SILNIK z regulacją POMPY na stałe

1 – zawór bezpieczeństwa pompy zasilającej; 2 – zawór zwrotny; 3 - pompa do makijażu; 4 - serwocylinder; 5 - wał pompy hydraulicznej;
6 - kołyska; 7 - serwozawór; osiem - dźwignia serwozaworu; 9- filtr; 10 - czołg; 11 - wymiennik ciepła; 12 - wał silnika hydraulicznego; 13 - nacisk;
14 – szpula zaworu; 15 – zawór przelewowy; 16 – zawór bezpieczeństwa wysokiego ciśnienia.

Przekładnia hydrostatyczna GST

Przekładnia hydrostatyczna GST przeznaczona jest do przenoszenia ruchu obrotowego z silnika napędowego na siłowniki np. na podwozie maszyn samojezdnych, z bezstopniową regulacją częstotliwości i kierunku obrotów, z wydajnością bliską jedności. Główny zestaw GST składa się z regulowanej pompy hydraulicznej z tłokami osiowymi i nieregulowanego silnika hydraulicznego z tłokami osiowymi. Wał pompy jest mechanicznie połączony z wałem wyjściowym silnika napędowego, wał silnika z siłownikiem. Prędkość obrotowa wału wyjściowego silnika jest proporcjonalna do kąta wychylenia dźwigni sterującej (serwozawór).

Przekładnia hydrauliczna jest sterowana poprzez zmianę prędkości silnika napędowego oraz zmianę położenia rączki lub joysticka powiązanego z dźwignią serwozaworu pompy (mechanicznie, hydraulicznie lub elektrycznie).

Gdy silnik napędowy pracuje, a dźwignia sterująca znajduje się w położeniu neutralnym, wał silnika jest nieruchomy. Po zmianie położenia rączki wał silnika zaczyna się obracać, osiągając maksymalną prędkość przy maksymalnym wychyleniu rączki. Aby cofnąć, dźwignia musi być odchylona w kierunku przeciwnym do neutralnego.

Schemat funkcjonalny GTS.

Generalnie, napęd hydrauliczny wyporowy oparty na GST składa się z następujących elementów: regulowana pompa hydrauliczna tłokowa osiowa zmontowana z pompą ładującą i proporcjonalnym mechanizmem sterującym, nieregulowany silnik tłokowy osiowy zmontowany ze skrzynką zaworową, filtr dokładny z wakuometrem , zbiornik oleju na ciecze robocze, wymiennik ciepła, rurociągi i węże wysokociśnieniowe (HPH).

Elementy i węzły GTS można podzielić na 4 grupy funkcyjne:

1. Główny obwód obwodu hydraulicznego GTS. Zadaniem obwodu głównego obwodu hydraulicznego GST jest przeniesienie przepływu mocy z wału pompy na wał silnika. Obwód główny obejmuje wnęki komór roboczych pompy i silnika oraz przewody wysokiego i niskiego ciśnienia z przepływającą przez nie cieczą roboczą. Wielkość przepływu płynu roboczego, jego kierunek określają obroty wału pompy i kąt wychylenia dźwigni mechanizmu proporcjonalnego sterowania pompy z położenia neutralnego. Gdy dźwignia zostanie odchylona z położenia neutralnego w jedną lub drugą stronę, pod działaniem siłowników zmienia się kąt nachylenia tarczy sterującej (kołyski), co określa kierunek przepływu i powoduje odpowiednią zmianę w pompie skok od zera do wartości aktualnej, przy maksymalnym wychyleniu dźwigni skok pompy osiąga wartości maksymalne. Przemieszczenie silnika jest stałe i równe maksymalnemu przemieszczeniu pompy.

2. Linia ssąca (makijaż). Cel linii ssącej (uzupełnianie):

· - doprowadzenie płynu roboczego do linii sterującej;

· - uzupełnienie płynu roboczego obwodu głównego w celu wyrównania przecieków;

· - chłodzenie płynu roboczego obwodu głównego poprzez uzupełnienie płynem ze zbiornika oleju, który przeszedł przez wymiennik ciepła;

· - zapewnienie minimalnego ciśnienia w obwodzie głównym w różnych trybach;

· - czyszczenie i wskaźnik zanieczyszczenia płynu roboczego;

· - kompensacja wahań objętości płynu roboczego wywołanych zmianami temperatury.

3. Cel linii kontrolnych:

· - przeniesienie ciśnienia na siłownik wykonawczy w celu wychylenia kołyski.

4. Cel drenażu:

· - odprowadzanie wycieków do zbiornika oleju;

· - usunięcie nadmiaru płynu roboczego;

· - odprowadzanie ciepła, usuwanie produktów zużycia oraz smarowanie powierzchni trących hydraulicznych części maszyn;

· - chłodzenie płynu roboczego w wymienniku ciepła.

Pracę wolumetrycznego napędu hydraulicznego zapewniają automatycznie zawory i suwaki znajdujące się w pompie, pompie zasilającej, skrzynce zaworowej silnika.

Przekładnia hydrostatyczna to napęd hydrauliczny z zamkniętą pętlą, który zawiera jedną lub więcej pomp hydraulicznych i silników. Przeznaczony do przenoszenia energii mechanicznej obrotu z wału silnika na korpus wykonawczy maszyny, za pomocą bezstopniowej regulacji wielkości i kierunku przepływu płynu roboczego.

Główną zaletą przekładni hydrostatycznej jest możliwość płynnej zmiany przełożenia w szerokim zakresie prędkości obrotowych, co pozwala na znacznie lepsze wykorzystanie momentu obrotowego silnika maszyny w porównaniu z napędem krokowym. Ponieważ prędkość wyjściową można sprowadzić do zera, maszyna może płynnie przyspieszać ze stanu postoju bez użycia sprzęgła. Niskie prędkości jazdy są szczególnie potrzebne w przypadku różnych maszyn budowlanych i rolniczych. Nawet znaczna zmiana obciążenia nie wpływa na prędkość wyjściową, ponieważ w tego typu przekładni nie występuje poślizg.

Ogromną zaletą przekładni hydrostatycznej jest łatwość cofania, którą zapewnia prosta zmiana pochylenia płyty lub hydraulicznie zmiana przepływu płynu roboczego. Pozwala to na wyjątkową manewrowość pojazdu.

Kolejną ważną zaletą jest uproszczenie mechanicznego frezowania wokół maszyny. Pozwala to uzyskać większą niezawodność, ponieważ często przy dużym obciążeniu maszyny wały kardana nie wytrzymują i trzeba maszynę naprawiać. W warunkach północnych zdarza się to jeszcze częściej w niskich temperaturach. Dzięki uproszczeniu okablowania mechanicznego można również zwolnić miejsce na sprzęt pomocniczy. Zastosowanie przekładni hydrostatycznej pozwala na całkowite wymontowanie wałów i osi, zastępując je zespołem pompującym i silnikami hydraulicznymi ze skrzyniami biegów wbudowanymi bezpośrednio w koła. Lub, w prostszej wersji, silniki hydrauliczne mogą być wbudowane w oś. Zwykle możliwe jest obniżenie środka ciężkości maszyny i bardziej efektywne umieszczenie układu chłodzenia silnika.

Przekładnia hydrostatyczna pozwala na płynną i ultraprecyzyjną kontrolę ruchu maszyny lub płynną kontrolę prędkości obrotowej korpusów roboczych. Zastosowanie sterowania elektroproporcjonalnego oraz specjalnych układów elektronicznych pozwala na uzyskanie najbardziej optymalnego rozdziału mocy pomiędzy napędem a elementami wykonawczymi, ograniczając obciążenie silnika i zmniejszając zużycie paliwa. Moc silnika jest wykorzystywana do maksimum nawet przy najmniejszych prędkościach pojazdu.

Wadę przekładni hydrostatycznej można uznać za niższą sprawność w porównaniu z przekładnią mechaniczną. Jednak w porównaniu z manualnymi skrzyniami biegów, które zawierają skrzynie biegów, skrzynie hydrostatyczne są bardziej ekonomiczne i szybsze. Dzieje się tak dlatego, że w momencie ręcznej zmiany biegów trzeba zwolnić i wcisnąć pedał gazu. To w tym momencie silnik zużywa dużo mocy, a prędkość samochodu zmienia się w szarpnięciach. Wszystko to negatywnie wpływa zarówno na prędkość, jak i zużycie paliwa. W przekładni hydrostatycznej proces ten przebiega płynnie, a silnik pracuje w bardziej ekonomicznym trybie, co zwiększa żywotność całego układu.

Najczęstszym zastosowaniem przekładni hydrostatycznej jest napęd maszyn gąsienicowych, gdzie napęd hydrauliczny ma na celu przeniesienie energii mechanicznej z silnika napędowego na koło napędowe gąsienicy poprzez regulację przepływu pompy i wyjściowej mocy trakcyjnej poprzez regulację napędu hydraulicznego silnik.

Zasada działania przekładni hydrostatycznych (HTS) jest prosta: pompa podłączona do głównego napędu wytwarza przepływ napędzający silnik hydrauliczny sprzężony z obciążeniem. Jeśli objętość pompy i silnika jest stała, GST działa po prostu jak skrzynia biegów, przenosząc moc z głównego napędu na obciążenie. Jednak większość przekładni hydrostatycznych wykorzystuje pompy lub silniki o zmiennym wydatku, lub oba, dzięki czemu można sterować prędkością, momentem obrotowym lub mocą.

W zależności od konfiguracji przekładnia hydrostatyczna może sterować obciążeniem w dwóch kierunkach (do przodu i do tyłu) z bezstopniową zmianą prędkości pomiędzy dwoma maksimami przy stałych optymalnych obrotach silnika podstawowego.

GTS oferuje wiele ważnych zalet w porównaniu z innymi formami przenoszenia mocy.

W zależności od konfiguracji przekładnia hydrostatyczna ma następujące zalety:

• wysoka transmisja mocy przy niewielkich wymiarach
  • niska bezwładność
  • działa skutecznie w szerokim zakresie stosunków momentu obrotowego do prędkości
  • utrzymuje kontrolę prędkości (nawet podczas cofania) niezależnie od obciążenia, w granicach projektowych
  • precyzyjnie utrzymuje zadaną prędkość przy obciążeniach towarzyszących i hamujących
  • mogą przenosić energię z jednego głównego napędu do różnych lokalizacji, nawet jeśli zmieni się ich pozycja i orientacja
  • może utrzymać pełne obciążenie bez uszkodzeń i przy małej utracie mocy.
  • Zerowa prędkość bez dodatkowego blokowania
  • zapewnia szybszą reakcję niż przekładnie ręczne lub elektromechaniczne.
  Istnieją dwa rodzaje konstrukcji przekładni hydrostatycznej: zintegrowana i dzielona. Najczęściej stosowany jest typ split, który umożliwia przenoszenie mocy na duże odległości i do trudno dostępnych miejsc. W tym typie pompa jest podłączona do napędu podstawowego, silnik jest podłączony do obciążenia, a pompa i sam silnik są połączone rurami lub wężami wysokociśnieniowymi, ryc. 2.
  

  

  Rys. 2
  Niezależnie od zadania, przekładnie hydrostatyczne muszą być zaprojektowane tak, aby optymalnie dopasować silnik i obciążenie. Pozwala to silnikowi pracować z najbardziej wydajną prędkością, a HTS dostosować do warunków pracy. Im lepsze dopasowanie charakterystyki wejściowej i wyjściowej, tym wydajniejszy cały system.

  Ostatecznie system hydrostatyczny musi być zaprojektowany tak, aby zrównoważyć wydajność i wydajność. Maszyna zaprojektowana z myślą o maksymalnej wydajności (wysoka wydajność) ma zwykle powolną reakcję, co zmniejsza produktywność. Z drugiej strony szybko reagująca maszyna ma zwykle niższą wydajność, ponieważ rezerwa chodu jest dostępna w każdej chwili, nawet jeśli nie ma natychmiastowej potrzeby wykonania pracy.

  Cztery funkcjonalne typy przekładni hydrostatycznych.

  Funkcjonalne typy GST różnią się kombinacją zmiennej lub stałej pompy i silnika, co decyduje o ich charakterystyce pracy.
  Najprostsza forma przekładni hydrostatycznej wykorzystuje pompę o stałej wydajności i silnik (rysunek 3a). Chociaż ten GTS jest niedrogi, nie jest używany ze względu na niską wydajność. Ponieważ objętość pompy jest stała, należy ją zwymiarować, aby napędzać silnik z maksymalną ustawioną prędkością przy pełnym obciążeniu. Gdy maksymalna prędkość nie jest wymagana, część płynu pompy przechodzi przez zawór nadmiarowy, zamieniając energię w ciepło.

  

  Rys. 3

  Zastosowanie pompy o zmiennej wydajności i silnika o stałej wydajności w przekładni hydrostatycznej może zapewnić przenoszenie stałego momentu obrotowego (rys. 3b). Wyjściowy moment obrotowy jest stały przy każdej prędkości, ponieważ zależy tylko od ciśnienia płynu i objętości silnika. Zwiększanie lub zmniejszanie przepływu pompy zwiększa lub zmniejsza prędkość obrotową silnika hydraulicznego, a tym samym moc napędu, podczas gdy moment obrotowy pozostaje stały.

  GST z pompą o stałej wydajności i regulowanym silnikiem hydraulicznym zapewnia stałe przenoszenie mocy (rys. 3c). Ponieważ wielkość przepływu wchodzącego do silnika hydraulicznego jest stała, a objętość silnika hydraulicznego zmienia się w celu utrzymania prędkości i momentu obrotowego, przenoszona moc jest stała. Zmniejszenie objętości silnika hydraulicznego zwiększa prędkość obrotową, ale zmniejsza moment obrotowy i odwrotnie.

  Najbardziej wszechstronną przekładnią hydrostatyczną jest połączenie pompy o zmiennej wydajności i silnika o zmiennej wydajności (rys. 3d). Teoretycznie obwód ten zapewnia nieskończone stosunki momentu obrotowego i prędkości do mocy. Przy silniku hydraulicznym o maksymalnej objętości, poprzez zmianę mocy pompy, prędkość i moc są sterowane bezpośrednio, podczas gdy moment obrotowy pozostaje stały. Zmniejszenie objętości silnika hydraulicznego przy pełnej wydajności pompy zwiększa prędkość silnika do maksimum; moment obrotowy zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do prędkości, moc pozostaje stała.

  Krzywe na ryc. 3d ilustruje dwa zakresy regulacji. W zakresie 1 głośność silnika hydraulicznego jest ustawiona na maksimum; objętość pompy wzrasta od zera do maksimum. Moment obrotowy pozostaje stały wraz ze wzrostem objętości pompy, ale wzrasta moc i prędkość.

  Zakres 2 rozpoczyna się, gdy pompa osiąga swoją maksymalną objętość, która jest utrzymywana na stałym poziomie, podczas gdy objętość silnika maleje. W tym zakresie moment obrotowy maleje wraz ze wzrostem prędkości, ale moc pozostaje stała. (Teoretycznie prędkość silnika można zwiększyć do nieskończoności, ale w praktyce jest ona ograniczona dynamiką.)

  Przykład zastosowania

  Załóżmy, że moment obrotowy silnika 50 Nm ma być osiągnięty przy 900 obr./min przy HST o stałym przemieszczeniu.

  Wymagana moc jest określana z:
  P = T × N / 9550

  Gdzie:
  P - moc w kW
  T - moment obrotowy N*m,
  N to prędkość obrotowa w obrotach na minutę.

  Zatem P = 50 * 900/9550 = 4,7 kW

  Jeśli weźmiemy pompę o ciśnieniu znamionowym

  100 bar, wtedy możemy obliczyć przepływ:

  Gdzie:
  Q - natężenie przepływu w l / min
  p - ciśnienie w bar

  Stąd:

  Q = 600 * 4,7 / 100 = 28 l / min.

  Następnie dobieramy silnik hydrauliczny o objętości 31 cm3, który przy takim przepływie zapewni prędkość obrotową około 900 obr/min.

  Sprawdzenie wzoru na moment obrotowy silnika hydraulicznego index.pl?act=PRODUCT&id=495
  
  

  

  
  Rys. 3 przedstawia charakterystykę mocy/momentu/prędkości pompy i silnika przy założeniu, że pompa pracuje ze stałym przepływem.

  Przepływ pompy jest maksymalny przy prędkości znamionowej, a pompa dostarcza cały olej do silnika hydraulicznego ze stałą prędkością tego ostatniego. Ale bezwładność obciążenia uniemożliwia natychmiastowe przyspieszenie do maksymalnej prędkości, tak że część przepływu pompy jest odprowadzana przez zawór nadmiarowy. (Rysunek 3a ilustruje utratę mocy podczas przyspieszania.) Gdy silnik zwiększa prędkość, większy przepływ pompy jest wciągany do silnika i mniej oleju ucieka przez zawór nadmiarowy. Przy prędkości znamionowej cały olej przepływa przez silnik.

  Moment obrotowy jest stały, ponieważ zależy od ustawienia zaworu bezpieczeństwa, który się nie zmienia. Utrata mocy na zaworze bezpieczeństwa to różnica mocy wytwarzanej przez pompę i mocy dostarczanej do silnika hydraulicznego.

  Obszar pod tą krzywą reprezentuje utraconą moc w momencie rozpoczęcia lub zakończenia ruchu. Wykazuje również niską wydajność dla każdej prędkości roboczej poniżej maksymalnej. Przekładnie hydrostatyczne o stałym przemieszczeniu nie są zalecane do napędów wymagających częstych rozruchów i zatrzymywania, lub gdzie często nie jest wymagany pełny moment obrotowy.

  Stosunek momentu obrotowego do prędkości

  Teoretycznie maksymalna moc dostarczana przez przekładnię hydrostatyczną zależy od przepływu i ciśnienia.

  Jednak w przekładniach o stałej mocy (pompa o stałej wydajności i silnik o zmiennej wydajności) moc teoretyczną dzieli się przez stosunek momentu obrotowego do prędkości, który określa moc wyjściową. Najwyższa transmitowana moc jest określana przy najniższej szybkości wyjściowej, z jaką ta moc ma być transmitowana.

  

  Rys. 4

  Na przykład, jeśli minimalna prędkość reprezentowana przez punkt A na krzywej mocy na ryc. 4, to połowa mocy maksymalnej (a moment siły jest maksymalny), wtedy stosunek momentu do prędkości wynosi 2:1. Maksymalna moc, jaką można przesłać, to połowa teoretycznego maksimum.

  Przy mniej niż połowie maksymalnej prędkości moment obrotowy pozostaje stały (przy maksymalnej wartości), ale moc maleje proporcjonalnie do prędkości. Prędkość w punkcie A jest prędkością krytyczną i jest określana przez dynamikę elementów przekładni hydrostatycznej. Poniżej prędkości krytycznej moc jest redukowana liniowo (przy stałym momencie obrotowym) do zera przy zerowej prędkości obrotowej. Powyżej prędkości krytycznej moment obrotowy zmniejsza się wraz ze wzrostem prędkości, zapewniając stałą moc.

  Projekt zamkniętej przekładni hydrostatycznej.
  
  W opisach zamkniętych przekładni hydrostatycznych na ryc. 3 skupiliśmy się tylko na parametrach. W praktyce w GTS należy zapewnić dodatkowe funkcje.

  Dodatkowe elementy po stronie pompy.

  Rozważmy na przykład GST o stałym momencie obrotowym, który jest najczęściej używany w układach serwo kierowniczych z pompą o zmiennej i stałym silnikiem (rysunek 5a). Ponieważ obwód jest zamknięty, wycieki z pompy i silnika są gromadzone w jednym przewodzie spustowym (rys.5b). Połączony strumień spustowy przepływa przez chłodnicę oleju do zbiornika. Zaleca się montaż chłodnicy oleju w napędzie hydrostatycznym o mocy powyżej 40 KM.
  Jednym z najważniejszych elementów zamkniętej przekładni hydrostatycznej jest pompa wspomagająca. Ta pompa jest zwykle wbudowana w główną pompę, ale może być instalowana oddzielnie i obsługiwać grupę pomp.
  Niezależnie od lokalizacji pompa wspomagająca pełni dwie funkcje. Po pierwsze, zapobiega kawitacji pompy głównej, kompensując wycieki płynu z pompy i silnika. Po drugie, zapewnia ciśnienie oleju wymagane przez mechanizmy kontroli przesunięcia tarczy.
  Na ryc. 5c przedstawia zawór bezpieczeństwa A, który ogranicza ciśnienie pompy wspomagającej, które zwykle wynosi 15-20 barów. Zawory zwrotne B i C naprzeciw siebie zapewniają połączenie przewodu ssawnego pompy zasilającej z przewodem niskiego ciśnienia.

  

  Ryż. 5

  Dodatkowe elementy z boku silnika hydraulicznego.

  Typowy GST typu zamkniętego powinien również zawierać dwa zawory bezpieczeństwa (D i E na rysunku 5d). Mogą być wbudowane zarówno w silnik, jak i pompę. Zawory te pełnią funkcję ochrony systemu przed przeciążeniem, które występuje w przypadku nagłej zmiany obciążenia. Zawory te ograniczają również maksymalne ciśnienie, umożliwiając przepływ z linii wysokiego ciśnienia do linii niskiego ciśnienia, tj. pełni taką samą funkcję jak zawór bezpieczeństwa w systemach otwartych.

  Oprócz zaworów bezpieczeństwa system posiada zawór „lub” F, który jest zawsze przełączany ciśnieniowo, dzięki czemu łączy przewód niskiego ciśnienia z niskociśnieniowym zaworem bezpieczeństwa G. Zawór G kieruje nadmiar przepływu z pompy wspomagającej do obudowy silnika, a następnie przepływ ten przez przewód spustowy i wymiennik ciepła wraca do zbiornika. Przyczynia się to do intensywniejszej wymiany oleju między obwodem roboczym a zbiornikiem, skuteczniej chłodząc płyn roboczy.

  Kontrola kawitacji hydrostatycznej przekładni

  Sztywność w GST zależy od ściśliwości płynu i przydatności systemu komponentów, a mianowicie rur i węży. Działanie tych elementów można porównać do działania akumulatora sprężynowego, gdyby był on podłączony do przewodu tłocznego przez trójnik. Przy lekkim obciążeniu sprężyna akumulatora jest lekko ściśnięta; pod dużym obciążeniem akumulator ulega znacznie większej kompresji i ma w sobie więcej cieczy. Ta dodatkowa objętość płynu musi być dostarczana przez pompę uzupełniającą.
  Czynnikiem krytycznym jest szybkość wzrostu ciśnienia w układzie. W przypadku zbyt szybkiego wzrostu ciśnienia, tempo przyrostu objętości po stronie wysokiego ciśnienia (ściśliwość przepływu) może przekroczyć wydajność pompy zasilającej i w pompie głównej pojawi się kawitacja. Zmienne pompy i obwody autosterowania są prawdopodobnie najbardziej wrażliwe na kawitację. Kiedy w takim układzie występuje kawitacja, ciśnienie spada lub całkowicie zanika. Automatyczne sterowniki mogą próbować zareagować, powodując niestabilność systemu.
  Matematycznie szybkość wzrostu ciśnienia można wyrazić w następujący sposób:

  dp/dt =ByćQcp/V

  b mi – efektywny moduł objętościowy układu, kg/cm2

  V - objętość cieczy po stronie wysokiego ciśnienia cm3

  Qcp - wydajność pompy wspomagającej w cm3/s

  Załóżmy, że GTS na ryc. 5 jest połączony stalową rurą 0,6 m, o średnicy 32 mm. Pomijając objętości pompy i silnika, V wynosi około 480 cm3. W przypadku oleju w rurach stalowych efektywny moduł objętościowy wynosi około 14060 kg/cm2. Przy założeniu, że pompa uzupełniająca dostarcza 2 cm3/s szybkość wzrostu ciśnienia wynosi:
  dp/dt= 14060 × 2/480
  = 58 kg/cm2/sek.
  Rozważmy teraz efekt 6 m systemu 32-milimetrowego węża plecionego z 3 żyłami. Producent węża podaje dane B mi około 5 906 kg/cm2.

  Stąd:

  dp/dt= 5906 × 2/4800 = 2,4 kg / cm2 / sek.

  Z tego wynika, że ​​wzrost wydajności pompy prowadzi do zmniejszenia prawdopodobieństwa kawitacji. Alternatywnie, jeśli nagłe obciążenia nie są częste, do linii pompowania można dodać akumulator hydrauliczny. W rzeczywistości niektórzy producenci GTS tworzą port do podłączenia akumulatora do obwodu pompującego.

  Jeśli sztywność GST jest niska i jest ona wyposażona w automatyczne sterowanie, to przekładnię należy zawsze uruchamiać przy zerowej wydajności pompy. Ponadto prędkość mechanizmu przechylania tarczy musi być ograniczona, aby zapobiec nagłym rozruchom, które z kolei mogą powodować skoki ciśnienia. Niektórzy producenci GTS zapewniają otwory tłumiące do celów wygładzania.

  Zatem układ sztywności i kontroli szybkości narastania ciśnienia może mieć większe znaczenie w określaniu osiągów pompy wspomagającej niż same przecieki wewnętrzne pompy i silników hydraulicznych.

  ______________________________________

Wiele nowoczesnych maszyn i mechanizmów wykorzystuje nową przekładnię hydrostatyczną. Niewątpliwie jest montowany w droższych modelach mini traktorów, a ponieważ nie ma potrzeby przełączania biegów, można go nazwać automatycznym.

Taka skrzynia biegów różni się od manualnej skrzyni biegów tym, że nie ma kół zębatych, ale wykorzystuje osprzęt hydrauliczny, który składa się z pompy hydraulicznej i silnika hydraulicznego o zmiennym wydatku.

Taka skrzynia biegów jest sterowana jednym pedałem, a sprzęgło w takim ciągniku służy do załączania wału odbioru mocy. Przed uruchomieniem silnika sprawdź hamulec, naciskając go, następnie wciśnij sprzęgło i ustaw przystawkę odbioru mocy w położeniu neutralnym. Następnie przekręć kluczyk i uruchom traktor.

Kierunek ruchu odbywa się wstecznie, ustaw dźwignię rewersu do przodu, wciśnij pedał jazdy i ruszaj. Im mocniej naciskamy na pedał, tym szybciej jedziemy. Po zwolnieniu pedału ciągnik się zatrzymuje. Jeśli prędkość jest niewystarczająca, konieczne jest zwiększenie przepustnicy za pomocą specjalnej dźwigni.

Przekładnie hydrostatyczne, wykonane zgodnie z zamkniętym obwodem hydraulicznym, znajdują szerokie zastosowanie w napędach jezdnych maszyn specjalnych. Są to głównie maszyny, w których ruch jest jedną z głównych funkcji np. ładowacze czołowe, spycharki, koparko-ładowarki, kombajny rolnicze,
forwardery i harwestery leśne.

W układach hydraulicznych takich maszyn przepływ cieczy roboczej regulowany jest w szerokim zakresie zarówno przez pompę jak i silnik hydrauliczny. Zamknięte obwody hydrauliczne są często wykorzystywane do napędzania korpusów roboczych o ruchu obrotowym: betoniarek, wiertnic, wciągarek itp.

Rozważmy typowy strukturalny obwód hydrauliczny maszyny i wybierzmy w nim kontur hydrostatycznej transmisji suwu. Istnieje wiele konstrukcji zamkniętych przekładni hydrostatycznych, w których układ hydrauliczny obejmuje pompę o zmiennej wydajności, zwykle tarczę krzywkową, oraz silnik o zmiennej wydajności.

Silniki hydrauliczne są stosowane głównie z tłokiem promieniowym lub tłokiem osiowym z nachylonym blokiem cylindrów. W urządzeniach małogabarytowych często stosuje się silniki hydrauliczne osiowo-tłokowe z tarczą krzywkową o stałej objętości roboczej oraz maszyny hydrauliczne gerotorowe.

Wydajność pompy jest kontrolowana przez proporcjonalny hydrauliczny lub elektrohydrauliczny układ pilota lub bezpośrednie sterowanie serwo. Automatyczna zmiana parametrów silnika hydraulicznego w zależności od działania zewnętrznego obciążenia w sterowaniu pompą
stosowane są regulatory.

Na przykład regulator mocy w hydrostatycznych przekładniach jezdnych pozwala maszynie zwolnić bez interwencji operatora w przypadku zwiększonego oporu ruchu, a nawet zatrzymać ją całkowicie bez dopuszczenia do zgaśnięcia silnika.

Regulator ciśnienia zapewnia stały moment obrotowy korpusu roboczego we wszystkich trybach pracy (na przykład siła skrawania obracającego się młyna, świdra, frezu wiertniczego itp.). W każdej kaskadzie sterowania pompą i silnikiem hydraulicznym ciśnienie sterujące nie przekracza 2,0-3,0 MPa (20-30 bar).

Ryż. 1. Typowy schemat hydrostatycznej transmisji sprzętu specjalnego

Na ryc. 1 przedstawia wspólny układ przekładni hydrostatycznej przesuwu maszyny. Pilotowy układ hydrauliczny (układ sterowania pompą) zawiera zawór proporcjonalny sterowany pedałem przyspieszenia. W rzeczywistości jest to zawór redukcyjny sterowany mechanicznie.

Jest zasilany przez pompę pomocniczą do systemu uzupełniania nieszczelności (uzupełniania). W zależności od stopnia naciśnięcia pedału, zawór proporcjonalny reguluje wielkość przepływu pilotowego wchodzącego do cylindra (w wersji rzeczywistej - nurnik) w celu kontrolowania nachylenia myjki.

Ciśnienie sterujące pokonuje opór sprężyny cylindra i obraca podkładkę, zmieniając przemieszczenie pompy. W ten sposób operator zmienia prędkość maszyny. Odwrócenie przepływu mocy w układzie hydraulicznym, tj. zmiana kierunku ruchu maszyny odbywa się za pomocą elektromagnesu „A”.

Elektrozawór „B” steruje regulatorem silnika hydraulicznego, który ustala jego maksymalne lub minimalne przemieszczenie. W trybie transportowym ruchu maszyny ustawiana jest minimalna objętość robocza silnika hydraulicznego, dzięki czemu rozwija maksymalną częstotliwość obrotów wału.

W okresie wykonywania przez maszynę operacji technologicznych o dużej mocy ustawiana jest maksymalna objętość robocza silnika hydraulicznego. W takim przypadku wytwarza maksymalny moment obrotowy przy minimalnej prędkości wału.

Po osiągnięciu maksymalnego poziomu ciśnienia w obwodzie mocy 28,5 MPa kaskada sterująca automatycznie zmniejszy kąt nachylenia myjki do 0° i zabezpieczy pompę oraz cały układ hydrauliczny przed przeciążeniem. Wiele maszyn mobilnych z przekładnią hydrostatyczną ma rygorystyczne wymagania.

Muszą mieć dużą prędkość (do 40 km/h) w trybie transportowym i pokonywać duże siły oporu podczas wykonywania operacji technologicznych energetycznych, tj. rozwijać maksymalną siłę pociągową. Przykłady obejmują ładowarki kołowe, maszyny rolnicze i leśne.

W hydrostatycznych przekładniach jazdy tych maszyn zastosowano silniki o zmiennym przechyle. Z reguły ta regulacja jest przekaźnikowa, tj. zapewnia dwie pozycje: maksymalne lub minimalne przemieszczenie silnika hydraulicznego.

Istnieją jednak przekładnie hydrostatyczne, które wymagają proporcjonalnej kontroli przemieszczenia silnika hydraulicznego. Przy maksymalnym przemieszczeniu moment obrotowy jest generowany przy wysokim ciśnieniu hydraulicznym.

Ryż. 2. Schemat działania sił w silniku hydraulicznym przy maksymalnej objętości roboczej

Na ryc. 2 przedstawia wykres działania sił w silniku hydraulicznym przy maksymalnej objętości roboczej. Siła hydrauliczna Fg jest rozkładana na osiowe Fо i promieniowe Fр. Siła promieniowa Fp wytwarza moment obrotowy.

Dlatego im większy kąt α (kąt pochylenia bloku cylindrów), tym większa siła Fp (moment obrotowy). Ramię siły Fp, równe odległości od osi obrotu wału do punktu styku tłoka w klatce silnika hydraulicznego, pozostaje stałe.

Ryż. 3. Schemat działania sił w silniku hydraulicznym przy przechodzeniu do minimalnej objętości roboczej

Gdy kąt pochylenia bloku cylindrów maleje (kąt α), tj. objętość robocza silnika hydraulicznego dąży do swojej minimalnej wartości, siła Fp, a w konsekwencji moment obrotowy na wale silnika hydraulicznego również maleje. Schemat działania sił w tym przypadku pokazano na ryc. 3.

Charakter zmiany momentu obrotowego jest wyraźnie widoczny z porównania wykresów wektorowych dla każdego kąta nachylenia bloku cylindrów silnika hydraulicznego. Takie sterowanie objętością roboczą silnika hydraulicznego znajduje szerokie zastosowanie w napędach hydraulicznych różnych maszyn i urządzeń.

Ryż. 4. Schemat typowego sterowania silnikiem hydraulicznym wciągarki

Na ryc. 4 przedstawia schemat typowego sterowania silnikiem hydraulicznym wciągarki. Tutaj kanały A i B są portami roboczymi silnika hydraulicznego.

W zależności od kierunku ruchu przepływu mocy płynu roboczego przewidziany jest w nich obrót bezpośredni lub odwrotny. W pokazanej pozycji silnik ma maksymalną przemieszczenie. Objętość robocza silnika hydraulicznego zmienia się, gdy sygnał sterujący jest dostarczany do jego portu X.

Przepływ pilotujący płynu roboczego, przechodzący przez zawór sterujący, działa na tłok przemieszczenia bloku cylindrów, który obracając się z dużą prędkością, szybko zmienia wartość objętości roboczej silnika hydraulicznego.

Ryż. 5. Charakterystyka sterowania silnikiem hydraulicznym

Wykres na ryc. 5 przedstawia charakterystykę sterowania silnika hydraulicznego, ma on funkcję odwrotną liniową. Często w skomplikowanych maszynach do napędzania części roboczych stosuje się oddzielne obwody hydrauliczne.

Jednocześnie niektóre z nich są wykonane według otwartego schematu hydraulicznego, podczas gdy inne wymagają zastosowania przekładni hydrostatycznych. Przykładem jest w pełni obrotowa koparka łopatowa. W nim obrót stołu obrotowego i ruch maszyny zapewniają silniki hydrauliczne z
grupa zaworów.

Strukturalnie skrzynka zaworowa jest instalowana bezpośrednio na silniku hydraulicznym. Zasilanie obwodu przekładni hydrostatycznej z pompy hydraulicznej pracującej na otwartym obwodzie hydraulicznym odbywa się za pomocą zaworu hydraulicznego.

Ryż. 6. Schemat hydrostatycznego obwodu przekładni zasilanego z otwartego układu hydraulicznego

Zapewnia przepływ mocy płynu roboczego do obwodu przekładni hydrostatycznej w kierunku do przodu lub do tyłu. Schemat takiego obwodu hydraulicznego pokazano na rys. 6.

Tutaj zmiana objętości roboczej silnika hydraulicznego odbywa się za pomocą nurnika sterowanego suwakiem pilotującym. Suwak pilotowy może być sterowany zewnętrznym sygnałem sterującym przesyłanym przez kanał X lub wewnętrznym sygnałem sterującym z zaworu rozdzielczego OR.

Gdy tylko przepływ mocy płynu roboczego zostanie doprowadzony do przewodu ciśnieniowego obwodu hydraulicznego, zawór rozdzielczy „OR” otwiera dostęp do sygnału sterującego do końca suwaka sterującego i otwierając okna robocze kieruje porcja płynu do tłoka napędu bloku cylindrów.

W zależności od ciśnienia w przewodzie tłocznym, objętość robocza silnika hydraulicznego zmienia się z normalnej pozycji w kierunku jej zmniejszenia (wysoka prędkość / niski moment) lub zwiększenia (niska prędkość / wysoki moment). W ten sposób przeprowadzana jest kontrola
ruch.

Jeśli szpula zaworu mocy zostanie przesunięta w przeciwne położenie, zmieni się kierunek przepływu mocy. Zawór rozdzielczy OR przesunie się do innej pozycji i wyśle ​​sygnał sterujący do suwaka sterującego z innej linii w obwodzie hydraulicznym. W ten sam sposób zostanie przeprowadzona regulacja silnika hydraulicznego.

Oprócz elementów sterujących ten obwód hydrauliczny zawiera dwa zawory kombinowane (antykawitacyjne i przeciwwstrząsowe), przystosowane do ciśnienia szczytowego 28,0 MPa oraz układ wentylacyjny płynu roboczego, przeznaczony do jego wymuszonego chłodzenia.