МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И ИНЖЕНЕРНОЙ МЕХАНИКИ ИМ. ПРОФЕССОРА Н.А. УЛЬЯНОВА РЕФЕРАТ по дисциплине: «ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СИЛОВЫЕ АГРЕГАТЫ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН» на тему: Подп. и дата «ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ТРАНСМИССИИ» Инв. № дубл. Взам. инв. № Выполнил: студент мЭТМ-191 группы Будаев С.А. Проверил: д.т.н., проф. Устинов Ю.Ф. Дата ____________ Подпись руководителя_____________ /Устинов Ю.Ф./ 19 Инв. № подл. Подп. и дата Оценка: ____________ СОДЕРЖАНИЕ 3 Введение 1 Гидродинамическая передача 4 2 Механическая часть автоматической коробки перемены 7 3 Система управления автоматической КПП 12 4 Общее устройство гидромеханической трансмиссии 21 Список использованных источников 23 Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата передач № докум. По Изм. яП Разраб. Будаев оясПров. Устинов ни те Н. контр. . льн Зав.каф. Жулай ая за- Подп. Дата Перспективные силовые агрегаты транспортно-технологических машин Гидромеханические трансмиссии Лит Лист Листов Y 22 19 ВГТУ СТИМ-мЭТМ-191 . Гидрообъемная трансмиссия — это устройство для передачи движения, в состав которого входит объемный гидропривод. Мощность двигателя в такой трансмиссии передается ведущим органом машины от перемещения замкнутого объема жидкости между вытеснителями насоса и гидромотора. К достоинствам гидрообъемной трансмиссии можно отнести бесступенчатое регулирование, компоновочные возможности и т. д. Широкое применение гидрофицированного технологического оборудования способствует использованию этих передач в конструкциях как зарубежных, так и отечественных дорожностроительных машин. Достоинством гидрообъемного привода является его широкопрофильность, т. е. использование единой насосной станции для тяговых гидродвигателей и гидросистемы технологического оборудования, в результате чего снижается масса машины. Дорожные машины с гидрообъемной трансмиссией способны обеспечить более высокую производительность за счет бесступенчатого изменения скорости движения и тягового усилия, особенно при работе в тяжелых и резкопеременных режимах движения, характерных при строительстве дорого. Долгое время гидрообъемные трансмиссии не выдерживали конкуренции с механическими из-за недостаточной долговечности, низкого КПД, значительных размеров массы и стоимости. Создание гидромашин с высокими рабочими давлениями (до 40 МПа) расширяет перспективы применения гидрообъемных трансмиссий на тракторах и автомобилях, но и предъявляет дополнительные требования к качеству материалов, фильтрации жидкости, герметичности элементов и др. Наибольшее распространение в гидрообъемных трансмиссиях дорожных машин получили аксиально-поршневые и кулачковые (кривошипные) поршневые гидромашины. Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата Введение Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 23 Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата 1 Трансмиссии дорожно-строительных машин По способу передачи энергии трансмиссии дорожно-строительных машин делятся на механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. Механическая энергия первичной силовой установки (двигателя) часто преобразуется в энергию других видов (электрического тока, рабочей жидкости, сжатого воздуха), а затем снова в механическую. В комбинированных трансмиссиях такое преобразование может происходить неоднократно. Механические трансмиссии делятся на редукторные и канатно- блочные. Первые представляют собой системы редукторов в сочетании с различными видами передач (зубчатые, карданные, цепные, ременные и др.). Составными частями вторых служат лебедки и канатные полиспасты с направляющими блоками. Важными элементами механических трансмиссий являются сцепные муфты и тормоза, являющиеся также элементами управления. Редукторы предназначаются для отбора и распределения мощности силовой установки между механизмами машины, а также для изменения величины и направления силовых потоков. Редукторные трансмиссии обеспечивают передачу движения на короткие расстояния. При относительно больших размерах передач (на бульдозерах, скреперах, экскаваторах) используют канатно-блочные трансмиссии. Основными положительными качествами механических трансмиссий являются относительная простота конструкции, сравнительно небольшая масса и стоимость, надежность в работе. К недостаткам относятся значительные потери энергии в муфтах и тормозах, зубчатых и других передачах, ступенчатое изменение скоростей и моментов, затруднительность автоматизации управления рабочим процессом машины. Расширение диапазона регулирования скоростей и крутящих моментов ведет к значительному усложнению конструкции трансмиссий, что снижает ресурс и ремонтопригодность машины. Электрические или комбинированные дизель-электрические трансмиссии применяют на некоторых ремонтно-строительных машинах. Силовой установкой такого привода является генератор, питаемый от внешней сети, или агрегат, сочетающий дизельный двигатель с генератором. Генераторы питают током электродвигатели постоянного или переменного тока, приводящие в действие механизмы рабочего оборудования. Двигатели переменного тока просты в управлении, надежны и удобны в эксплуатации, допускают кратковременные перегрузки. Существенным недостатком электропривода с двигателями переменного тока является то, что они фактически не обладают способностью саморегулироваться. Применение сопротивлений для смягчения характеристики приводит к большим потерям энергии и увеличению массы. Для регулирования скоростей применяют систему электропривода с тормозным генератором постоянного тока. По этой схеме момент тормозного генератора регулируют изменением тока возбуждения или сопротивления в цепи якоря. В электрических приводах механизмов некоторых машин применяют асинхронные крановые электродвигатели трехфазного тока напряжением 220 и 380 В с короткозамкнутым ротором при мощности до 10 кВт или с контактными кольцами при большей мощности. Они обладают значительной перегрузочной способностью, при этом удобны в управлении, хотя имеют большой пусковой Лист Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата 24 Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. момент при включении и невозможность регулирования скорости. Поэтому их применяют только для привода лебедок с небольшим усилием и для привода вспомогательных механизмов. Двигатели с контактными кольцами удовлетворительно работают при частых пусках и торможениях, допускают регулировку угловой скорости. Управление двигателями осуществляют специальными реостатами — контроллерами. Преимуществами электропривода являются: постоянная готовность к работе, простота пуска и реверсирования, высокий КПД, возможность получения «мягкой» характеристики и дистанционного автоматического управления. К недостаткам относятся зависимость от внешнего источника энергии и большая стоимость электрооборудования. Гидравлические трансмиссии широко применяют на ремонтностроительных машинах. Гидравлические приводы работают при давлении рабочей жидкости 6,3.. .35 МПа и более при ее расходе 10.. .200 л/мин. Гидравлический привод обладает рядом достоинств по сравнению с другими видами: сравнительно небольшая масса и габариты гидроагрегатов, возможность получения больших передаточных чисел, которые могут достигать более тысячи. Небольшая инерционность передач обеспечивает хорошие динамические свойства привода, что увеличивает долговечность машины и позволяет производить включение и реверсирование рабочих движений за доли секунды, сокращая время рабочего цикла и повышая производительность машины. Гидропривод обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости рабочих движений; позволяет автоматизировать не только отдельные операции, но и целые технологические процессы; снижает затраты энергии на управление машиной независимо от мощности привода, повышает безопасность работы машиниста. Узлы гидропривода располагают следующим образом: насос — У приводного двигателя, гидродвигатели — непосредственно у исполнительных органов, элементы управления — у пульта машиниста. Приводной двигатель, система привода и рабочие органы надежно предохраняются от перегрузок благодаря применению предохранительных и перепускных клапанов. В системах гидропривода широко применяются стандартизированные и унифицированные узлы (объемные насосы, аксиально-поршневые гидромоторы, гидроцилиндры, управляющая гидроаппаратура), что снижает себестоимость гидропривода и облегчает его эксплуатацию и ремонт. Рис. 3.2. Гидродинамические трансмиссии К недостаткам гидропривода относятся: снижение объемного и механического КПД у насосов и гидромоторов с 0,92 до 0,86 при длинных трубопроводах; применение специальных рабочих жидкостей в различных климатических условиях; появляется необходимость наблюдения за состоянием соединений и Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 25 Подп. и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подп. и дата Инв. № подп ликвидация утечек рабочей жидкости; относительно большая по сравнению с механическим стоимость изготовления. Гидравлические приводы бывают гидродинамические и гидростатические (объемные). Гидродинамические трансмиссии выполняют с гидромуфтами и гидротрансформаторами (рис. 3.2). Их отличительной особенностью является отсутствие жесткой связи между ведущим и ведомым валами. Передача мощности осуществляется за счет кинетической энергии рабочей жидкости, воздействующей на лопасти рабочих колес. Гидромуфта (рис. 3.2, а) имеет два рабочих колеса — насосное и турбинное, расположенные в корпусе. Первое соединяется с двигателем, второе — с ведомым элементом трансмиссии. Оба колеса образуют замкнутое кольцевое пространство — рабочую полость, которая заполняется рабочей жидкостью. Лопатками насосного колеса, приводимого во вращение двигателем от вала, рабочая жидкость отбрасывается к периферии рабочей полости, попадает на лопатки турбинного колеса и приводит его и вал во вращение. Затем она по корпусу возвращается к насосному колесу. Гидротрансформатор (рис. 3.2, б) состоит из трех рабочих элементов— насосного колеса, закрепленного на ведущем валу, турбинного колеса, жестко посаженного на ведомый вал, и неподвижного направляющего аппарата (реактора). В рабочих полостях, так же как и в гидромуфте, циркулирует рабочая жидкость. Ввиду наличия реактора 6 при изменении внешней нагрузки в гидротрансформаторе происходит преобразование не только скорости вращения, но и крутящего момента. В трансмиссиях мощных строительных машин гидротрансформаторы выполняют роль бесступенчатого редуктора, плавно и автоматически изменяющего величину передаваемого крутящего момента. Это значительно облегчает управление машиной и повышает ее производительность. Гидротрансформатор «непрозрачной» схемы надежно предохраняет трансмиссию и двигатель от перегрузок, что способствует значительному увеличению срока службы двигателя и агрегатов трансмиссии. Однако из-за сравнительно низкого КПД возникает необходимость увеличения мощности силовой установки на 10… 15% что ведет к снижению топливной экономичности машины. Гидродинамические трансмиссии широко применяют на экскаваторах, самоходных скреперах, колесных бульдозерах и погрузчиках. Гидромеханические трансмиссии обеспечивают быстрый разгон и торможение машины, выполняют функции автоматических бесступенчатых коробок перемены передач, хорошо согласовывают работу механизмов и др. Значительный эффект получают совмещением механических трансмиссий с гидравлическими, особенно для малогабаритных машин и механизмов. Гидрообъемный привод состоит из насоса, гидродвигателя, гидроцилиндров, соединяющих рабочие линии высокого (напорные) и низкого (сливные, всасывающие, подпиточные) давления, а также регулирующих и вспомогательных устройств. На машинах для ремонтно-строительных работ используются аксиальнопоршневые регулируемые (типа 207 и 223) и нерегулируемые (типа 210) насосы и гидромоторы, радиально-поршневые высокомоментные гидромоторы (типа РМ), шестеренчатые насосы (НШ) и гидромоторы, пластинчатые гидромоторы и насосы (типа Г-12). Насосы преобразуют механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости и характеризуются развиваемым давлением и подачей. Гидромоторы преобразуют энергию потока рабочей жидкости в меЛист Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата 26 ханическую и характеризуются развиваемым крутящим моментом и частотой вращения вала. Наиболее распространены насосы НШ (рис. 3.3). Ведущие и ведомые шестерни жестко сидят на валах, установленных на скользящих подшипниках в корпусе. При вращении шестерен валом рабочая жидкость из бака через всасывающую полость заполняет пространство между зубьями, откуда выдавливается в напорную магистраль. Насос развивает давление до 14 МПа при подаче до 100 л/мин. Основными деталями лопастного насоса Г-12 (рис. 3.4, а) являются корпус, ротор, лопасти, перемещающиеся в пазах ротора. При вращении ротора лопасти под действием центробежных сил скользят по пазам, выдвигаются, захватывают рабочую жидкость, поступающую в корпус из бака, и нагнетают ее в магистраль под давлением 10…12,5 МПа. Основными деталями радиально-поршневых насосов типа РМ (рис. 3.4, б) являются неподвижный статор и несоосный с ним вращающийся ротор с плунжерами и пружинами. Ввиду несоосности ротора и статора происходит забор рабочей жидкости из бака через всасывающий канал, при дальнейшем движении плунжеры перемещаются и сжимают рабочую жидкость, создавая давление до 25 МПа в магистрали. Аксиально-поршневой насос типа НПА-64 (рис. 3.4, в) состоит из цилиндрового блока, плунжеров со штоками, приводного вала и неподвижного распределительного диска. По окружности блока расположено восемь цилиндров с плунжерами. При вращении блока, наклонного к оси приводного вала под углом а=15… 30°, плунжеры вращаются вместе с блоком и одновременно движутся возвратно-поступательно в его цилиндрах, попеременно засасывая рабочую жидкость из бака и выталкивая ее в напорную магистраль. Жидкость засасывается и нагнетается поршнями через каналы 8 в распределительном диске. Эти насосы развивают давление до 35 МПа, обеспечивая подачу 60… 63 л/мин. Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата Рис. 3.3. Шестеренчатый насос: а — общий вид; б — схема работы Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 27 Для приведения в действие элементов рабочих органов с поступательным движением (подъема и опускания стрелы, рукояти и ковша экскаватора, ковша скрепера, отвалов бульдозеров и автогрейдеров и др.) используют гидроцилиндры диаметром 32 … 220 мм и ходом поршня 60 … 2000 мм (рис. 3.5). Регулирующие устройства (распределители, дроссели, регуляторы, клапаны) изменяют в процессе работы величину и направление потока жидкости от насоса к гидродвигателям, а также ограничивают давление в гидросистеме, предохраняя трансмиссию от перегрузок. Различают распределители золотниковые и крановые. Последние не обеспечивают достаточной герметичности, поэтому применяются в системах с низким давлением (до 1 МПа). Число распределителей определяется количеством приводимых в действие исполнительных органов, а число их позиций — требованиями к управлению и конструкцией рабочих органов. В большинстве случаев применяются трехпозиционные золотники. В некоторых машинах (бульдозеров и погрузчиков) — четырехпозиционные. Управление распределителями — ручное с пружинным возвратом из включенных позиций или с фиксацией во всех положениях. Применяют также золотники с электрогидравлическим включением. Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата Рис. 3.4. Принципиальная обратимых насос-моторов: а — лопастного; б — радиально-поршневого; в — аксиально-поршневого Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 28 Рис. 3.5. Гидравлические цилиндры: а, 6, в — однопоршневые двустороннего действия; г — двухпоршневой; д — телескопический; 1 — корпус; 2— поршень; 3— пружина; 4— уплотнительные кольца; 5 — шток; 6 — манжеты уплотнения; 7.8 — штуцера подвода рабочей жидкости Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата К вспомогательным устройствам относятся баки для рабочей жидкости, фильтры и центрифуги для очистки рабочих жидкостей, теплообменники для их охлаждения. В гидростатических трансмиссиях используемая рабочая жидкость должна быть чистой. Загрязнение допускается частицами размерами не выше 20.. .40 мк. Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 29 2 Гидрообъёмнвя трансмиссия В гидрообъемных трансмиссиях для передачи движения, используется объемный гидропривод. Мощность двигателя в такой трансмиссии передается ведущим органом машины от перемещения замкнутого объема жидкости между вытеснителями насоса и гидромотора. Достоинством гидрообъемного привода является его широкопрофильность, т. е. использование единой насосной станции для тяговых гидродвигателей и гидросистемы технологического оборудования, в результате чего снижается масса машины. 4 5 2 3 Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата 6 2.Структурная схема гидропривода. 1 – приводной двигатель, источник механической энергии; 2 – гидропередача, предназначенная для преобразования механической энергии приводного двигателя в гидравлическую энергию и гидравлическую энергию в энергию движения выходного звена 3; 3 – выходное звено, приводимая машина; 4 – устройство управления, предназначенное для управления потоком жидкости Дорожные машины с гидрообъемной трансмиссией способны обеспечить более высокую производительность за счет бесступенчатого изменения скорости движения и тягового усилия, особенно при работе в тяжелых и резкопеременных режимах движения, характерных при строительстве дорого. Долгое время гидрообъемные трансмиссии не выдерживали конкуренции с механическими из-за недостаточной долговечности, низкого КПД, значительных размеров массы и стоимости. Создание гидромашин с высокими рабочими давлениями (до 40 МПа) расширяет перспективы применения гидрообъемных трансмиссий на тракторах и автомобилях, но и предъявляет дополнительные требования к качеству материалов, фильтрации жидкости, герметичности элементов и др. Наибольшее распространение в гидрообъемных трансмиссиях дорожных машин получили аксиально-поршневые и кулачковые (кривошипные) поршневые гидромашины. Они обратимы и могут работать как в режиме мотора, так и в режиме гидронасоса. Эти машины работают при давлениях до 40 МПа при частоте вращения до 42 с-1 (2500 мин-1), имея диапазон регулирования 2,5...3 и η0 = Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 30 0,97...0,98, ηм = 0,92...0,95 (значения η0 даны при номинальных нагрузках). Отклонение от номинальных режимов ведет к снижению объемного КПП. Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата Устройство гидрообъемной передачи. Поршневые аксиальные и радиальные гидромашины обычно обратимы, т. е. могут работать в режиме насоса и в режиме мотора. Аксиально-поршневой насос с переменным рабочим объемом (рис. 19.29) устроен следующим образом. Ведущий вал 1 насоса и закрепленные на нем блок цилиндров 2 и наклонная шайба 5 вращаются как одно целое. Шатуны 4 опираются своими сферическими головками на поршни 3 и наклонную шайбу 5. Если угол у наклона шайбы равен нулю, поршни не будут перемещаться при вращении вала; при γ ≠ 0 вращающаяся наклонная шайба 5, опираясь на опорный диск 6, вынудит поршни перемещаться. Они будут совершать два хода за один оборот шайбы: один ход нагнетания и второй ход всасывания. Жидкость подводится к крышке блока цилиндров, которая служит распределиГидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 31 телем, по трубке 11 и нагнетается по трубке 10. Производительность насоса зависит от угла наклона шайбы 5. При изменении знака угла у нагнетательная трубка становится всасывающей и при неизменном направлении вращения вала насоса гидромотор реверсируется. Управление наклоном шайбы осуществляется перемещением опорного диска 6 при помощи валика 8. Из рассмотренной конструктивной схемы видно, что аксиальнопоршневая машина является относительно сложным механизмом. Во избежание значительных утечек жидкости и обеспечения необходимого давления сопрягаемые детали насоса должны изготовляться по высокому классу точности, однако и при этом утечки имеют место. Величина их оценивается объемным КПД передачи. Потери на преобразование вращательного движения валов в поступательное движение поршней и наоборот, а также на трение и утечки перемещаемой жидкости оцениваются КПД передачи, Полный КПД ηго гидрообъемной передачи равен: Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата где η0 — объемный КПД; ηм — механический КПД. КПД гидрообъемной передачи ниже, чем КПД шестеренных механических передач. Значение его для одной и той же конструкции передачи зависит от очень многих факторов: числа оборотов, производительности насоса, перепада давлений и т. д. Наибольшее влияние на величину полного КПД передачи оказывает перепад давлений. Поэтому необходимо стремиться к тому, чтобы при любых тяговых и скоростных режимах машины гидрообъемная передача работала при давлениях, близких к верхнему для нее пределу. В трансмиссиях дорожных машин гидрообъемные передачи могут применяться как для регулирования скорости и тяги самой машины, так и для привода ведущих мостов активных прицепов. Из многообразия возможных схем трансмиссий с объемным приводом выделим некоторые наиболее характерные для автомобилей и тракторов. Компоновка гидроагрегатов в трансмиссии зависит от типа и назначения машины. На рис. 19.30а показана схема моноблочной компоновки регулируемых насоса и мотора (т. е. насос и мотор объединены в один блок). Такая гидрообъемная передача устанавливается вместо сцепления и коробки передач и выполняет их функции. Остальные агрегаты механической части трансмиссии остаются без изменений. Схема обеспечивает широкий диапазон регулирования скорости и тяги за счет последовательного или одновременного регулирования насоса и мотора. Однако КПД трансмиссии, выполненной по данной схеме, ниже КПД более распространенной системы управления только насосом. Моноблочная схема может оказаться весьма удобной при модернизации трансмиссий существующих трелевочных тракторов, так как не повлечет за собой существенных изменений в конструкции серийных машин. Применение такой схемы на машинах приведет к потере компоновочных преимуществ гидрообъемной трансмисГидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 32 Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата сии, ради которых она может оказаться целесообразной на транспортной машине. На рис. 19.30б показана схема раздельного расположения гидроагрегатов в трансмиссии колесной машины. Насос расположен отдельно от гидромоторов, которые снесены к ведущим колесам. В связи с тем, что потери при перемещении замкнутого объема жидкости от насоса к мотору незначительны, их можно располагать на некотором удалении друг от друга. Это свойство гидрообъемной передачи дает широкие возможности компоновки многоприводных машин и активных прицепов. Изменение скорости движения осуществляется, как правило, регулированием насоса, а требуемый диапазон регулирования с сохранением высоких значений КПД осуществляется последовательным отключением (включением) привода каждого моста. Гидромоторы могут быть встроены в ведущие колеса и установлены вне колес. В первом случае гидромотор непосредственно связан с колесом, во втором между ними осуществляется механическая связь. Такой гидропривод имеет свойства автомобильного дифференциала. При работе ведущего моста гидромоторы правого и левого колес образуют гидравлический дифференциал, который аналогичен по своему влиянию на проходимость машины механическому дифференциалу с малым трением. Чтобы избежать влияния этого явления на проходимость, в гидрообъемных трансмиссиях предусматривают систему автоматических или управляемых клапанов, которые отключают буксующее колесо от нагнетательной ветви, и весь поток жидкости направляется на небуксующее колесо. Схема возможной компоновки многоосной полноприводной колесной машины высокой проходимости показана на рис. 19.30в. По такой схеме могут создаваться подборщики-транспортировщики для вывозки древесины с лесосеки и движения по магистральным дорогам и дорогам общего назначения. Компоновка гидрообъемного привода позволяет значительно повысить проходимость благодаря большому клиренсу, а также плавности изменения момента на ведущих колесах. Последовательное отключение ведущих мостов при движении по хорошим дорогам позволит сохранять высокие значения КПД трансмиссии. Система бортового привода, когда двигатель приводит в действие два насоса, каждый из которых питает гидромоторы своего борта, позволяет осуществлять управление машиной по типу гусеничного трактора. Изменяя частоту вращения колес одного из бортов, можно осуществлять плавные повороты, а при необходимости реверсировать один из бортов для поворота на месте. Из этого следует, что такие системы привода ведущих колес дорожных машин способствуют повышению весьма денного качества — маневренности. Лист Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата 33 Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата Кроме того, параллельность работы магистралей двух насосов повышает надежность трансмиссии в делом. Все три представленных варианта выполнены по замкнутой схеме, которой свойственен один недостаток. В замкнутом объемном приводе связь между насосом и гидродвигателем практически жесткая. Движение машины с «накатом» по инерции невозможно. Так как гидромашины привода обратимы, то при движении по инерции или буксировке ведущие колеса должны быть отключены от гидромотора во избежание торможения машины. Этого явления может не быть, если предусмотреть в трансмиссии механические устройства для отключения ведущих колес (зубчатые муфты, муфты свободного хода), гидравлические способы отключения рабочих цилиндров от ведомого вала гидромотора или устройства для соединения между собой нагнетательной и возвратной магистралей. Из всех существующих способов регулирования гидроприводов на отечественных и зарубежных лесных машинах получили распространение два вида машинного управления: изменением рабочего объема насоса и мотора. Кроме того, возможно управление изменением частоты вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, приводящего в работу объемный насос. Наиболее распространен способ регулирования изменением рабочего объема насоса. Производительность насоса Qн = qнnн, где qн — объем жидкости, вытесняемой поршнями насоса за один оборот вала, м /об, или постоянная насоса; nн — частота вращения насоса. Пренебрегая утечками, из соотношения расхода гидромотора и подачи насоса qнnн = qмnм получим передаточное число гидрообъемной передачи из равенства i = nн/nм = qм/qн, где qм — постоянная гидромотора; nм — частота вращения гидромотора. Величина qн регулируемого насоса изменяется от 0 до qн max, следовательно, при таком способе регулирования частота вращения выходного вала трансмиссии (т. е. вала гидромотора) будет находиться в пределах: При регулируемом гидромоторе в знаменателе выражения (19.21) будет величина qм min. Мощность, потребляемая насосом, Nн = pqнnн (р — давление, развиваемое насосом). При изменении производительности насоса и постоянстве мощности приводного двигателя и частоты вращения его вала необходимо соблюдение условия pq = const, т. е. давление в системе, а следовательно, и крутящий момент на валу гидромотора изменяются гиперболически в зависимости от изменения qн. При такой зависимости в случае qн → 0, момент на ведущем валу машины Mк → ∞ (так как р → ∞). При трогании с места транспортной системы значение Mк в трансмиссии может существенно превысить момент, реализуемый по сцеплению двигателя с дорогой. Чтобы этого не произошло, в систему управления включают предохранительные клапаны, отрегулированные на максимально допустимое расчетное давление Pmax. Таким обраГидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 34 Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата зом, верхняя часть внешней характеристики машины с гидрообъемной трансмиссией отсекается горизонтальной линией, соответствующей рmax и на участке AB (см. рис. 19.31) трансмиссия не передает всей мощности двигателя. Участок BC характеризуется работой с постоянной мощностью двигателя. С увеличением частоты вращения давление в системе будет снижаться до величины pmin соответствующей qн=qн max. Тогда регулирование прекращается. Свойство гидропривода повышать крутящий момент на ведущих колесах с ростом сопротивления движению машины является основным достоинством этого типа привода. Кривая регулирования (см. рис. 19.31) в масштабе силы тяги рк и скорости va представляет собой внешнюю характеристику машины с гидрообъемной трансмиссией. Силовой диапазон передачи Mmax/Mmin = pmax/pmin ограничивается прочностью деталей привода и КПД передачи. Чем выше максимальное давление в гидросистеме, тем шире диапазон регулирования. Окончательный диапазон регулирования определяется назначением и конкретными условиями эксплуатации, при этом основной целью является обеспечение высокой производительности машины. К достоинствам относятся: бесступенчатое регулирование скорости и плавность передачи крутящего момента; реверсивность и возможность двигаться на малых («ползучих») скоростях; удобство компоновки и минимальное использование механических звеньев; возможность объединения гидропривода с механизмом поворота; легкость управления и его автоматизации. Наряду с достоинствами, такие передачи в сравнении с механическими имеют ряд существенных недостатков: снижение КПД трансмиссии при больших диапазонах регулирования и, как следствие, неэкономичность длительной работы машины на режимах, не соответствующих номинальным нагрузкам; несколько большая масса трансмиссии на единицу передаваемой мощности; более высокая стоимость трансмиссии. При создании многооперационных дорожно-транспортных машин преимущества гидрообъемного привода настолько очевидны, что с учетом значительного роста технического уровня гидромашин его можно считать наиболее перспективным. Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 35 Применение гидробъёмного привода в строительно-дорожной тех- Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата нике В строительно-дорожной техники применяются два типа гидрообъёмного привода с открытым циркулирующим контуром и закрытом. Гидравлическая схема объёмного гидропривода с открытой циркулирующим контуром состоит (риС ) : 1 – бак, хранящий рабочую жидкость; 2 – нерегулируемый насос; 3 – предохранительный клапан, через который лишняя жидкость сливается в бак; 4 – дроссель, изменяющий расход в системе; 5 – гидрораспределитель, предназначенный для изменения движения жидкости; 6 – силовой гидроцилиндр, совершающий поступательные движения. Также в открытых гидроприводах могут использоваться гидромоторы. Преимущества открытого ОГП: охлаждение не требует специальных радиаторов; выходное звено может совершать как возвратнопоступательное, так и вращательное движение применение как регулируемых, так и нерегулируемых насосов. Недостатки открытого ОГП: требуется бак, увеличивающий габариты и массу гидропривода; возможен вакуум на входе в насос, что может привести к кавитации; большой контакт рабочей жидкости с атмосферой Гидравлическая схема объемного гидропривода с замкнутой циркуляцией: 1 – регулируемый реверсивный гидронасос; 2 – регулируемый реверсивный гидромотор; 3 – замкнутая гидролиния; 3а – напорная гидролиния, если движение жидкости происходит по часовой стрелке; 3б – всасывающая гидролиния, если движение жидкости происходит по часовой стрелке; 4а – предохранительный клапан, защищающий гидролинию 3а, если движение происходит по часовой стрелке; 4б - предохранительный клапан, защищающий гидролинию 3б, если движение происходит по часовой стрелке; 5 – обратные клапаны; подпитывающая система: 6 – нерегулируемый насос подпитки; 7 – бачок с рабочей жидкостью; 8 – предохранительный переливной клапан. Система подпитки, выполненная по открытой схеме, служит для компенсации утечек и обеспечения манометрического давления во всасывающей линии, а так же для обеспечения работы системы при низких температурах. Преимущества объёмных гидроприводов с замкнутой циркуляцией жидкости: не требуется бак для рабочей жидкости, что снижает массу и габариты гидропривода Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 36 малый контакт рабочей жидкости с атмосферой, что исключает попадание влаги, воздуха, загрязнений отсутствие кавитации обеспечение нормальной работы при низких температурах Недостатки объёмных гидроприводов с замкнутой циркуляцией жидкости: нагревание рабожидкости Гидростатическая трансмиссия бульдозера — это гидрообъемная передача с закрытым замкнутым гидроконтуром. Принципиальное отличие экскаваторной трансмиссии — открытый контур. Конструкция: 2 гидронасоса; 2 гидромотора (и более в машинах весом >40 т). Принцип работы: От вращения вала ДВС вырабатывается механическая энергия, которая с помощью насосов преобразуется в энергию потока масла и следует посредством рукавов высокого давления к гидромоторам. Далее энергия опять переходит в механическое вращение, заставляя работать приводной редуктор. Гидравлический контур закрыт, жидкость в нем обновляется на 10% в минуту с помощью клапанов и насосов подпитки — так контур очищается и охлаждается. Можно предотвратить сечения РВД подвода и отвода жидкости от приводного контура, а также компактно разместить трансмиссию Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата чей Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 37 Подп. и дата Взам. инв. № К минусам относят низкий КПД по сравнению гидромеханической (механической) передачей. Есть миф, что для гидростатической трансмиссии нужно исключительно дорогое иностранное масло. На самом деле качество российских масел не уступает импортным: продукция соответствуют западным стандартам и используется при любых рабочих температурах. Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Преимущества ГСТ 1. Более эффективный крутящий момент двигателя в сравнении со ступенчатым приводом во всем диапазоне нагрузок и скоростей машины. Это реализуется благодаря плавному бесступенчатому изменению передаточного отношения в широком диапазоне частот вращения. 2. Объем насосов регулируется пропорционально от 0 до max, что обеспечивает плавный разгон техники. 3. Разгон без потери мощности, рывков. 4. Машина сама держит обороты ДВС на нужном уровне за счет электронного контроля трансмиссии. 5. Максимальная тяга машины даже на низкой скорости и оборотах. 6. Маневренность: способность разворота на месте с нулевым радиусом. Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 38 Список используемых источников Инв. № подп Подп. и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подп. и дата 1. Германович В.А. Альтернативные источники энергии и энергосбережение. Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли, биомассы [Электронный ресурс]/ Германович В., Турилин А.— Электрон. текстовые данные.— СПб.: Наука и Техника, 2014.— 320 c. — ЭБС «IPRbooks». 2. Кулаков А.Т. Особенности конструкции, эксплуатации, обслуживания и ремонта силовых агрегатов грузовых автомобилей [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Кулаков А.Т., Денисов А.С., Макушин А.А.— Электрон. текстовые данные.— М.: Инфра-Инженерия, 2013.— 448 c. — ЭБС «IPRbooks». 3. Баловнев В.И., Данилов Р.Г. Автомобили и тракторы: краткий справочник. -М.: издательский центр «Академия», 2000.- 384 с. 4. Прокопенко Н.И. Эсперементальные исследования двигателей внутреннего сгорания.- М.: Издательство «Лань», 2010.- 592 с. 5. Шатров М.Г. Автомобильные двигатели – М.: Академия , 2010.- 464 с. 6. Луканин В.Н., Шатров М.Г. Двигатели внутреннего сгорания – М.: Академия , 2005.- 478 с. Гидромеханические трансмиссии Лит Изм. № докум. Подп. Дата Лист 39
