Гідропривід ГСТ-90 (малюнок 1.4) включає аксіально-плунжерні агрегати: регульований гідронасос з шестерінчастим насосом підживлення і гідророзподілювачем; нерегульований гідромотор в зборі з клапанною коробкою, фільтр тонкої очистки з вакуумметром, трубопроводи та шланги, а також бак для робочої рідини.
Вал 2 гидронасоса обертається в двох роликових підшипниках. На шліці вала посаджений блок циліндрів 25 , В отворах якого переміщаються плунжери. Кожен плунжер сферичним шарніром з'єднаний з п'ятої, яка впирається на опору, розташовану на похилій шайбі 1 . Шайба з'єднана з корпусом гидронасоса за допомогою двох роликових підшипників, і завдяки цьому може бути змінений нахил шайби щодо вала насоса. Зміна кута нахилу шайби відбувається під дією зусиль одного з двох сервоціліндров 11 , Поршні яких з'єднані з шайбою 1 за допомогою тяг.
Усередині сервоціліндров знаходяться пружини, що впливають на поршні і встановлюють шайбу так, щоб розташована в ній опора була перпендикулярна до валу. Разом з блоком циліндрів обертається приставне дно, ковзне по розподільника, закріпленому на задній кришці. Отвори в розподільнику і приставному дні періодично з'єднують робочі камери блоку циліндрів з магістралями, що зв'язують гидронасос з гидромотором.
|
Малюнок 1.4 - Схема гідроприводу ГСТ-90: 1 - шайба; 2 - вихідний вал насоса; 3 - реверсивний регульований насос; 4 - гидролінія управління; 5 - важіль управління; 6 - золотник управління становищем люльки; 7 8 - насос підживлення; 9 - Зворотній клапан; 10 - запобіжний клапан системи підживлення; 11 - сервоціліндр; 12 - фільтр; 13 - вакуумметр; 14 - гидробак; 15 - теплообмінник; 16 - золотник; 17 - переливний клапан; 18 - головний запобіжний клапан високого тиску; 19 - гидролінія низького тиску; 20 - гидролінія високого тиску; 21 - дренажна гидролінія; 22 - нерегульований мотор; 23 - вихідний вал гідромотора; 24 - похила шайба гідромотора; 25 - блок циліндрів; 26 - тяга зв'язку; 27 - торцеве ущільнення |
Сферичні шарніри плунжеров і ковзаючі по опорі п'яти змащуються під тиском робочої рідиною.
Внутрішня площина кожного агрегату заповнена робочою рідиною і є масляною ванною для працюючих в ній механізмів. У цю порожнину надходять і витоку з сполучень гідроагрегату.
До задньої торцевої поверхні гидронасоса кріпляться насос підживлення 8 шестерневого типу, вал якого з'єднаний з валом гидронасоса.
Насос підживлення всмоктує робочу рідину з бака 14 і подає її:
- в гидронасос через один з лічильників води;
- в систему управління через гідророзподільник в кількостях, обмежених жиклером.
На корпусі насоса підживлення 8 розташований запобіжний клапан 10 , Який відкривається при підвищенні тиску, що розвивається насосом.
Гидрораспределитель 6 служить для розподілу потоку рідини в системі управління, тобто для направлення її до одного з двох сервоціліндров, в залежності від зміни положення важеля 5 або замикання рідини в сервоціліндре.
Гидрораспределитель складається з корпусу, золотника з поворотною пружиною, розташованої в склянці, важеля управління з пружиною кручення, а також важеля 5 і двох тяг 26 , Які пов'язують золотник з важелем управління і похилою шайбою.
пристрій гідромотора 22 аналогічно пристрою насоса. Основні відмінності полягають в наступному: п'яти плунжеров при обертанні вала ковзають по похилій шайбі 24 , Що має постійний кут нахилу, а тому механізм її повороту з гідророзподілювачем відсутня; замість насоса підживлення до задньої торцевої поверхні гідромотора кріпиться клапанна коробка. Гідронасос з гидромотором пов'язані з двома трубопроводами (магістралями «гидронасос-гіцромотор»). За однією з магістралей потік робочої рідини під високим тиском рухається від гідронасоса до гідромоторів, по інший - під низьким тиском повертається назад.
У корпусі клапанної коробки знаходяться два клапани високого тиску, переливної клапан 17 і золотник 16 .
Система підживлення включає насос підживлення 8 , А також зворотні 9 , запобіжний 10 і переливної клапани.
Система підживлення призначена для постачання робочої рідиною системи управління, забезпечення мінімального тиску в магістралях «гидронасос-гідромотор», компенсування витоків в Гідронасоси і гідромоторі, постійного перемішування робочої рідини, що циркулює в Гідронасоси і гідромоторі, з рідиною в баку, відведення від деталей тепла.
Клапани високого тиску 18 оберігають гідропривід: від перевантажень, перепускаючи робочу рідину з магістралі високого тиску в магістраль низького тиску. Так як магістралей дві і кожна з них в процесі роботи може бути магістраллю високого тиску, то і клапанів високого тиску теж два. переливний клапан 17 повинен випускати надлишки робочої рідини з магістралі низького тиску, куди вона постійно подається насосом підживлення.
золотник 16 в клапанної коробці підключає переливної клапан до тієї магістралі «гидронасос-гідромотор», в якій тиск буде менше.
При спрацьовуванні клапанів системи підживлення (запобіжного і переливного) випливає робоча рідина потрапляє у внутрішню порожнину агрегатів, де, змішавшись з витоками, за дренажним трубопроводах надходить в теплообмінник 15 і далі в бак 14 . Завдяки дренажного пристрою, робоча рідина відводить тепло від деталей, що труться гідроагрегатів. Спеціальне торцеве ущільнення валу запобігає витіканню робочої рідини з внутрішньої порожнини агрегату. Бак служить резервуаром для робочої рідини, має всередині перегородку, що розділяє його на зливну і всмоктувальну порожнини, забезпечений покажчиком рівня.
Фільтр тонкого очищення 12 з вакуумметром затримує сторонні частинки. Фільтруючий елемент виконаний з нетканого матеріалу. Про ступінь забрудненості фільтра судять за показаннями вакуумметра.
Двигун обертає вал гидронасоса, а, отже, пов'язані з ним блок циліндрів і вал насоса підживлення. Насос підживлення всмоктує робочу рідину з бака через фільтр і подає її в гидронасос.
При відсутності тиску в сервоціліндрах пружини, розташовані в них, встановлюють шайбу так, щоб площина знаходиться в ній опори (шайби) була перпендикулярна до осі вала. В цьому випадку при обертанні блоку циліндрів п'яти плунжеров будуть ковзати по опорі, не викликаючи осьового переміщення плунжерів, і гидронасос не надсилатиме 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 з шайбою і золотником. Останній, перемістившись, направить робочу рідину, що надходить від насоса підживлення в систему управління, в один з сервоціліндров, а другий сервоціліндр з'єднається з порожниною зливу. Опиняється під дією тиску робочої рідини поршень першого сервоціліндра почне рух, повертаючи шайбу, переміщаючи поршень у другому сервоціліндре і стискаючи пружину. Шайба, повертаючись в положення, задане важелем гідророзподільника, буде переміщати золотник, поки не поверне його в нейтральне положення (при цьому положенні вихід робочої рідини з сервоціліндров закритий пасками золотника).
При обертанні блоку циліндрів п'яти, ковзаючи по похилій опорі, викличуть переміщення плунжерів в осьовому напрямку, і внаслідок цього відбудеться зміна обсягу камер, освіченими отворами в блоці циліндрів і плунжерами. Причому половина камер буде збільшувати свій обсяг, інша половина - зменшувати. Завдяки отворам в приставному дні і розподільнику ці камери по черзі з'єднуються з магістралями «гидронасос-гідромотор».
У камері, що збільшує свій обсяг, робоча рідина надходить з магістралі низького тиску, куди подається насосом підживлення через один з лічильників води. Обертовим блоком циліндрів робоча рідина, що знаходиться в камерах, переноситься до іншого магістралі і витісняється в неї плунжерами, створюючи високий тиск. З цієї 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'ят плунжеров з похилою шайбою, змушує блок циліндрів обертатися. Пройшовши робочі камери гідромотора, робоча рідина вийде в магістраль низького тиску, по якій частина її повернеться до гідронасосу, а надлишки через золотник і переливної клапан витечуть у внутрішню порожнину гідромотора. При перевантаженні гідроприводу високий тиск в магістралі «гидронасос-гідромотор» може зростати до тих пір, поки не відкриється клапан високого тиску, який перепустити робочу рідину з магістралі високого тиску в магістраль низького тиску, минаючи гідромотор.
Об'ємний гідропривід ГСТ-90 дозволяє безступінчатий змінити передавальне відношення: на кожен оборот валу гідромотор споживає 89 см 3 робочої рідини (без урахування витоків). Така кількість робочої рідини гидронасос може видати за один або кілька, оборотів свого приводного вала в залежності від кута нахилу шайби. Отже, змінюючи подачу гідронасоса, можна змінити швидкість руху машин.
Для зміни напрямку руху машини досить нахилити шайбу в протилежну сторону. Реверсивний гидронасос при тому ж обертанні його вала змінить напрямок потоку робочої рідини в магістралях "гидронасос-гідромотор" на зворотне (тобто магістраль низького тиску стане магістраллю високого тиску, а магістраль високого тиску - магістраллю низького). Отже, для зміни напрямку руху машини необхідно важіль гідророзподільника повернути 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 знаходиться в ній опори стане перпендикулярної до осі вала. Плунжери НЕ будуть переміщатися в осьовому напрямку. Подача робочої рідини припиниться. Самохідна машина зупиниться. В магістралях «гидронасос-гідромотор» тиск стане однаковим.
Золотник в клапанної коробці під дією центруючих пружин займе нейтральне положення, при якому переливної клапан не буде підключений до жодної з магістралей. Вся рідина, що подається насосом підживлення, через запобіжний клапан буде стікати у внутрішню порожнину гидронасоса. При рівномірному русі самохідної машини в Гідронасоси і гідромоторі необхідно тільки 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 відводу тепла, через клапани випускають нагріту, минулий гидромотор рідина, а охолоджену - з бака. З цією метою переливної клапан системи підживлення, розташований в клапанної коробці на гідромоторі, налаштований на кілька менший тиск, ніж запобіжний на корпусі насоса підживлення. Завдяки цьому при перевищенні тиску в системі підживлення відкриється переливний клапан і випустить нагріту рідину, що вийшла з гідромотора. Далі рідина з клапана потрапляє у внутрішню порожнину агрегату, звідки по дренажним трубопроводах через теплообмінник спрямовується в бак.
У гідрооб'ємних безступінчатих передачах крутний момент і потужність з провідної ланки (насоса) на ведене ланка (гідромотор) передається рідиною по трубопроводах. Потужність N, кВт, потоку рідини визначається твором напору H, м, на витрату Q, м3 / с:
N \u003d HQpg / 1000,
де р - щільність рідини.
Гідрооб'ємні передачі не володіють внутрішнім автоматизмом, для зміни передавального числа потрібно САУ. Однак для гідрооб'ємної передачі не потрібен механізм реверсу. Задній хід забезпечується зміною сполуки насоса з лініями нагнітання і повернення рідини, що змушує вал гідромотора обертатися в протилежному напрямку. При регульованому насосі не потрібна муфта початку руху.
Гідрооб'ємні передачі (як і електропередачі) у порівнянні з фрикційними і гідродинамічними мають набагато ширші компонувальні можливості. Вони можуть бути частиною комбінованої гидромеханической коробки передач при послідовному або паралельному з'єднанні з механічним редуктором. Крім того, вони можуть бути частиною комбінованої гідромеханічної трансмісії, коли гидромотор встановлений перед головною передачею - рис. а (збережений ведучий міст з головною передачею, диференціалом, півосями) або в двох або в усіх колесах встановлені гідромотори - рис. а (вони доповнені редукторами, які виконують функції головної передачі). У будь-якому випадку гідросистема є замкнутої, причому в неї включений насос підживлення для підтримки надлишкового тиску в лінії повернення. Через втрат енергії в трубопроводах зазвичай вважають за доцільне застосування гідрооб'ємної трансмісії при максимальній відстані між насосом і гидромотором 15 ... 20 м.
Мал. Схеми трансмісій автомобілів з гідрооб'ємними або з електричними передачами:
а - при використанні мотор-коліс; б - при використанні головної передачі; Н - насос; ГМ - гідромотор; Г - генератор; ЕМ - електромотор
В даний час гідрооб'ємні передачі застосовуються на малих автомобілях-амфібія, наприклад «Джиггер» і «Мул», на автомобілях з активними напівпричепами, на невеликих серіях великовантажних ( повною масою до 50 т) самоскидів і на досвідчених міських автобусах.
Широке застосування гідрооб'ємних передач стримується в основному їх високою вартістю і 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 в основному знаходять застосування радіально-поршневі (рис. А) і 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 у.
Втрати в об'ємних гідромашинах ділять на об'ємні (витоку) і механічні, до останніх відносять і гідравлічні втрати. Втрати в трубопроводі ділять на втрати тертя (вони пропорційні довжині трубопроводу і квадрату швидкості рідини при турбулентному плині) і 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 і т.д.). Гідротранміссію також називають гідравлічною передачею. Як правило в гідравлічній трансмісії відбувається передача енергії за допомогою рідини від насоса до гідромоторів (турбіні).
У представленому ролику в якості вихідної ланки використаний гідродвигун поступального руху. У гідростатичної трансмісії використовується гідродвигун обертального руху, але принцип роботи, як і раніше залишається заснованим на законі. У гідростатичному приводі обертального дії робоча рідина подається від насоса до мотору. При цьому в залежності від робочих обсягів гідромашин можуть змінюватися момент і частота обертання валів. гідравлічна трансмісія має всі переваги гідравлічного приводу: високою потужністю, що, можливістю реалізації великих передавальних чисел, Здійснення бесступенчатого регулювання, можливістю передачі потужності на рухливі, що переміщаються елементи машини.
Способи регулювання в гідростатичної трансмісії
Регулювання швидкості вихідного вала в гідравлічній трансмісії може здійснювати шляхом зміни обсягу робочого насоса (об'ємне регулювання), або за допомогою установки дроселя або регулятора витрати (паралельне і послідовне дросельне регулювання). На малюнку показана гідротрансмісій з об'ємним регулюванням із замкнутим контуром.
Гідротрансмісій із замкнутим контуром
Гідравлічна трансмісія може бути реалізована за замкненому типу (Закритий контур), в цьому випадку в гідросистемі відсутня гідравлічний бак, з'єднаний з атмосферою.
У гідравлічних системах замкнутого типу регулювання швидкості обертання валу може здійснюватися шляхом зміни робочого об'єму насоса. Як насос-моторів в гідростатичної трансмісії найчастіше використовують.
Гідротрансмісій з відкритим контуром
відкритої називають гідравлічну систему поєднану з баком, який сполучається з атмосферою, тобто тиск над вільною поверхнею робочої рідини в баку дорівнює атмосферному. У гідротрасміссіях відритого типу можливо реалізувати об'ємне, паралельне і послідовне дросельне регулювання. На наступному малюнку показана гідростатична трансмісія з відритим контуром.
Де використовують гідростатичні трансмісії
гідростатичні трансмісії використовують в машинах і механізмах де необхідно реалізувати передачу великих потужностей, створити високий момент на вихідному валу, здійснювати безступінчасте регулювання швидкості.
Гідростатичні трансмісії широко застосовуються в мобільній, дорожньо-будівельної техніки, екскаваторах бульдозерах, на залізничному транспорті - в тепловозах і колійних машинах.
гідродинамічна трансмісія
У гідродинамічних трансмісіях для передачі потужності використовуються і турбіни. Робоча рідина в гідравлічних трансмісіях подається від динамічного насоса до турбіни. Найчастіше в гідродинамічної 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 поєднують насосне та турбінне колесо називаються гідромуфтами і гідротрансформаторами, які не дивлячись на деякі схожі елементи в конструкції мають ряд відмінностей.
гидромуфта
Гідродинамічну передачу, що складається з насосного та турбінного колеса, Встановлених в загальному картері називають гідромуфтою. Момент на вихідному валу гідравлічної муфти дорівнює моменту на вхідному валу, тобто гідромуфта не дозволяє змінити крутний момент. У гідравлічної трансмісії передача потужності може здійснюватися через гідравлічну муфту, яка забезпечить плавність ходу, плавне наростання крутного моменту, зниження ударних навантажень.
гідротрансформатор
Гідродинамічна передача, до складу якої входять насосне, турбінне і реакторне колеса, Розміщені в єдиному корпусі називається гидротрансформатором. Завдяки реактору, гідротрасформатор дозволяє змінити крутний момент на вихідному валу.
Гідродинамічна передача в а втоматіческого коробка передач
Найвідомішим прикладом застосування гідравлічної передачі є автоматична коробка передач автомобіля, В якій може бути встановлено гидромуфта або гідротрансформатор. Через більш високо ККД гідротрансформатора (в порівнянні з гідромуфтою), він встановлюється на більшість сучасних автомобілів з автоматичною коробкою передач.
У статті розглядається питання розвитку трансмісії гусеничних бульдозерів класу тяги 10 ... 15 т на гусениці.
Для початку трохи історії. Саме поняття «бульдозер» виникло в кінці XIX в. і означало потужну силу, котрі долають будь-які бар'єри. До гусеничних тракторів це поняття стали відносити в 1930-і рр., образно характеризує міць гусеничної машини з закріпленим попереду металевим щитом, що переміщує грунт. За базу спочатку використовували трактор сільськогосподарського призначення з головною особливістю - гусеничним ходом, що забезпечує максимальне зчеплення з грунтом. Гусениця визначається як нескінченний рейок. До винаходу її, як і до всіх ключових фундаментальних відкриттів, мали відношення російські вчені. Один з перших патентів зареєстрований в Росії близько 1885 р
Однією з особливостей гусеничного ходу є можливість повороту за рахунок відключення одного з траків, або його блокування, або включення його в протихід. На рис. 1 показана типова схема механічної трансмісії, яку використовували і на перших гусеничних бульдозерах і застосовують до сих пір.
Переваги даної схеми - простота конструкції агрегатів, к.к.д. більше 95%, низька вартість і мінімальні витрати часу на ремонт.
 |
 |
У період бурхливого зростання світової економіки в 1955-1965 рр. і розвитку технологій механообробки і хімічної галузі паралельно кілька виробників гусеничних бульдозерів застосували гідромеханічну трансмісію (ГМТ). Вона будувалася на базі гідротрансформатора (ГТР), одержав на той час широке поширення на тепловозах. ГМТ на бульдозерах була затребувана в першу чергу в важкому класі: більше 15 т тяги, і характеризується можливістю отримувати максимальний момент на нульовій швидкості, т. Е. При максимальному зчепленні гусениці з грунтом і максимальному опорі переміщуваної маси грунту. Єдиним і критичним недоліком крім технологічної складності залишалися високі механічні втрати - 20 ... 25% у одноступінчастого ГТР, що застосовується в переважній більшості на гусеничних бульдозерах з використанням ГМТ. Схема гідромеханічної трансмісії представлена \u200b\u200bна рис. 2.
Переваги даної схеми - максимально можлива тяга на гусениці, більш просте управління в порівнянні з механічною трансмісією, еластична зв'язок двигун-гусениця.
Необхідність використовувати дорогі планетарні КП і бортові редуктори викликана передачею більш високого крутного моменту, ніж в механічній трансмісії, - до двох разів. Схему ГМТ на сьогоднішній день використовують лідируючі виробники гусеничних бульдозерів Komatsu і Caterpillar. лише Челябінський тракторний завод забезпечує чималу частку механічних трансмісій, більше 50 років випускаючи практично не змінилася копію Caterpillar 1960-х рр.
Наступною технологічною щаблем розвитку трансмісії гусеничних бульдозерів стало застосування схеми «гидронасос (ГН) - гідромотор (ГМ)» під загальним терміном «гідростатична трансмісія» (ГСТ). Початок широкого використання ГН-ГМ було покладено військовими при вдосконаленні приводів артилерійських знарядь, де потрібна висока швидкість переміщення рухомих частин, що мають чималу інерційну масу, що виключало використання жорсткої механічного зв'язку.
Трансмісія саме такого типу сьогодні переважно поширена на спецтехніці середнього і важкого класу: гідростатичну трансмісію застосовують всі лідери ринку екскаваторної техніки. Застосування ГСТ в екскаваторах пов'язано з виконанням ними основної роботи виконавчими механізмами з гидропередачей зусилля. Поширенню ГСТ також сприяло вдосконалення технологій механічної обробки і широке поширення синтетичних масел, Вироблених під наперед задані параметри використання, а крім того, і розвиток мікроелектроніки, що дозволило реалізовувати складні алгоритми управління ГСТ. Схема гідростатичної трансмісії представлена \u200b\u200bна рис. 3.
Переваги даної схеми:
- високий к.к.д. - більше 93%;
- максимально можлива тяга на гусениці вище, ніж у ГМТ, за рахунок менших втрат;
- найкраща ремонтопридатність завдяки мінімальній кількості агрегатів і їх уніфікації різними виробниками, В основному не випускають готові гусеничні бульдозери;
- це ж забезпечує мінімальну вартість агрегатів;
- максимально просте управління одним джойстиком, що дозволяє без доробок реалізовувати дистанційне керування, В тому числі за допомогою радіозв'язку;
- еластична зв'язок двигун-гусениця;
- малі габаритні розміри, Що дозволяє використовувати вивільнені простір під навісне обладнання;
- можливість макроконтролю стану всієї трансмісії по одному параметру - температурі робочої рідини;
- максимально можлива маневреність - нульовий радіус розвороту за рахунок протихід траків;
- можливість 100% -ного відбору потужності на гідрофікована навісне обладнання від штатного гидронасоса;
- можливість дешевої програмної, а також технологічної модернізації в найближчому майбутньому за рахунок елементарного переходу на робочу рідину з новими властивостями, отриманими на основі нанотехнологій.
Непрямим підтвердженням таких переваг є вибір ГСТ лідером німецьких виробників спецтехніки компанією Liebherr в якості базової в конструкції всієї спецтехніки, в тому числі гусеничних бульдозерів. Таблиця всіх переваг, недоліків і особливостей експлуатації різних типів трансмісій, в тому числі «нової» для Caterpillar і реально реалізованої ще в 1959 р заводом ЧТЗ на бульдозері ДЕТ-250 електромеханічної трансмісії, наведена на сайті www.TM10.ru Заводу «ДСТ-Урал».
 |
 |
Звичайно, читачі звернули увагу на переваги авторів статті. Так, ми робимо свій вибір на користь ГСТ і вважаємо, що саме таке рішення дозволить подолати технологічне відставання лідерів виробництва спецтехніки в Росії і відірватися від східного сусіда - Китаю, який претендує на легке поглинання нашого ринку бульдозерів. Новий бульдозер ТМ з трансмісією на компонентах Bosсh Rexroth класу тяги 13 ... 15 т буде представлений «ДСТ-Урал» вже в липні. Робоча маса нового бульдозера залишиться 23,5 т, потужність - 240 к.с. і максимальна тяга - 25 т, що з 5% -ним відставанням відповідає аналогу Liebherr PR744 (24, 5 т, 255 к.с.). Ще раз нагадаємо про існуючі можливості вітчизняного машинобудування. Наприклад, ми першими в світовій практиці застосували схему візків на каретках гойдання в 10-му класі гусеничних бульдозерів на серійному випуску. До цього її могли собі дозволити виробники тільки в важкому класі цих машин масою понад 30 т, де ціни в рази вище. Ринкова ціна бульдозера ТМ10 на каретках гойдання з гідростатичною трансмісією планується не більше 4,5 млн. Руб.
гідростатичні передачі
Протягом перших двох десятиліть існування автомобільної промисловості був запропонований ряд гидропередач, в яких рідина під тиском, створюваним насосом, що приводиться в дію двигуном, протікає через гідромотор. В результаті переміщення під дією рідини робочих органів гідромотора до його валу підводиться потужність. Рідина, звичайно, несе певний запас кінетичної енергії, однак, оскільки вона виходить з гідромотора з тією ж швидкістю, з якою і входить в нього, то величина кінетичної енергії не змінюється і, отже, не приймає участі в передачі потужності.
Дещо пізніше з'явився інший тип гидропередачи, в якій в одному картері розміщуються обидва обертових елемента - і колесо насоса, що приводить в рух рідина, і турбіна, в лопатки якої вдаряється рухається рідина. У таких передачах рідина виходить з каналів між лопатками веденого елемента з набагато меншою абсолютної швидкістю, ніж входить в них, і потужність передається через рідину в формі кінетичної енергії.
Таким чином, слід розрізняти два типи гидропередач: гідростатичні або об'ємні передачі, в яких енергія передається тиском рідини, що діють на рухомі поршні або лопаті, і гідродинамічні передачі, в яких енергія передається за рахунок збільшення абсолютної швидкості рідини в колесі насоса і зменшення абсолютної швидкості в турбіні
Передача руху або потужності за допомогою тиску рідини з великим успіхом використовується в ряді областей. Прикладом успішного застосування подібних передач є гідравлічні системи сучасних верстатів. Іншими прикладами є приводи рульових механізмів судів і управління гарматними баштами бойових короблей. З точки зору застосування на автомобілях найбільш вигідним властивістю гидростатической передачі є можливість бесступенчатого зміни передавального відношення. Для цього тільки необхідний насос, в якому обсяг, описуваний поршнями за один оборот валу, може плавно змінюватися під час роботи. Іншою перевагою гидростатической передачі є простота отримання заднього ходу. У більшості конструкцій переміщення органу управління далі положення, відповідного нульової швидкості, і передавального відносини, рівного нескінченності, викликає обертання в зворотному напрямку з поступово наростаючою швидкістю.
Використання масла в якості робочої "рідини. У перекладі термін «гідравлічний» означає використання води в якості робочої рідини. Однак на практиці, вживаючи цей термін, зазвичай мають на увазі застосування будь-якої рідини для передачі руху або потужності. У гідравлічних трансмісіях всіх типів використовуються мінеральні масла, Так як вони захищають механізм від корозії і одночасно забезпечують його мастило. Зазвичай застосовують маловязкие масла, так як внутрішні втрати зростають з підвищенням в'язкості. Однак чим менше в'язкість, тим важче запобігти витоку робочої рідини.
Застосування гидростатических передач на автомобілях ніколи не виходило з стадії експерименту. Однак були досягнуті деякі успіхи в області використання цих передач на залізничному транспорті. На виставці транспортних засобів в німецькому місті Седдін, що відбулася в середині 20-х років, на семи з восьми демонструвалися маневрових тепловозів були встановлені гидропередачи. Ці передачі дуже зручні в управлінні. Оскільки вони дозволяють отримувати будь-передавальне відношення, то двигун може завжди працювати з тим числом оборотів в хвилину, якому відповідав би найбільш високий к. П. Д.
Одним із серйозних недоліків, що перешкоджають використанню гидростатических передач на автомобілях, є залежність їх к. П. Д. Від швидкості. У літературі опубліковані дані, згідно з якими максимальний к. П. Д. Подібних передач досягає 80%, що цілком прийнятно. Однак необхідно мати на увазі, що максимальний к. П. Д. Завжди досягається при низьких робочих швидкостях.
Залежність к. П. Д. Від швидкості. У гідростатичних передачах відбувається турбулентний перебіг рідини, а при турбулентному русі втрати (виділення тепла) прямо пропорційні третього ступеня швидкості, в той час як передається гидростатической передачею потужність змінюється прямо пропорційно швидкості потоку. Тому при підвищенні швидкості потоку к. П. Д. Швидко падає. Більшість відомих даних про к. П. Д. Гидростатических передач відноситься до швидкості обертання, значно меншою 1000 об / хв (зазвичай 500-700 об / хв); якщо ж використовувати подібні передачі для роботи з двигуном, нормальна швидкість обертання колінчастого вала якого становить понад 2000 об / хв, то к. п. д. буде неприпустимо низьким. Звичайно, між двигуном і насосом гидростатической передачі можна встановити шестерний редуктор. Однак від цього передача ускладнилася б ще на один агрегат, а тихохідні насос і гідродвигун виявилися б надмірно важкими. Іншим недоліком є \u200b\u200bвикористання в гідростатичних передачах високого тиску, що доходять до 140 кг! См2, при яких, природно, дуже важко запобігти витоку робочої рідини. Більш того, всі деталі, що піддаються впливу таких тисків, повинні бути дуже міцними
Гідростатичні передачі не набули поширення в автомобілях аж ніяк не тому, що їм недостатньо приділяли уваги. Цілий ряд американських і європейських фірм, які мали достатніми технічними і грошовими коштами, Займалися створенням гидростатических передач, в більшості випадків маючи на увазі використовувати етй передачі на автомобілях. Однак, наскільки відомо автору, вантажні автомобілі з гидростатическими передачами так і не надійшли у виробництво. У тих випадках, коли фірми випускали гідростатичні передачі протягом деякого часу, вони знаходили їм збут в інших галузях машинобудування, де високі швидкості обертання і низька вага не є обов'язковими умовами застосування. Було запропоновано кілька дотепних конструкцій гідростатичних трансмісій, дві з яких описані нижче.
Передача Менлі. Однією з перших автомобільних гидростатических передач, створених в США, є передача Менлі. Вона була винайдена Чарльзом Менлі, співробітником піонера повітроплавання Ланглея і головою Товариства американських автомобільних інженерів. Передача складалася з пятицилиндрового радіального поршневого насоса зі змінним ходом поршнів і пятицилиндрового радіального поршневого гідромотора з постійним ходом поршнів; насос з'єднувався з гидромотором двома трубопроводами. При зміні напрямку обертання нагнітальний трубопровід ставав пиловідводним, і навпаки; при зменшенні ходу поршня насоса до нуля гидромотор виконував роль гальма. Для запобігання пошкодження механізму від надмірного тиску застосовувався запобіжний клапан, що відкривався при тиску 140 кг / см2.
Поздовжній розріз передачі Менлі представлений на рис. 1. Насос і гідромотор були розташовані співвісно поруч один з одним, утворюючи єдиний компактний агрегат. Зліва дан розріз одного з циліндрів насоса. Зазор між поршнем і циліндром був дуже невеликий, і поршні не мали кілець ущільнювачів. Нижні головки шатунів не охоплюють кривошип, а мали форму секторів і утримувати двома кільцями, розташованими по обидва боки головки шатуна. Зміна ходу поршнів насоса здійснювалося за допомогою ексцентриків, встановлених на колінчастому валу. При роботі агрегату колінчастий вал і ексцентрики залишалися нерухомими, а блок циліндрів обертався навколо осі ексцентриків Е. На фігурі механізм зображений в положенні, відповідному максимальному ходу поршня, що дорівнює сумі радіуса кривошипа і ексцентріцітета її ексцентрика; циліндри обертаються навколо осі Е, а поршні насоса - навколо осі Р. Для зменшення ходу поршнів ексцентрик повертається навколо осі Е в одному напрямку, а кривошип - навколо осі в протилежному напрямку; завдяки цьому кутове положення кривошипа залишається незмінним, і розподільний механізм продовжує працювати як і раніше. Управління здійснюється за допомогою двох черв'ячних коліс, встановлених на ексцентрики, одне з яких посаджено вільно, з другого закріплено. Вільно сидить черв'ячне колесо пов'язано з колінчастим валом за допомогою шестерні, укріпленої на колнечатом валу, яка зачіпається з внутрішніми зубами, виконаними на черв'ячної колесі. Черв'ячні колеса знаходяться в зачепленні з черв'яками, з'єднаними між собою двома циліндричними шестернями. Таким чином, черв'яки завжди обертаються в протилежних напрямках, а передача була спроектована так, що кутові переміщення ексцентрика і кривошипа були рівні за абсолютною величиною і протилежні за напрямком. Якщо ексцентрик і кривошип поверталися на кут 90 °, то хід поршнів насоса ставав рівним нулю. Ексцентрик розподільного механізму був встановлений під кутом 90 ° до плеча кривошипа. Гидромотор відрізняється від насоса лише тим, що не має механізму зміни ходу поршнів. Як насос, так і гідромотор мають золотникові клапани, керовані ексцентриками.
Мал. 1. Гидростатическая передача Менлі:
1 - насос; 2 - гідромотор.
Мал. 2. Ексцентриковий управління передачею Менлі.
Передача Менлі, що призначалася для застосування на вантажному автомобілі вантажопідйомністю 5 г з бензиновим двигуном потужністю 24 л. с. при 1200 об / хв, мала насос з циліндрами діаметром 62,5 мм і максимальним ходом поршнів 38 мм. Насос працював на два гідромотора (по одному на кожне провідне колесо). При робочому об'ємі пятицилиндрового насоса, що дорівнює 604 см3 для передачі 24 л. с. при 1200 об / хв, при максимальному ході поршнів потрібно тиск 14 кг / см2. При випробуваннях передачі Менлі в лабораторії було встановлено, що пік к. П. Д. Мав місце при 740 об / хв вала насоса і становив 90,9%. При подальшому збільшенні швидкості обертання к. П. Д. Різко падав і вже при 760 об / хв становив лише 81,6%.
Мал. 3. Гидростатическая передача Дженні.
Передача Дженні. Гидропередача Дженні вже давно будується фірмою Уотербюрі Тул Компані для різних галузей промисловості; зокрема, вона також встановлювалася на вантажних автомобілях, Автомотрисах і тепловозах. Ця передача складається з багатоциліндрового поршневого насоса з хитається шайбою і змінним ходом і такого ж гідромотора, але з постійним ходом поршенька. Поздовжній розріз агрегату представлений на Рис. 144. Різниця в пристрої насоса і гідромотора полягає лише в тому, що в першому нахил шайби може змінюватися, а в другому - не може. Вали насоса і гідромотора виступають кожен з одного кінця. Кожен вал спирається на підшипник ковзання в картері і на роликовий підшипник в розподільній плиті. До внутрішнього кінця кожного вала прикріплений блок циліндрів, який має дев'ять отворів, що утворюють циліндри. Осі цих циліндрів паралельні осі обертання і знаходяться на рівній відстані від неї. При обертанні блоків циліндрів головки циліндрів ковзають по розподільній плиті. Отвори в голівці кожного циліндра періодично повідомляються з одним з двох вікон в розподільній плиті, виконаних по дузі кола; таким чином здійснюється подача і випуск робочої рідини. Довжина кожного вікна по дузі становить близько 125 °, а так як повідомлення циліндра з каналом в плиті починається з моменту, коли отвір в головці циліндра починає поєднуватися з вікном, і триває до тих пір, поки вікно в плити не буде перекрито кромкою отвору, то фаза відкриття становить близько 180 °.
Встановлені на валах пружини служать для того, щоб притискати блоки циліндрів до розподільної плиті в той час, коли навантаження не передається. При передачі навантаження контакт забезпечується тиском рідини. Блоки циліндрів встановлені на валах таким чином, що вони можуть ковзати і злегка гойдатися на них. Це забезпечує щільне прилягання блоку циліндрів до розподільної плиті навіть при деякій неточності виготовлення, а також у разі наявності зносу.
Зазор між поршеньком і циліндром складає 0,025 мм, і поршеньком не мають ніяких прокладок пристроїв. Кожен поршенек з'єднаний з шарнірним кільцем за допомогою шатуна зі сферичними головками. Тіло шатуна має поздовжнє отвір, а в днище кожного поршенька також зроблено отвір. Таким чином, головки шатуна змащуються маслом з основного потоку рідини і тиск, під яким масло подається до опорних поверхонь, пропорційно навантаженню. Кожна коливається шайба приєднана до валів за допомогою карданних шарнірів таким чином, що, коли вона обертається разом з валом, її площину обертання може становити будь-який кут з віссю вала. У насосі кут нахилу шайби може змінюватися в межах від 0 до 20 ° в будь-якому напрямку. Це досягається за допомогою рукоятки управління, пов'язаної з поворачивающимся гніздом підшипника. У гідромоторі гніздо підшипника жорстко прикріплено до картера під кутом 20 °.
У тих випадках, коли коливається шайба становить прямий кут з валом, при обертанні блоку циліндрів поршеньком НЕ будуть переміщатися в циліндрах; відповідно не буде відбуватися подачі масла. Але як тільки кут між хитається шайбою і віссю вала буде змінений, поршеньком почнуть переміщатися в циліндрах. Протягом однієї половини обороту в циліндр засмоктується масло через отвір в розподільній плиті; протягом другої половини обороту масло нагнітається через нагнітальні отвір в розподільній плиті.
Масло, що подається під тиском в гідромотор, змушує поршеньком гідромотора переміщатися, і сили, що діють на хитку шайбу через шатуни, змушують обертатися блок циліндрів і його вал. У тому випадку, коли кут нахилу шайби насоса дорівнює куту нахилу шайби гідрОМотооа вал останнього буде обертатися з такою ж швидкістю що і вал 'насоса; зменшення швидкості обертання валу гідромотора може бути досягнуто шляхом зменшення кута між хитається шай бій насоса і валом.
У передачі, побудованої для автомотриси з двигуном потужністю 150 л., Е., К. П. Д. При 25% -ної навантаженні і максимальної швидкості обертання становив 65%, а при максимальному навантаженні - 82%. Передача цього типу має значну вагу; наведений як приклад агрегат мав питому вагу, рівний 11,3 кг на 1 л. с. переданої потужності.
До атегорія: - Автомобільні зчеплення
