструкцію машини, відпадає необхідність застосування багатьох зубчастих коліс, шарнірів, осей, оскільки обидві групи агрегатів можуть бути розташовані незалежно один від одного. Потужність приводу визначається обсягами гідронасоса та гідродвигуна. Зміна передавального відношення в гідростатичному приводі безступінчаста, його реверсування та гідравлічне блокування дуже прості.

На відміну від гідромеханічної передачі, де з'єднання тягової групи з перетворювачем крутного моменту жорстке, гідростатичному приводі передача зусиль проводиться тільки через рідину.

Як приклад роботи обох трансмісій розглянемо переїзд автомобіля з ними через складку місцевості (греблі). При в'їзді на дамбу у автомобіля з гідромеханічною трансмісією виникає , внаслідок чого при постійній частоті обертання швидкість автомобіля знижується. При спуску з вершини греблі двигун починає діяти як гальмо, проте напрямок буксування гідротрансформатора змінюється і оскільки гідротрансформатор має низькі гальмівні властивості при такому напрямку буксування, автомобіль розганяється.

У гідростатичної передачі під час спуску з вершини дамби гідродвигун виконує функцію насоса і масло залишається в трубопроводі, що з'єднує гідродвигун з насосом. З'єднання обох груп приводу відбувається через рідину, що знаходиться під тиском, яка має той же ступінь жорсткості, що і пружність валів, зчеплень і зубчастих коліс у звичайній механічній трансмісії. Розгону автомобіля тому при спуску з греблі не станеться. Гідростатична передача є особливо придатною для автомобілів підвищеної прохідності.

Принцип гідростатичного приводу показано на рис. 1. Привід гідронасоса від двигуна 3 внутрішнього згоряння проводиться через вал 1 і похилу шайбу, а регулятором 2 управляють кутом нахилу цієї шайби, що змінює подачу рідини гідронасосом. У випадку, зображеному на рис. 1 шайба встановлена ​​жорстко і перпендикулярно осі вала 1 і замість неї нахиляється корпус насоса 3 в кожусі 4 . Масло подається з гідронасоса по трубопроводу 6 гідродвигун 5 , що має постійний об'єм, а з нього - знову повертається трубопроводом 7 в насос.

Якщо гідронасос 3 розташований співвісно валу 1 то подача масла їм дорівнює нулю і гідродвигун в цьому випадку блокований. Якщо насос нахилений вниз, він подає масло в трубопроводі 7 і воно повертається в насос трубопроводом 6 . При постійній частоті обертання валу 1 забезпечується, наприклад, регулятором дизеля, управління швидкістю і напрямком руху автомобіля проводиться всього лише однією рукояткою регулятора.

У гідростатичному приводі можна використовувати декілька схем регулювання:

• насос та двигун мають нерегульовані обсяги. У цьому випадку йдеться про «гідравлічний вал», передатне відношення є постійним і залежить від відношення об'ємів насоса та двигуна. Така трансмісія для застосування в автомобілі є неприйнятною;
• насос має регульований, а двигун – нерегульований об'єм. Цей спосіб найчастіше застосовується у транспортних засобах, так як надає великий діапазон регулювання за відносно простої конструкції;
• насос має нерегульований, а двигун – регульований об'єм. Ця схема неприйнятна для приводу автомобіля, оскільки за її допомогою не можна забезпечити гальмування автомобіля через трансмісію;
• насос та двигун мають регульовані обсяги. Така схема надає найкращі можливості регулювання, але дуже складна.

Застосування гідростатичної передачі дозволяє відрегулювати вихідну потужність до зупинки вихідного валу. При цьому навіть на спуску можна зупинити автомобіль переміщенням рукоятки регулятора в нульове положення. У цьому випадку трансмісія гідравлічно заблокована і необхідність застосування гальм відпадає. Для руху автомобіля достатньо пересунути ручку вперед або назад. Якщо трансмісії використовується кілька гидродвигателей, то відповідним їх регулюванням можна досягти реалізації роботи диференціала чи його блокування.

У гідростатичній трансмісії відсутня ціла низка агрегатів, наприклад, коробка передач, зчеплення, карданні вали з шарнірами, головна передача та ін. Це вигідно з позиції зниження маси та вартості автомобіля та компенсує досить високу вартість гідравлічного обладнання. Все сказане, насамперед, відноситься до спеціальних транспортних та технологічних засобів. Водночас, з погляду економії енергії, гідростатична трансмісія має великі переваги, наприклад, для застосування в автобусах.

Вище вже згадувалося про доцільність акумулювання енергії і енергетичному виграші, що отримується, коли двигун працює з постійною частотою обертання в оптимальній зоні своєї характеристики і його частота обертання не змінюється при перемиканні передач або зміні швидкості автомобіля. Зазначалося також і те, що маси, що обертаються, з'єднані з провідними колесами, повинні бути якнайменше. Йшлося, крім того, про переваги гібридного приводу, коли при розгоні використовуються найбільша потужність двигуна, а також потужність накопичена в акумуляторі. Всі ці переваги вдається легко реалізувати в гідростатичному приводі, якщо в системі розмістити гідроакумулятор високого тиску.

Схема такої системи представлена ​​на рис. 2. Насос, що наводиться двигуном 1 з постійним об'ємом подає масло в акумулятор 3 . Якщо акумулятор заповнений, регулятор тиску 4 подає імпульс електронного регулятора 5 про зупинку двигуна. З акумулятора масло під тиском подається через центральний керуючий пристрій 6 гідродвигуна 7 і з нього скидається в масляний бак 8 , з якого знову забирається насосом. Акумулятор має відгалуження 9 , призначене для живлення додаткового обладнання автомобіля.

У гідростатичному приводі зворотний напрямок руху рідини можна використовувати для гальмування автомобіля. У цьому випадку гідродвигун забирає олію з бака і подає його під тиском в акумулятор. У такий спосіб можна акумулювати енергію гальмування для її подальшого використання. Недолік всіх акумуляторів полягає в тому, що будь-який з них (рідинний, інерційний або електричний) має обмежену ємність, і якщо акумулятор заряджений, він більше не може накопичувати енергію, і її надлишок повинен бути скинутий (наприклад, перетворений на теплоту) так само, як і в автомобілі без акумулювання енергії. У разі гідростатичного приводу ця проблема вирішується застосуванням редукційного клапана 10 який при наповненому акумуляторі перепускає масло в бак.

У міських маршрутних автобусів завдяки акумулюванню енергії гальмування та можливості заряджання рідинного акумулятора під час зупинок двигун можна було б відрегулювати на меншу потужність і забезпечити дотримання необхідних прискорень при розгоні автобуса. Така схема приводу дозволяє економічно реалізувати рух у міському циклі, раніше описаний та зображений на рис. 6 у статті.

Гідростатичний привід можна зручно скомбінувати із звичайною зубчастою передачею. Як приклад наведемо комбіновану трансмісію автомобіля. На рис. 3 дана схема такої трансмісії від маховика двигуна 1 до редуктора 2 головної передачі. Крутний момент через зубчасту циліндричну передачу 3 і 4 підводиться до поршневого насоса 6 з постійним об'ємом. Передатне відношення циліндричної передачі відповідає IV-V передач звичайної механічної коробки передач. При обертанні насос починає подавати масло тяговий гідродвигун 9 з регульованим об'ємом. Похила регулююча шайба 7 гідродвигуна з'єднана з кришкою корпусу 8 трансмісії, а корпус гідродвигуна 9 з'єднаний з провідним валом 5 головної передачі 2 .

При розгоні автомобіля шайба гідродвигуна має найбільший кут нахилу та масло, що нагнітається насосом, створює великий момент на валу. Крім цього, на вал діє і реактивний момент насоса. У міру розгону автомобіля нахил шайби зменшується, отже, зменшується і момент, що крутить, від корпусу гідродвигуна на валу, проте тиск масла, що подається насосом, збільшується і, отже, зросте і реактивний момент цього насоса.

При зменшенні кута нахилу шайби до 0° насос гідравлічно блокований і передача моменту, що крутить, від маховика до головної передачі буде здійснюватися тільки парою шестерень; гідростатичний привід буде вимкнено. Це покращує ККД усієї трансмісії, так як гідродвигун і насос відключені і обертаються в заблокованому положенні разом з валом, з ККД, що дорівнює одиниці. Крім того, зникають знос та шум гідроагрегатів. Цей приклад - один із багатьох, що показують можливості застосування гідростатичного приводу. Маса та розміри гідростатичної передачі визначаються величиною максимального тиску рідини, яке в даний час досягло 50 МПа.

Гідропривід ГСТ–90 (рисунок 1.4) включає аксіально-плунжерні агрегати: регульований гідронасос із шестеренним насосом підживлення та гідророзподільником; нерегульований гідромотор у зборі з клапанною коробкою, фільтр тонкого очищення з вакуумметром, трубопроводи та шланги, а також бак для робочої рідини.

Вал 2 гідронасос обертається у двох роликових підшипниках. На шліці валу посаджений блок циліндрів 25 , в отворах якого переміщаються плунжери Кожен плунжер сферичним шарніром з'єднаний з п'ятою, яка упирається на опору, розташовану на похилій шайбі 1 . Шайба з'єднана з корпусом гідронасоса за допомогою двох роликових підшипників, і завдяки цьому може бути змінено нахил шайби щодо валу насоса. Зміна кута нахилу шайби відбувається під дією зусиль одного із двох сервоциліндрів 11 , поршні яких з'єднані з шайбою 1 за допомогою тяг.

Усередині сервоциліндрів знаходяться пружини, що впливають на поршні та встановлюють шайбу так, щоб розташована в ній опора перпендикулярна до валу. Разом із блоком циліндрів обертається приставне дно, що ковзає по розподільнику, закріпленому на задній кришці. Отвори в розподільнику та приставному дні періодично з'єднують робочі камери блоку циліндрів із магістралями, що зв'язують гідронасос із гідромотором.

Малюнок 1.4 - Схема гідроприводу ГСТ-90: 1 - шайба; 2 - Вихідний вал насоса; 3 - реверсивний регульований насос; 4 - гідролінія керування; 5 - важіль керування; 6 - Золотник управління положенням люльки; 7 8 - насос підживлення; 9 - Зворотній клапан; 10 - Запобіжний клапан системи підживлення; 11 - сервоциліндр; 12 - Фільтр; 13 - Вакуумметр; 14 - Гідробак; 15 - теплообмінник; 16 - Золотник; 17 - переливний клапан; 18 - Головний запобіжний клапан високого тиску; 19 - гідролінія низького тиску; 20 - гідролінія високого тиску; 21 - Дренажна гідролінія; 22 - нерегульований двигун; 23 - Вихідний вал гідромотора; 24 - Похила шайба гідромотора; 25 - блок циліндрів; 26 - тяга зв'язку; 27 - торцеве ущільнення

Сферичні шарніри плунжерів і п'яти, що ковзають по опорі, змащуються під тиском робочою рідиною.

Внутрішня площина кожного агрегату заповнена робочою рідиною і є масляною ванною для механізмів, що працюють в ній. У цю порожнину надходять і витоку з пар гідроагрегату.

До задньої торцевої поверхні гідронасоса кріпляться насос підживлення 8 шестеренного типу, вал якого з'єднаний з валом гідронасосу.

Насос підживлення всмоктує робочу рідину з бака 14 і подає її:

– у гідронасос через один із зворотних клапанів;

– у систему управління через гідророзподільник у кількостях, обмежених жиклером.

На корпусі насоса підживлення 8 розташований запобіжний клапан 10 , що відкривається при підвищенні тиску, що розвивається насосом.

Гідророзподільник 6 служить для розподілу потоку рідини в системі управління, тобто для спрямування її до одного з двох сервоциліндрів, залежно від зміни положення важеля 5 або замикання рідини в сервоциліндрі.

Гідророзподільник складається з корпусу, золотника зі зворотною пружиною, розташованої в склянці, важеля керування з пружиною кручення, а також важеля 5 і двох тяг 26 , які пов'язують золотник з важелем керування та похилою шайбою.

Пристрій гідромотора 22 аналогічно до пристрою насоса. Основні відмінності полягають у наступному: п'яти плунжерів при обертанні валу ковзають по похилій шайбі 24 має постійний кут нахилу, а тому механізм її повороту з гідророзподільником відсутній; замість насоса підживлення до задньої торцевої поверхні гідромотора кріпиться клапанна коробка. Гідронасос із гідромотором пов'язані з двома трубопроводами (магістралями «гідронасос-гіцромотор»). По одній із магістралей потік робочої рідини під високим тиском рухається від гідронасоса до гідромотора, по іншій - під низьким тиском повертається назад.

У корпусі клапанної коробки знаходяться два клапани високого тиску, переливний клапан. 17 та золотник 16 .

Система підживлення включає насос підживлення 8 , а також зворотні 9 , запобіжний 10 та переливні клапани.

Система підживлення призначена для постачання робочої рідини системи управління, забезпечення мінімального тиску в магістралях «гідронасос-гідромотор», компенсування витоків у гідронасосі та гідромоторі, постійного перемішування робочої рідини, що циркулює в гідронасосі та гідромоторі, з рідиною в баку, відведення від деталей тепла.

Клапани високого тиску 18 оберігають гідропривід: від перевантажень, перепускаючи робочу рідину з магістралі високого тиску магістраль низького тиску. Так як магістралей дві і кожна з них у процесі роботи може бути магістраллю високого тиску, то клапанів високого тиску теж два. Переливний клапан 17 повинен випускати надлишки робочої рідини із магістралі низького тиску, куди вона постійно подається насосом підживлення.

Золотник 16 у клапанній коробці підключає переливний клапан до тієї магістралі «гідронасос-гідромотор», в якій тиск буде меншим.

При спрацьовуванні клапанів системи підживлення (запобіжного та переливного) робоча рідина, що витікає, потрапляє у внутрішню порожнину агрегатів, де, змішавшись з витоками, по дренажних трубопроводах надходить у теплообмінник 15 і далі в бак 14 . Завдяки дренажному пристрою, робоча рідина відводить тепло від деталей гідроагрегатів, що труться. Спеціальне торцеве ущільнення валу запобігає витіканню робочої рідини із внутрішньої порожнини агрегату. Бак служить резервуаром для робочої рідини, має всередині перегородку, що розділяє його на зливну та всмоктувальну порожнини, забезпечений покажчиком рівня.

Фільтр тонкого очищення 12 із вакуумметром затримує сторонні частки. Фільтруючий елемент виконаний із нетканого матеріалу. Про рівень забрудненості фільтра судять за показаннями вакуумметра.

Двигун обертає вал гідронасоса, а, отже, пов'язані з ним блок циліндрів та вал насоса підживлення. Насос підживлення всмоктує робочу рідину з бака через фільтр і подає в гідронасос.

За відсутності тиску в сервоциліндрах пружини, розташовані в них, встановлюють шайбу так, щоб площина опори (шайби), що знаходиться в ній, була перпендикулярна до осі валу. У цьому випадку при обертанні блоку циліндрів п'яти плунжерів ковзатимуть по опорі, не викликаючи осьового переміщення плунжерів, і гідронасос не посилатиме робочу рідину в гідромотор.

Від регульованого гідронасоса в процесі роботи можна отримати різний об'єм рідини (подачу), що подається за один оборот. Для зміни подачі гідронасоса необхідно повернути важіль гідророзподільника, який кінематично пов'язаний із шайбою та золотником. Останній, перемістившись, направить робочу рідину, що надходить від насоса підживлення в систему управління, в один із сервоциліндрів, а другий сервоциліндр з'єднається з порожниною зливу. Поршень першого сервоциліндра, що опиняється під дією тиску робочої рідини, почне рух, повертаючи шайбу, переміщуючи поршень у другому сервоциліндрі і стискаючи пружину. Шайба, повертаючись у положення, задане важелем гідророзподільника, переміщатиме золотник, доки не поверне його в нейтральне положення (при цьому положенні вихід робочої рідини із сервоциліндрів закритий поясками золотника).

При обертанні блоку циліндрів п'яти, ковзаючи по похилій опорі, викличуть переміщення плунжерів в осьовому напрямку, і внаслідок цього станеться зміна об'єму камер, утвореними отворами в блоці циліндрів та плунжерами. Причому половина камер збільшуватиме свій об'єм, інша половина – зменшуватиме. Завдяки отворам у приставному дні та розподільнику ці камери по черзі з'єднуються з магістралями «гідронасос-гідромотор».

У камері, що збільшує свій об'єм, робоча рідина надходить із магістралі низького тиску, куди подається насосом підживлення через один із зворотних клапанів. Блоком циліндрів, що обертається, робоча рідина, що знаходиться в камерах, переноситься до іншої магістралі і витісняється в неї плунжерами, створюючи високий тиск. По цій магістралі рідина потрапляє в робочі камери гідромотора, де її тиск передається на торцеві поверхні плунжерів, викликаючи їх переміщення в осьовому напрямку і завдяки взаємодії п'ять плунжерів з похилою шайбою змушує блок циліндрів обертатися. Пройшовши робочі камери гідромотора, робоча рідина вийде в магістраль низького тиску, за якою частина її повернеться до гідронасосу, а надлишки через золотник і переливний клапан випливуть у внутрішню порожнину гідромотора. При перевантаженні гідроприводу високий тиск у магістралі «гідронасос-гідромотор» може зростати доти, доки не відкриється клапан високого тиску, який перепустить робочу рідину з магістралі високого тиску в магістраль низького тиску, минаючи гідромотор.

Об'ємний гідропривід ГСТ-90 дозволяє безступінчасто змінити передатне відношення: на кожен оборот валу гідромотор споживає 89 см 3 робочої рідини (без урахування витоків). Така кількість робочої рідини гідронасос може видати за один або кілька обертів свого приводного валу в залежності від кута нахилу шайби. Отже, змінюючи подачу гідронасоса, можна змінити швидкість руху машин.

Для зміни напрямку руху машини достатньо нахилити шайбу у протилежний бік. Реверсивний гідронасос при тому ж обертанні його валу змінить напрямок потоку робочої рідини в магістралях "гідронасос-гідромотор" на зворотний (тобто магістраль низького тиску стане магістраллю високого тиску, а магістраль високого тиску - магістраллю низького). Отже, для зміни напрямку руху машини необхідно повернути важіль гідророзподільника в протилежну сторону (від нейтрального положення). Якщо ж зняти зусилля з важеля гідророзподільника, то шайба під дією пружин повернеться в нейтральне положення, при якому площина опори, що знаходиться в ній, стане перпендикулярною до осі валу. Плунжери не переміщатимуться в осьовому напрямку. Подача робочої рідини припиниться. Самохідна машина зупиниться. У магістралях «гідронасос-гідромотор» тиск стане однаковим.

Золотник в клапанній коробці під дією пружин, що центрують, займе нейтральне положення, при якому переливний клапан не буде підключений до жодної з магістралей. Вся рідина, що подається насосом підживлення, через запобіжний клапан стікатиме у внутрішню порожнину гідронасоса. При рівномірному русі самохідної машини в гідронасосі і гідромоторі необхідно лише компенсувати витоку, тому значна частина робочої рідини, що подається насосом підживлення, виявиться зайвою, і її треба буде випускати через клапани. Щоб надлишки цієї рідини використовувати для відведення тепла, через клапани випускають нагріту рідину, що пройшла гідромотор, а охолоджену - з бака. З цією метою переливний клапан системи підживлення, розташований у клапанній коробці на гідромоторі, налаштований на трохи менший тиск, ніж запобіжний на корпусі підживлення насоса. Завдяки цьому при перевищенні тиску в системі підживлення відкриється переливний клапан і випустить нагріту рідину, що вийшла із гідромотора. Далі рідина з клапана потрапляє у внутрішню порожнину агрегату, звідки дренажними трубопроводами через теплообмінник прямує в бак.

У багатьох сучасних машинах та механізмах використовується нова гідростатична трансмісія. Безперечно, вона встановлюється в дорожчих моделях міні тракторів і оскільки перемикати швидкості не потрібно, її можна назвати автоматичною.

Така трансмісія відрізняється від механічної коробки передач тим, що в ній немає шестерень, а замість них використовується гідравлічне обладнання, яке складається з гідравлічного насоса та гідравлічного двигуна змінного об'єму.

Управління такою трансмісією здійснюється однією педаллю, а зчеплення у такому тракторі служить включення валу відбору потужності. Перед запуском двигуна перевіряємо гальмо, натиснувши на нього, потім вичавлюємо зчеплення і встановлюємо ручку відбору потужності в нейтральне положення. Після цього повертаємо ключ і заводимо трактор.

Напрямок руху здійснюється реверсом, встановлюємо важіль реверсу в положення вперед, натискаємо на педаль ходу, і поїхали. Що сильніше ми натискаємо на педаль, то швидше їдемо. Якщо педаль відпустити, трактор зупиняється. Якщо швидкості мало, необхідно збільшити газ, спеціальним важелем.