Гидростатическая трансмиссия принцип работы: Гидростатическая трансмиссия (ГСТ)

Содержание

Гидростатическая трансмиссия (ГСТ)

Гидростатическая трансмиссия (ГСТ) –это замкнутая гидросистема, которая состоит из одного либо нескольких гидронасосов и одного либо нескольких гидромоторов. Рассчитана на передачу механической энергии вращения от двигателя через насос к исполнительной конструкции (шнеку, колесу, бочке) посредством направления рабочей жидкости к бесступенчато регулируемому по размеру и направленности гидромотору. 

Проще говоря: идёт передача энергии от двигателя к колесу, плавно и без рывков через гидравлическую систему «насос-мотор».

Данная схема позволяет максимально использовать мощность двигателя для выполнения различных операция и одновременно сохранять заданную скорость перемещения и плавность хода.

 

Наиболее распространенные примеры применения ГСТ:

 

1. Самый простой пример применения ГСТ  — использование ее на автобетоносмесителях. Насос работает от автономного двигателя или от раздаточной коробки и создает постоянное давление в гидросистеме.

Скорость и направление вращения мотора, который установлен на бочке, задается регулятором потока, установленным на самом насосе. Управление может быть механическим или электрическим. 

 

2. Привод ведущих колес на зерноуборочных комбайнах. 

Гидромотор установлен на ведущем мосту, а скорость и направление — задается оператором из кабины. Данная схема позволила отказаться от ременного привода, механической КПП с сопутствующими вариаторами. Повысился КПД двигателя, который стал отдавать почти 100% своей мощности на молотильный аппарат в независимости от того по какому грунту передвигается комбайн, в горку он одет или под уклон. Так же благодаря применению ГСТ комбайны стали резе «закапываться» в вязких грунтах, так как гидравлика не дает возможности колесам провернуться — забуксовать, а сохраняет, пускай минимальный, крутящий момент, благодаря которому колеса с минимальной скоростью вращаются и вытягивают машину.

 

3. Применение ГСТ на бульдозерах и на гусеничной технике позволило снизить вес самих бульдозеров — отпадает необходимость в механических КПП с бортовыми фрикционами. Гидромоторы вращают бортовые редукторы, которые приводят в действие приводные шестерни.

Если необходимо сделать независимыми правый и левый приводные колеса, то поступают таким образом: каждый борт машины является независимой ГСТ, управление которой происходит электронным процессором, чтобы при движении вперед или назад два борта двигались прямолинейно. 

 

Использование ГСТ на бульдозерах NewHolland, Liebherr, Komatsu.

 

Благодаря применению ГСТ на бульдозерах стало невозможно заглушить машину при медленном движении вперед и максимально опущенном отвале, как это было на бульдозерах с механической КПП. Гидравлика, вкупе с электроникой, не даст заглушить двигатель, а просто прекратят движение бульдозера. Оператор будет вынужден или увеличить скорость движения бульдозера, или поднять отвал повыше. 

 

Гидростатическая трансмиссия как прорывная конкурентная технология

А. Платонов, фото «ДСТ-УРАЛ»

В предыдущей статье мы рассмотрели основные этапы роста ООО «ДСТ-УРАЛ» от небольшого частного предприятия по ремонту и восстановлению техники и до сегодняшнего дня, когда завод является одним из лидеров отечественного тракторостроения. В сегодняшней статье речь пойдет об одном из важнейших решений, позволивших заводу достичь таких результатов.

Конец 2010-х годов: мировой финансовый кризис ударил по России, курс доллара вырос в 1,5 раза. Объем рынка строительно-дорожной техники в целом и в бульдозерной тематике, в частности, упал в 5–7 раз, впоследствии начав расти только в 2011 г. Но как известно, кризис – это и лучшее время для роста, и для принятия нестандартных решений. Руководство «ДСТ-УРАЛ» принимает решение о разработке нового серийного бульдозера, способного полностью заменить устаревшую конструкцию с механической трансмиссией.

В то время на рынке бульдозеров легкого и среднего класса, как в мире, так и России, преобладали машины с классической гидромеханической трансмиссией либо с устаревшей механической. Конструкторами завода был проведен глубокий анализ преимуществ и недостатков всех видов трансмиссий. В результате выбор пал на гидростатическую трансмиссию (по-научному правильно называть ее гидрообъемным приводом передачи мощности, но из-за перевода с английского языка прижился термин именно ГСТ – гидростатическая трансмиссия).

В тот момент в России были попытки сделать массовый бульдозер с ГСТ: в начале 2000-х годов был разработан ТС10 «Добрыня» производства ЧСДМ (г. Челябинск), позже документация на эту машину была передана на ХТЗ (г. Харьков) и в «Орёлдормаш» (г. Орёл), где появилась модернизированная версия Б-100. Но эти машины не выдержали проверку временем и к 2010 г. уже практически не выпускались.

Среди мировых производителей полностью на ГСТ-приводе свои трактора делали фирмы Liebherr, Case, John Deere и New Holland. Крупнейшие производители в лице Caterpillar и Komatsu, а также массовые производители китайских тракторов данную трансмиссию на тот момент всячески критиковали и в своей технике практически не использовали. Но как показало время, гидростатический привод доказал свою конкурентоспособность как в экономическом, так и в эксплуатационном плане, и сейчас все больше новых тракторов выпускается с таким видом трансмиссии, увеличивается их общая доля рынка.

В чем же преимущества гидростатической трансмиссии? Начать стоит с описания принципа работы: ГСТ бульдозера – это гидрообъемная передача с закрытым замкнутым гидроконтуром (в этом основное отличие от популярного экскаваторного варианта трансмиссии, где контур открытый).

В состав трансмиссии входят два гидронасоса и два гидромотора (по одному на каждый борт, в более тяжелых бульдозерах, начиная от 40 т, количество агрегатов может быть увеличено). Насосы преобразуют механическую энергию вращения вала ДВС в энергию потока масла под определенным давлением, передавая мощность посредством рукавов высокого давления гидромоторам. Те преобразуют энергию обратно в механическое вращение, приводя в действие исполнительный механизм – приводной редуктор. Сам гидравлический контур закрыт, жидкость в нем обновляется примерно на 10% каждую минуту с помощью специальных клапанов промыва и насосов подпитки, тем самым контур охлаждается и очищается. Это помогает избежать больших сечений РВД подвода и отвода жидкости от приводного контура и компактно разместить всю трансмиссию.

Одним из ключевых достоинств ГСТ является возможность плавного бесступенчатого изменения передаточного отношения в широком диапазоне частот вращения, что позволяет намного эффективнее использовать крутящий момент двигателя машины по сравнению со ступенчатым приводом во всем диапазоне нагрузок и скоростей машины. Объем насосов регулируется пропорционально от нуля до максимума, что делает возможным плавный разгон машины с места без применения сцепления. А пропорциональное уменьшение объема гидромоторов позволяет реализовать разгон машины до транспортной скорости без разрыва потока мощности, рывков и потерь.

Благодаря электронному контролю всей трансмиссии и топливоподачи ДВС даже значительное и резкое изменение нагрузки не влияет на выходную частоту вращения, поэтому машина сама держит обороты ДВС на нужном уровне согласно требуемой нагрузке, что позволяет существенно экономить топливо в условиях высокой маневренности бульдозера и непрерывности тягового усилия. Когда нагрузка с бульдозера снимается, обороты двигателя автоматически падают до холостых. При этом ГСТ позволяет обеспечить максимальную тягу машины даже на низкой скорости и низких оборотах ДВС.

Большим достоинством гидростатической трансмиссии является простота реверсирования гусениц с возможностью разворота на месте с нулевым радиусом, что дает исключительную маневренность машине.

Отсутствие механической связи ДВС и приводных редукторов позволяет сильно упростить кинематическую схему, существенно облегчить компоновку машины на этапе разработки, упростить ремонтные и обслуживающие мероприятия, значительно повысить надежность. Количество элементов сведено к минимуму – их всего два: гидронасос и гидромотор, тогда как в ГТР это сам гидротрансформатор, планетарная коробка передач, главная передача, многодисковый бортовой фрикцион и гидравлический привод дифференциального поворота. В случае поломки весь ремонт осуществляется путем замены гидронасоса или гидромотора в сборе (что достаточно быстро), а затем дефектовки вышедшего из строя агрегата на стенде. Учитывая, что данные агрегаты производит множество мировых компаний, обеспечивается поддержание конкурентной среды среди поставщиков, а значит, низкий уровень цены при высоком уровне качества.

Недостатком гидростатической трансмиссии можно считать более низкий КПД по сравнению с механической или гидромеханической передачей. Однако по сравнению с трансмиссиями, включающими коробки передач, ГСТ оказывается экономичнее, проще и быстрее. Также ранее применение ГСТ ограничивали цена изделия, требования к маслам и сложность реализации электронного управления. Однако со временем совершенствование технологий механообработки и широкое распространение синтетических масел, производимых под заранее заданные параметры использования, развитие микроэлектроники, позволившее реализовывать сложные алгоритмы управления ГСТ, позволили значительно снизить себестоимость такого вида привода.

Еще одним недостатком ГСТ-привода можно считать предвзятое отношение к нему со стороны эксплуатирующих организаций. Но опробовав новые технологии, назад уже никто не хочет возвращаться. Еще недавно все автолюбители боялись ставить автоматическую коробку передач, предпочитая механику. Сейчас механических коробок передач практически не осталось, а автоматы используют не только на легковом транспорте, но и на большегрузных машинах, внедорожных самосвалах, автобусах и т. д. Причем эти машины успешно работают в диапазоне температур от +50 до –50 °С. В аналогичных условиях работает и бульдозер ГСТ, причем проблем не возникает как в трансмиссии, так и в электронной системе управления.

Бытует также ошибочное мнение, что для ГСТ необходимо только иностранное, самое дорогое и специализированное масло. Это не так, качество отечественных масел давно подтверждено, они соответствуют мировым стандартам качества, и эксплуатация возможна во всем температурном диапазоне. Заводом была проведена большая работа по изучению темы смазочных материалов, на текущий момент руководством по эксплуатации разрешается применение масел около 50-ти производителей, из которых пять отечественных. В качестве дополнительной меры защиты работа бульдозера с ГСТ построена таким образом, что контроллер запрещает движение на слишком холодном масле, а подогрев от –50° до оптимальной температуры происходит в автоматическом режиме в течение 15–20 минут.

Выбор ГСТ с электронным управлением, с учетом всех описанных преимуществ, подтолкнул завод «ДСТ-УРАЛ» разработать полностью электронную систему управления всеми остальными системами машины, что позволило легко реализовывать и внедрять любые программы по управлению машиной, получать удаленный доступ и контроль параметров, существенно упростить управление машиной, адаптировать ее под оператора. Все это помогло существенно снизить требования к квалификации бульдозериста, и теперь для управления машиной ему достаточно лишь двух джойстиков: левый отвечает за все движение, правый за навесное оборудование.

В итоге все вышеописанные преимущества позволили технике «ДСТ-УРАЛ» прочно занять свою нишу на дорожно-строительном рынке СНГ, с каждым годом завод наращивает выпуск конкурентной продукции и внедряет передовые технологии контроля и управления машинами.

Гидростатические приводы

Автор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
23526 0

Гидростатическая передача в легковых автомобилях до настоящего времени не применяется, поскольку она дорога и ее КПД относительно низок. Наиболее часто она используется в специальных машинах и транспортных средствах. В то же время гидростатический привод имеет много возможностей для применения; он особенно пригоден для трансмиссии с электронным управлением.

Принцип гидростатической передачи состоит в том, что источник механической энергии, например двигатель внутреннего сгорания, приводит гидронасос, подающий масло в тяговый гидравлический двигатель. Обе эти группы соединены между собой трубопроводом высокого давления, в частности, гибким. Это упрощает конструкцию машины, отпадает необходимость применения многих зубчатых колес, шарниров, осей, поскольку обе группы агрегатов могут быть расположены независимо друг от друга. Мощность привода определяется объемами гидронасоса и гидродвигателя. Изменение передаточного отношения в гидростатическом приводе бесступенчатое, его реверсирование и гидравлическая блокировка весьма просты.

В отличие от гидромеханической передачи, где соединение тяговой группы с преобразователем крутящего момента жесткое, в гидростатическом приводе передача усилий производится только через жидкость.

В качестве примера работы обеих трансмиссий рассмотрим переезд автомобиля с ними через складку местности (дамбу). При въезде на дамбу у автомобиля с гидромеханической трансмиссией возникает буксование гидротрансформатора, в результате чего при постоянной частоте вращения скорость автомобиля снижается. При спуске с вершины дамбы двигатель начинает действовать как тормоз, однако направление буксования гидротрансформатора меняется и поскольку гидротрансформатор имеет низкие тормозные свойства при таком направлении буксования, автомобиль разгоняется.

У гидростатической передачи при спуске с вершины дамбы гидродвигатель выполняет функцию насоса и масло остается в трубопроводе, соединяющем гидродвигатель с насосом. Соединение обеих групп привода происходит через находящуюся под давлением жидкость, которая обладает той же степенью жесткости, что и упругость валов, сцеплений и зубчатых колес в обычной механической трансмиссии. Разгона автомобиля поэтому при спуске с дамбы не произойдет. Гидростатическая передача особенно пригодна для автомобилей повышенной проходимости.

Принцип гидростатического привода показан на рис.  1. Привод гидронасоса 3 от двигателя внутреннего сгорания производится через вал 1 и наклонную шайбу, а регулятором 2 управляют углом наклона этой шайбы, что изменяет подачу жидкости гидронасосом. В случае, изображенном на рис. 1, шайба установлена жестко и перпендикулярно оси вала 1 и вместо нее наклоняется корпус насоса 3 в кожухе 4. Масло подается из гидронасоса по трубопроводу 6 в гидродвигатель 5, имеющий постоянный объем, а из него — вновь возвращается по трубопроводу 7 в насос.

Рис. 1. Схема гидростатического привода:
1 — вал приводного двигателя; 2 — регулятор привода; 3 — регулируемый гидронасос; 4 — кожух насоса; 5 — тяговый гидродвигатель; 6 и 7 — трубопроводы.

Если гидронасос 3 расположен соосно валу 1, то подача масла им равна нулю и гидродвигатель в этом случае блокирован. Если насос наклонен вниз, то он подает масло в трубопроводе 7 и оно возвращается в насос по трубопроводу 6. При постоянной частоте вращения вала 1, обеспечиваемой, например, регулятором дизеля, управление скоростью и направлением движения автомобиля производится всего лишь одной рукояткой регулятора.

В гидростатическом приводе можно использовать несколько схем регулирования:

  • насос и двигатель имеют нерегулируемые объемы. В этом случае речь идет о «гидравлическом вале», передаточное отношение является постоянным и зависит от отношения объемов насоса и двигателя. Такая трансмиссия для применения в автомобиле неприемлема;
  • насос имеет регулируемый, а двигатель — нерегулируемый объем. Этот способ наиболее часто применяется в транспортных средствах, так как предоставляет большой диапазон регулирования при относительно простой конструкции;
  • насос имеет нерегулируемый, а двигатель — регулируемый объем. Эта схема неприемлема для привода автомобиля, поскольку с ее помощью нельзя обеспечить торможение автомобиля через трансмиссию;
  • насос и двигатель имеют регулируемые объемы. Такая схема предоставляет наилучшие возможности регулирования, но весьма сложна.

Применение гидростатической передачи позволяет отрегулировать выходную мощность вплоть до остановки выходного вала. При этом даже на крутом спуске можно остановить автомобиль перемещением рукоятки регулятора в нулевое положение. В этом случае трансмиссия гидравлически заблокирована и необходимость в применении тормозов отпадает. Для движения автомобиля достаточно передвинуть рукоятку вперед или назад. Если в трансмиссии используется несколько гидродвигателей, то соответствующим их регулированием можно достичь реализации работы дифференциала или его блокировки.

В гидростатической трансмиссии отсутствует целый ряд агрегатов, например, коробка передач, сцепление, карданные валы с шарнирами, главная передача и др. Это выгодно с позиции снижения массы и стоимости автомобиля и компенсирует достаточно высокую стоимость гидравлического оборудования. Все сказанное, в первую очередь, относится к специальным транспортным и технологическим средствам. В то же время, с точки зрения экономии энергии, гидростатическая трансмиссия имеет большие преимущества, например, для применения в автобусах.

Выше уже упоминалось о целесообразности аккумулирования энергии и получаемом энергетическом выигрыше, когда двигатель работает с постоянной частотой вращения в оптимальной зоне своей характеристики и его частота вращения не изменяется при переключении передач или изменении скорости автомобиля. Отмечалось также и то, что вращающиеся массы, соединенные с ведущими колесами, должны быть как можно меньше. Говорилось, кроме того, о преимуществах гибридного привода, когда при разгоне используются наибольшая мощность двигателя, а также мощность, накопленная в аккумуляторе. Все эти преимущества удается легко реализовать в гидростатическом приводе, если в его системе разместить гидроаккумулятор высокого давления.

Схема такой системы представлена на рис. 2. Приводимый двигателем 1 насос 2 с постоянным объемом подает масло в аккумулятор 3. Если аккумулятор заполнен, регулятор давления 4 подает импульс электронному регулятору 5 об остановке двигателя. Из аккумулятора масло под давлением подается через центральное управляющее устройство 6 к гидродвигателю 7 и из него сбрасывается в масляный бак 8, из которого вновь забирается насосом. У аккумулятора имеется ответвление 9, предназначенное для питания дополнительного оборудования автомобиля.

Рис. 2. Схема гидростатического привода с аккумулятором давления:
1 — приводной двигатель; 2 — гидронасос; 3 — гидроаккумулятор; 4 — датчик давления; 5 — электронный регулятор; 6 — центральное управляющее устройство; 7 — гидродвигатель; 8 — масляный бак; 9 — привод дополнительного гидрооборудования; 10 — редукционный клапан.

В гидростатическом приводе обратное направление движения жидкости можно использовать для торможения автомобиля. В этом случае гидродвигатель забирает масло из бака и подает его под давлением в аккумулятор. Таким способом можно аккумулировать энергию торможения для дальнейшего ее использования. Недостаток всех аккумуляторов состоит в том, что любой из них (жидкостный, инерционный или электрический) имеет ограниченную емкость, и если аккумулятор заряжен, он больше не может накапливать энергию, и ее избыток должен быть сброшен (например, преобразован в теплоту) так же, как и в автомобиле без аккумулирования энергии. В случае гидростатического привода эта проблема решается применением редукционного клапана 10, который при наполненном аккумуляторе перепускает масло в бак.

У городских маршрутных автобусов благодаря аккумулированию энергии торможения и возможности зарядки жидкостного аккумулятора во время остановок двигатель можно было бы отрегулировать на меньшую мощность и при этом обеспечить соблюдение необходимых ускорений при разгоне автобуса. Такая схема привода позволяет экономично реализовать движение в городском цикле, ранее описанное и изображенное на рис. 6 в статье «Аккумулирование энергии при торможении и гибридные приводы».

Гидростатический привод можно удобно скомбинировать с обычной зубчатой передачей. В качестве примера приведем комбинированную трансмиссию автомобиля. На рис. 3 дана схема такой трансмиссии от маховика двигателя 1 к редуктору 2 главной передачи. Крутящий момент через цилиндрическую зубчатую передачу 3 и 4 подводится к поршневому насосу 6 с постоянным объемом. Передаточное отношение цилиндрической передачи соответствует IV—V передачам обычной механической коробки передач. При вращении насос начинает подавать масло в тяговый гидродвигатель 9 с регулируемым объемом. Наклонная регулирующая шайба 7 гидродвигателя соединена с крышкой 8 корпуса трансмиссии, а корпус гидродвигателя 9 соединен с ведущим валом 5 главной передачи 2.

Рис. 3. Комбинированная гидростатическая передача автомобиля:
1 — маховик; 2 — редуктор главной передачи; 3 и 4 — шестерни цилиндрической зубчатой передачи; 5 — вал-шестерня главной передачи; 6 — гидронасос постоянного объема; 7 — регулирующая шайба тягового гидродвигателя; 8 — крышка корпуса трансмиссии; 9 — тяговый гидродвигатель с регулируемым объемом.

При разгоне автомобиля шайба гидродвигателя имеет наибольший угол наклона и масло, нагнетаемое насосом, создает большой момент на валу. Помимо этого на вал действует и реактивный момент насоса. По мере разгона автомобиля наклон шайбы уменьшается, следовательно, уменьшается и крутящий момент от корпуса гидродвигателя на валу, однако давление масла, подаваемого насосом, увеличивается и, следовательно, возрастет и реактивный момент этого насоса.

При уменьшении угла наклона шайбы до 0° насос гидравлически блокирован и передача крутящего момента от маховика к главной передаче будет осуществляться только парой шестерен; гидростатический привод будет выключен. Это улучшает КПД всей трансмиссии, так как гидродвигатель и насос отключены и вращаются в заблокированном положении вместе с валом, с КПД, равным единице. Кроме того, исчезают износ и шум гидроагрегатов. Этот пример — один из многих, показывающих возможности применения гидростатического привода. Масса и размеры гидростатической передачи определяются величиной максимального давления жидкости, которое в настоящее время достигло 50 МПа.

Опубликовано 21.02.2014

Читайте также

Сноски

  1. ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.: ил.//Стр. 22 — 23 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru

Комментарии

6 преимуществ гидростатической трансмиссии

  1. К списку статей

В конце 00-х годов прогремел финансовый кризис, который коснулся многих отраслей, дорожно-строительной техники в том числе. Объемы рынка упали. Это послужило толчком для создания нестандартного решения на заводе «ДСТ-УРАЛ». Началась разработка бульдозера, который был призван заменить модель с механической трансмиссией.

Конструкторы задумали устанавливать гидростатическую трансмиссию (ГСТ). Ранее такие решения уже принимали и даже выпускали массовые бульдозеры. Но к 2010 году ни челябинский «Добрыня», ни его модернизированный брат от «Орелдормаш» уже не выпускались. Зарубежные лидеры отрасли вариант критиковали, но часть компаний — Case, New Holland, Liebherr,John Deere производили машины с ГСТ.

Время расставило все по местам: гидростатическая трансмиссия оказалась эффективна, производство техники с ее применением растет. Чтобы понять, в чем преимущество привода, начнем с понятия.

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.

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.

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.

Что вызвало революцию на рынке гусеничных бульдозеров

Долгое время гусеничные бульдозеры считались одним из наиболее сложных в управлении видов землеройной техники. Однако в последние годы благодаря внедрению ряда новых технологий управлять ими становится гораздо легче, а сами бульдозеры приобретают все более универсальные, разносторонние возможности.

Одной из главных причин этого, безусловно, можно считать завоевывающую все большую популярность гидростатическую трансмиссию. Происходящие изменения некоторые специалисты называют даже «гидростатической революцией». Что же создало в мире бульдозеров столь «революционную ситуацию»?

Бульдозер John Deere 850K с гидростатической трансмиссией и системой точной планировки

 

Гидростатическая трансмиссия как примета времени

Для начала немного статистики. За последние 10 лет доля бульдозеров с гидростатическим видом трансмиссии (по крайней мере, среди машин мощностью до 130 л.с.) постоянно росла. Согласно данным Справочника мирового строительного оборудования, в настоящее время именно бульдозеры с гидростатикой занимают доминирующие позиции. Так, если в 1999 году среди машин мощностью до 130 л.с. на 33 бульдозера, оснащенных коробкой передач, приходилось 25 «гидростатов», то к 2004-му на 27 «традиционных» приходилось уже 38 бульдозеров с гидростатической трансмиссией. Последние данные того же справочника еще более красноречивы: 9 и 36.

Такие изменения в соотношении отнюдь не случайны: избавленные от коробки передач, бульдозеры стали более разносторонними машинами с широким спектром действия.

Бульдозер Liebherr PR 764, оснащенный экономичным гидростатическим приводом

 

Смелость, основанная на расчете

Компании — производители землеройной техники разными темпами шли к признанию целесообразности использования гидростатической трансмиссии.

Так, несмотря на то, что уже более 100 лет мировым лидером по производству гусеничных бульдозеров считается корпорация Caterpillar, инициатором «гидростатической революции» стала другая американская компания — John Deere. Именно ее разработчики еще в 1976-м создали первый двухдисковый бульдозер с гидростатической трансмиссией.

В последующие годы, в отличие от большинства производителей (за исключением разве что компании Liebherr), John Deere оснащала гидростатической трансмиссией абсолютно все свои бульдозеры, вплоть до самой крупной модели — 35-тонного 1050J мощностью 335 л. с. Целесообразность такого новаторства была заранее точно просчитана инженерами-разработчиками компании.

Новейший бульдозер Komatsu D51PXi-22 с полностью автоматическим контролем отвала

 

Заманчивые преимущества

Специалистам хорошо известно: принцип гидростатической передачи заключается в том, что источник механической энергии приводится в действие гидронасосом, подающим масло в гидравлический двигатель. Не случайно главным достоинством бульдозеров с гидростатической трансмиссией эксперты в области строительной техники считают отсутствие коробки передач, дифференциала, сцепления и классических тормозов. Такая «облегченная» машина не только обеспечивает высокую производительность, но и снижает затраты на обслуживание, облегчает управление бульдозером, делает его более «гибким» и разносторонним в применении. Благодаря гидростатическому приводу двигатель работает с постоянной скоростью в наиболее экономичном диапазоне оборотов независимо от скорости движения. Результат — значительная экономия топлива без ущерба для мощности и производительности.

Даже при работе на ровной поверхности бульдозер с гидростатической трансмиссией имеет преимущества перед «традиционным», поскольку обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости — то есть отпадает необходимость в переключении передач. Если в процессе работы происходит увеличение нагрузки, бульдозеристу не нужно что-либо предпринимать: машина автоматически увеличивает мощность. Гидростатическая трансмиссия дает преимущество и в случае ускоренного торможения. Достаточно ослабить дроссель — и гидравлическое давление в системе заставит машину остановиться. Это особенно важно при работе на неровной местности, при движении бульдозера вверх: никакого отката назад у такой машины не будет.

Еще одним важным преимуществом гидростатической системы передачи специалисты называют возможность выбрать определенную электронную программу на дисплее монитора в кабине машины. В зависимости от рабочей ситуации и расписания работы бульдозериста можно, например, регулировать частоту перерывов, степень чувствительности рычагов, педали торможения и рулевой модуляции.

Опытные операторы строительных машин знают: среди наиболее сложных видов работ для бульдозера значится укладка труб в траншеи. И в этом случае как раз гидростатическая система способствует их безопасной транспортировке с регулируемой скоростью и точной укладке.

Обновленный бульдозер Cat D9T с системой Automated Blade Assist

 

Гидростатика рука об руку с навигатором

Сильные стороны гидростатической системы трансмиссии особенно ярко проявились с приходом спутниковой системы навигации, то есть с появлением навигаторов (GPS). Оснащенные гидростатической трансмиссией в сочетании с навигатором, бульдозеры позволили использовать их не только на крупных землеройных работах, но и там, где требуется снять последние миллиметры почвы, причем с качеством не хуже, чем у автогрейдера. Применение различных режимов, контроля скорости в сочетании с точностью управления, обеспечиваемой GPS, существенно повышает возможности машины, одновременно облегчая управление ею.

Еще совсем недавно подрядчикам необходимо было иметь два бульдозера: большой — для крупных земляных работ и маленький — бульдозер или автогрейдер — для завершающего этапа. Появление крупных бульдозеров с гидростатической трансмиссией, к тому же оснащенных GPS, означает, что необходимость в дополнительных машинах отпадает. Мощный и многофункциональный бульдозер отлично справляется с работой от начала и до конца.

 

Облегчение при обучении

Рассуждая о преимуществах все более активного использования бульдозеров, оснащенных гидростатической трансмиссией в сочетании с GPS, специалисты напоминают, что одна из перманентных проблем отрасли — нехватка высококвалифицированных бульдозеристов. И в этом смысле нынешние гидростатические бульдозеры — это просто подарок.

Оснащенные современным оборудованием, эти машины позволяют опытным операторам настроить их предельно точно, в соответствии с предстоящими видами работы. Но не менее важен и тот факт, что молодым бульдозеристам под руководством наставников требуется меньше времени, чтобы освоить когда-то капризную технику. Современное оснащение машин позволяет им приобрести нужную квалификацию по управлению бульдозером ценой куда меньших «проб и ошибок», чем это было ранее, в «догидростатическую эпоху».

Ирина ТОЛСТИКОВА, соб. корр. «Строительство.RU» США

По материалам американской печати

Фото st66.ru, avito.ru, hardmashina.ru

Гидростатическая трансмиссия гусеничного трактора

Изобретение относится к транспортному машиностроению и предназначено для обеспечения движения и управления гусеничным трактором с гидростатической трансмиссией и его навесным оборудованием.

Гидростатический привод ходовой части гусеничных машин, в частности бульдозера, стал широко использоваться ведущими фирмами-изготовителями в течение последних двух-трех десятилетий. В основе системы гидростатического привода лежит простой и доступный принцип — передача мощности от двигателя к движителю посредством жидкости в замкнутом контуре. Кроме того, затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание гидростатической трансмиссии значительно меньше, по сравнению с гидромеханической трансмиссией, благодаря меньшему количеству механических узлов.

Известна гидростатическая трансмиссия гусеничного трактора, обеспечивающая его движение и управление навесным оборудованием (см. свидетельство РФ №13188 на полезную модель «Система движения и управления гусеничного трактора и его навесного оборудования», заявлено 13.09.1999, МПК В60К 17/10). Гидростатическая трансмиссия гусеничного трактора по указанному свидетельству №13188 содержит три регулируемых реверсивных аксиально-поршневых гидронасоса, два из которых соединены гидролиниями с нерегулируемыми гидромоторами, связанными с бортовыми редукторами и снабженными тормозами, причем третий регулируемый гидронасос соединен гидролиниями с гидроцилиндрами рабочих органов навесного оборудования через распределительное устройство, которое установлено с возможностью переключения его на гидролинии нерегулируемых гидромоторов. Момент от двигателя передается всем трем гидронасосам через раздаточный редуктор. При такой конструкции трансмиссии наличие третьего насоса ухудшает компоновку и надежность работы гидросистемы. В режиме движения третий насос является ускоряющим, то есть работает только на увеличение скорости и не может одновременно управлять навесным оборудованием. При одновременной работе трех гидронасосов происходит смешивание рабочих жидкостей разных гидравлических контуров с разным уровнем фильтрации. Для нормальной работы гидроузлов, обеспечивающих движение трактора, используется жидкость более тонкой фильтрации, чем для работы гидроцилиндров, обеспечивающих работу навесного оборудования. При попадании рабочей жидкости грубой фильтрации в гидроконтуры, отвечающие за движение гусеничной машины, фильтры загрязняются и их приходится часто заменять, чтобы система работала надежно. Если этого не делать, то может произойти сбой в работе гидростатической трансмиссии. Однако частая замена фильтров делает известную гидростатическую систему трансмиссии достаточно дорогой в эксплуатации.

Недостатками известной гидростатической трансмиссии являются ненадежность работы и громоздкость компоновочного решения.

Вышеуказанная гидростатическая трансмиссия гусеничного трактора по свидетельству РФ №13188 на полезную модель является ближайшим аналогом (прототипом) по существенным признакам и достигаемому эффекту заявляемого устройства.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности работы гидростатической трансмиссии при одновременном улучшении компоновки.

Технический результат заключается в длительном сохранении чистоты фильтров, установленных на входе в гидроконтуры гидронасосов, и компактности конструкции устройства.

Указанная задача решается тем, что гидростатическая трансмиссия гусеничного трактора, содержащая три гидронасоса, два из них выполнены регулируемыми реверсивными аксиально-поршневыми и образующими гидроконтур с соответствующим гидромотором, связанным с соответствующим бортовым редуктором и снабженным тормозом, а третий гидронасос через распределительное устройство имеет возможность образования гидроконтура с гидроцилиндрами рабочих органов навесного оборудования, согласно изобретению гидроконтуры всех трех гидронасосов выполнены автономными, сами гидронасосы установлены последовательно на одном валу с приводным двигателем, а корпуса соседних гидронасосов жестко соединены друг с другом.

В гидростатической трансмиссии третий гидронасос выполнен нерегулируемым шестеренным.

В гидростатической трансмиссии тормоза гидромоторов, связанных с бортовыми редукторами, снабжены гидравлическими размыкателями.

В гидростатической трансмиссии гидромоторы выполнены регулируемыми реверсивными аксиально-поршневыми.

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая гидростатическая трансмиссия гусеничного трактора не известна и не следует явным образом из изученного уровня техники, то есть соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемое устройство может быть изготовлено в промышленных условиях цехов больших и средних машиностроительных заводов с использованием современных известных технологий, материалов и стандартного оборудования, которое выпускается как отечественной, так и зарубежной промышленностью.

Следовательно, заявляемое устройство соответствует критерию «промышленная применимость».

Предлагаемая совокупность существенных признаков придает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.

Заявляемая конструкция гидростатической трансмиссии гусеничного трактора выполнена таким образом, что каждый из трех гидронасосов имеет относительно друг друга автономный гидроконтур и поэтому никакого смешивания рабочих жидкостей разных гидравлических контуров с разным уровнем фильтрации не происходит, как это имеет место в прототипе. Следствием указанного является надежность работы заявляемого устройства. Последовательная установка гидронасосов на одном валу с приводным двигателем и соединение корпусов рядом стоящих гидронасосов обеспечивает компактную компоновку.

При реализации заявляемой гидростатической трансмиссии был введен ряд других изменений, по сравнению с прототипом, которые улучшили ее свойства и удешевили. Так, третий гидронасос, отвечающий за работу рабочих органов навесного оборудования, выполнен нерегулируемым шестеренным, более дешевым, чем регулируемый реверсивный аксиально-поршневой. Тормоза гидромоторов, связанных с бортовыми редукторами, снабжены гидравлическими размыкателями, установленными в бортовых редукторах. Благодаря наличию тормозных гидравлических размыкателей обеспечивается надежность торможения гусеничного трактора. Выполнение гидромоторов регулируемыми реверсивными аксиально-поршневыми обеспечивает плавность изменения скорости и тяги и расширение диапазона достигаемых скорости и тяги, что обеспечивает плавное движение трактора, без рывков.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема гидростатической трансмиссии гусеничного трактора.

Заявляемая гидростатическая трансмиссия гусеничного трактора содержит приводной двигатель 1, на оси которого последовательно установлены три гидронасоса 2, 3, 4, два из которых — 2, 3 — выполнены регулируемыми реверсивными аксиально-поршневыми, а третий гидронасос 4 выполнен нерегулируемым шестеренным. Корпуса (на чертеже не обозначены) соседних гидронасосов жестко соединены друг с другом посредством резьбовых соединений. Так, корпус гидронасоса 2 прикреплен к корпусу гидронасоса 3, а тот прикреплен к корпусу гидронасоса 4. Гидронасос 2 соединен с гидромотором 5, а гидронасос 3 соединен с гидромотором 6 с образованием автономных гидроконтуров (на чертеже не обозначены). Гидромоторы 5, 6 выполнены регулируемыми реверсивными аксиально-поршневыми и связаны соответственно с бортовыми редукторами 7, 8 планетарного типа, которые, в свою очередь, снабжены тормозами 9, 10 с гидравлическими размыкателями (на чертеже не обозначены). Гидронасос 4 соединен с распределительным устройством 11 и может образовывать автономные гидроконтуры (на чертеже не обозначены) с каждым из гидроцилиндров 12, 13, 14, 15, обеспечивающих работу рабочих органов навесного оборудования гусеничной машины. Гидронасос 4 более дешевый, чем гидронасосы 2, 3, поскольку для управления гидроцилиндрами не требуется применять регулирование или реверсирование. Рабочая жидкость поступает к гидронасосам 2, 3, 4 из гидробака 16 во время движения и/или управления гидроцилиндрами 12, 13, 14, 15 и туда же сливается, когда движение и управление отсутствуют. Все гидроконтуры образованы рукавами высокого давления (на чертеже не обозначены). Сигналы на осуществление движения трактора и управление гидроцилиндрами подаются с блока управления (на чертеже не показан).

Предлагаемая гидростатическая трансмиссия гусеничного трактора используется следующим образом.

Для осуществления движения гусеничной машины подается сигнал включения приводного двигателя 1 и вращающий момент передается установленным последовательно на его валу гидронасосам 2, 3, 4 с прикрепленными друг к другу корпусами и преобразуется ими в кинетическую энергию рабочей жидкости. По рукавам высокого давления она передается по автономным замкнутым гидроконтурам к гидромоторам 5 и 6 и к распределительному устройству 11. Если управление гидроцилиндрами 12, 13, 14 и 15 не требуется, то рабочая жидкость проходит по соответствующему замкнутому гидроконтуру гидронасос 4 — распределительное устройство 11 и сливается в гидробак 16. В зависимости от положения наклонных шайб гидронасосов 2, 3 размыкаются тормоза 9, 10 и гидромоторы 5, 6 через бортовые редукторы 7, 8 бесступенчато изменяют скорость гусеничного трактора и его тяговое усилие, обеспечивая плавность движения. При любом виде движения от тягового до транспортного возможно управлять одним из гидроцилиндров 12, 13, 14 и 15 рабочих органов навесного оборудования.

Заявляемое изобретение обладает рядом преимуществ:

— надежность работы;

— компактность конструкции;

— упрощение конструкции;

— уменьшение затрат;

— расширение диапазона скорости и тяги.


Гидростатические коробки передач — Энциклопедия по машиностроению XXL

Гидростатические коробки передач  [c.434]

Гидростатические коробки передач, называемые также объемными, состоят из насоса, развивающего давление, и гидравлического двигателя. В качестве рабочей, передающей среды служит жидкость под давлением, чаще всего масло. В качестве рабочей среды, вообще говоря, может быть использован и газ, однако в этом случае значительно труднее создать надежные уплотнения.  [c. 434]

При разработке гидростатического трансформатора приходится сравнивать его с конструктивно и технологически хорошо отработанными зубчатыми коробками передач. Последние в настоящее время имеют исключительное распространение в самоходных машинах. Они проектируются на любые мощности, экономичны (имеют высокий к. п. д.) и малогабаритны.  [c.4]


При применении гидростатической передачи на транспортной машине (гусеничной или колесной) отпадает необходимость в установке таких агрегатов, как главный фрикцион (сцепление), коробка передач (заметим, что гидродинамическая передача не может работать без дополнительной ступенчатой коробки передач), шарниров и карданных валов. В гусеничных машинах может отпасть также необходимость иметь специальные механизмы для управления машиной — механизмы поворота.  [c.8]

Стоимость агрегатов зависит от многих факторов. Кроме конструктивной или технологической простоты или сложности, качества применяемых материалов и т. п. на стоимость влияет в первую очередь характер производства мелкосерийное, серийное или массовое. Учитывая, что при замене механической (зубчатой) силовой передачи гидростатической в таких машинах, как автомобили, тракторы, гусеничные тягачи и транспортеры, отпадает необходимость в главном фрикционе, в коробке передач, в карданной передаче и др. и, учитывая массовый Или крупносерийный характер производства таких машин, можно предположить, что стоимость гидростатических передач не будет превышать стоимость механических передач.  [c.10]

Нередко для расширения диапазона регулирования силовой передачи, состоящей из регулируемого насоса и нерегулируемых гидродвигателей, применяют двухступенчатую дополнительную коробку передач. Применение дополнительной коробки передач целесообразно на тех машинах, которые должны иметь два диапазона скоростей рабочий и транспортный. В этих случаях гидростатическая силовая передача получается компактной и более экономичной, поскольку применение дополнительной коробки передач дает возможность уменьшить рабочий объем гидромашин, уменьшить диапазон их регулирования и за счет этого обеспечить работу гидростатической передачи в области наибольших к. п. д.  [c.134]

Первые имеют один гидростатический трансформатор, вторые — гидростатический и механический (фрикционно-зубчатый) трансформаторы (дополнительную коробку передач).  [c.150]

В колесных транспортных машинах двухпоточная гидростатическая передача может быть применена взамен механической ступенчатой коробки передач. Гидростатический трансформатор при этом должен иметь одинаковые по типу и геометрическим параметрам насос и гидродвигатель. Регулирование передаточного числа трансформатора должно производиться одновременным изменением рабочих объемов насоса и двигателя для получения большего передаточного числа рабочий объем насоса необходимо уменьшать, а рабочий объем двигателя увеличивать.  [c.176]


Трехпоточные гидромеханические передачи с гидростатическим трансформатором в регулируемом потоке выполняют роль коробки передач, придавая всей силовой передаче свойство непрерывности.  [c. 179]

Результаты исследований, приведенные в данном параграфе, применимы и в случае коробок передач с электрической (электромеханические коробки передач) и гидростатической регулируюш,ей ветвью.  [c.506]

Погрузчики на пневмоколесном ходу создаются на базе универсальных тягачей, обладающих высокими транспортными скоростями. Тягачи могут быть одно- и двухосными. В них широко используются гидромеханические трансмиссии с быстродействующим реверсом, что обеспечивает им хорошую мобильность, а также бесступенчатое регулирование скорости движения машины. В гидродинамических трансмиссиях это осуществляется через гидротрансформатор и механическую ступенчатую коробку перемены передач с переключением последних фрикционными многодисковыми муфтами при гидростатической трансмиссии устанавливается регулируемый гидронасос и двигатели привода отдельных механизмов машины.  [c.330]

Устройство катков. Катки имеют следующие основные механизмы и приспособления укатывающие вальцы двигатель силовую передачу, в которую входят механизм сцепления двигателя (турботрансформатор), коробка передач, реверсивный механизм, дифференциал (для двухосных трехвальцовых катков), бортовая или конечная передача (для катков с гидростатической трансмиссией — насосы и гидро-  [c. 233]

При втором способе между захватом машины и манометром ставится особый гидравлич. трансформатор (Мез8(1о8е — измерительная коробка), трансформирующий механич. усилие в гидравлич. давление. Он представляет собой (см. Динамометры, фиг. 2 низкий гидростатический цилиндр с поршнем, на к-рый непосредственно действует измеряемая сила. Для того чтобы при передаче давления на жидкость не имела места заметная потеря на трение, в нем применен принцип упругой мембраны (металлической или резиновой), перекрывающей зазор между поршнем и стенками цилиндра. Преимущество этого способа измерения нагрузок заключается в непрерывности показаний прибора недоста-  [c.283]


Что такое гидростатическая передача

Передача энергии с использованием взаимосвязанных устройств из одной точки в другую называется передачей энергии. Механическая, электрическая, гидродинамическая, гидромеханическая и гидростатическая трансмиссии — вот некоторые категории трансмиссии мощности. В эту статью вошла тема гидростатическая трансмиссия . Но некоторые подробности, касающиеся других методов передачи энергии, также перечислены ниже.

Механическая трансмиссия: В системах трансмиссии этого типа используются валы, шестерни, преобразователи крутящего момента, цепи и ремни для преобразования механической энергии в кинетическую энергию.Передача мощности от двигателя на колеса автомобиля — это приложение.

Электрическая передача: В электрической передаче электрический генератор используется для преобразования механической энергии в электрическую, а с помощью электродвигателя она преобразуется обратно в механическую энергию. Электрическая передача происходит в трансформаторах.

Гидродинамическая трансмиссия: В гидродинамической трансмиссии гидродинамический насос и гидродинамический двигатель соединены вместе.Выработка энергии является результатом изменения скорости жидкости при ее прохождении через канал. Автомобиль с автоматической коробкой передач — одно из применений гидродинамической трансмиссии.

Гидромеханическая трансмиссия: В гидромеханической трансмиссии используется схема разделения мощности для повышения эффективности коробок передач и обеспечения гибкости. Этот метод передачи преобразует входящую энергию как в механическую, так и в гидростатическую энергию и подходит для тяжелых условий эксплуатации.

Теперь мы можем перейти к гидростатической трансмиссии. Что такое гидростатическая трансмиссия? Проще говоря, это гидравлическая система, в которой гидравлический насос или аккумулятор будет приводить в действие двигатель, используя жидкость, проходящую через гибкие шланги. В гидростатической трансмиссии шестерни не требуются для преобразования вращающей механической энергии из одного источника в другой. Потому что, когда объем насоса и двигателя фиксированный, гидростатическая трансмиссия сама действует как редуктор.Гидростатическая трансмиссия подходит для применений, требующих переменной выходной скорости или крутящего момента. Некоторые из этих приложений включают оборудование для обслуживания полей для гольфа, комбайны, тракторы, траншеекопатели, сельскохозяйственную и крупную строительную технику. Преимущества системы гидростатической трансмиссии:

  • При постоянной входной скорости гидростатическая трансмиссия может обеспечивать регулируемую выходную скорость и наоборот.
  • За минимальный период времени возможно обратное направление вращения выхода.
  • Регулировка скорости, мощности и крутящего момента возможна с гидростатической трансмиссией.
  • Плавное и контролируемое ускорение.
  • Быстрый ответ.
  • Точная скорость при переменной нагрузке.
  • Гидростатическая трансмиссия может заглохнуть без повреждений и перегрева.
  • Легкость управления.
  • Обеспечивают динамическое торможение.
  • Гидростатическая трансмиссия может передавать мощность от одного тягача в разные места.
  • Компактный размер.

Компоненты, необходимые для системы гидростатической трансмиссии, включают корпус трансмиссии (для удержания компонентов на месте и для перекачки жидкости), нагнетательный насос (для обеспечения начального давления масла в корпусе и для заполнения контура маслом), входной вал (для приема энергии от двигателя и для вращения нагнетательного насоса), аксиально-поршневой насос (вращает входной вал и перекачивает масло в двигатель), шланги / канал (для соединения насоса с двигателем), клапаны сброса давления (обеспечивают альтернативный путь для масла, когда увеличивается давление), электродвигатель (приводит в движение выходной вал), наклонную шайбу (изменяет рабочий объем поршневого насоса) и обратный клапан (используется в замкнутом контуре).

Также читайте: Типы гидравлических насосов — обзор


Как работает гидростатическая трансмиссия?

Мы знаем, что каждая гидравлическая система требует гидравлической жидкости, и она хранится в резервуаре. В системе гидростатической трансмиссии, когда двигатель работает, он вращает ведущий вал и входной вал, соединенный с ним. В системе с замкнутым контуром движение этого входного вала будет вращать как нагнетательный, так и поршневой насос. В результате нагнетательный насос будет всасывать масло из бачка в картер трансмиссии.Возвратно-поступательное движение поршня из-за изменения угла наклонной шайбы заставляет масло проходить через шланги в направлении двигателя.

Также читайте: Как работают антиблокировочные тормоза?


Классификация системы гидростатической трансмиссии

Систему гидростатической трансмиссии можно классифицировать по пространственному расположению, передаточному отношению и конструкции схемы. Каждая из этих классификаций упоминается ниже.

Рядный, U-образный, S-образный и раздельный — это 4 различных конфигурации гидравлического насоса и двигателя, основанные на пространственном расположении. Линейная конфигурация будет содержать регулируемый насос и двигатель постоянного рабочего объема, подключенные непосредственно в линию. U-образная конфигурация аналогична линейной, за исключением того, что двигатель подключается под насосом, а входной вал и вал двигателя вращаются в одном направлении. Подобно U-образной конфигурации, для S-образной конфигурации двигатель находится под насосом / первичным двигателем.Но мотор находится за насосом. В раздельной конфигурации двигатель и насос разделены шлангами высокого давления. Эта конфигурация имеет отдельные шланги для подачи и отвода жидкости.


Четыре классификации гидростатической трансмиссии на основе передаточного отношения: насос постоянного рабочего объема и двигатель постоянного рабочего объема, насос переменного рабочего объема и двигатель постоянного рабочего объема, насос постоянного рабочего объема и двигатель переменного рабочего объема, насос переменного рабочего объема и двигатель переменного рабочего объема. -двигатель.


Пространственная гибкость — единственное преимущество насоса фиксированного рабочего объема с подключением двигателя фиксированного рабочего объема. Эта комбинация будет иметь постоянное передаточное число. Итак, чтобы получить переменную выходную скорость, необходимо изменить скорость первичного двигателя. В насосе с переменным рабочим объемом и двигателе с постоянным рабочим объемом скорость двигателя может быть изменена путем изменения потока насоса. Насос постоянного рабочего объема и соединение двигателя переменного рабочего объема обычно называют системой постоянной мощности.Потому что эти соединения будут обеспечивать постоянную мощность и переменный крутящий момент с переменной выходной скоростью. Насос переменного рабочего объема и двигатель переменного рабочего объема являются наиболее гибкой конфигурацией, обеспечивающей регулируемую выходную скорость.


Закрытая и открытая трансмиссии — это две классификации гидростатической трансмиссии, основанные на конструкции схемы. В трансмиссии с открытым контуром жидкость из двигателя направляется в резервуар, и насос снова будет всасывать эту жидкость.Но в трансмиссии с замкнутым контуром жидкость из двигателя будет напрямую поступать во входное отверстие насоса, и для этого требуется нагнетательный насос. Простая система передачи с открытым контуром будет содержать такие элементы, как резервуар, всасывающий фильтр, предохранительные клапаны, насос, двигатель, трубопровод с разъемами, фильтр обратной линии и блок управления. Помимо системы передачи с разомкнутым контуром, для системы передачи с замкнутым контуром требуется блок подающего или нагнетательного насоса и двойной ударный клапан.

Тракторостроение: гидростатическая трансмиссия

Тракторостроение: гидростатика Трансмиссия

По Norman Ng

Коробка передач позволяет увеличить мощность двигателя и управлять ею для управления трактором вперед и назад.Это удивительное устройство, которое превращает ваш трактор в трактор. Эта статья посвящена конкретному типу трансмиссии: гидростатической. Передача инфекции. Мы собираемся использовать Sundstrand Series 15 Type U в качестве пример. Эта трансмиссия использовалась в линейке садовых тракторов Cub Cadet в качестве а также многие другие тракторы и автомобили.

Гидростатический трансмиссия позволяет трактору преобразовывать механическую энергию в гидравлическую. а затем вернемся к механической энергии.Это позволяет нам бесконечно изменять изменение скорости движения вперед и назад, что делает нашу трансмиссию меньше без ущерба для мощности. Давайте посмотрим на научные данные о том, что делает работа гидростатической трансмиссии.

Принципы, лежащие в основе гидравлической энергии:

Чтобы понять, как Работает гидростатическая трансмиссия, нам нужно сначала понять основные характеристики жидкостей:

  • Жидкости нельзя сжимать
  • Жидкости не имеют формы
  • Жидкости передают давление во всех направлениях и имеют одинаковую силу ко всем перпендикулярным поверхностям

Гидростатическая трансмиссия перемещает масло по замкнутому контуру, чтобы вращать двигатель в обоих направления.Поскольку жидкости не имеют формы, мы можем манипулировать ими и направлять их с легкостью. Поскольку они не могут сжиматься и передавать одинаковую силу всем перпендикулярные поверхности, мы можем использовать его для умножения входной силы и ее преобразования в большую выходную силу.

Скорость передачи вашей коробки передач зависит от объема протекающего масла. Это измеряется в галлонов в минуту (GPM).

Направление вывода вашей передачи зависит от того, в каком направлении перекачивается масло.

Мощность трансмиссии зависит от давления масла.

Итак, чем быстрее масло перекачивается с одной стороны трансмиссии на другую, тем быстрее ваш трактор движется, и чем выше давление, тем сильнее он крутится.

Преимущества гидростатики Коробки передач:

  • Удобство использования. Нет рычагов переключения, нет сцепления для нажатия. Просто переместите один рычаг управления, и все.
  • Бесступенчатая. Вы можете изменить любой изменение скорости движения от 0 до полной.
  • Компактный размер. Поскольку нет зависимости от зубчатые передачи для увеличения крутящего момента или изменения направления, трансмиссия намного меньше.
  • Гидростатическая трансмиссия передает крутящий момент плавно и качественно.

Вот ключ компоненты гидростатической трансмиссии

Коробка трансмиссии

Коробка удерживает все компоненты на месте и имеет проходы для перемещения масла от насоса к двигателю и обратно в закрытом схема.

Нагнетательный насос

Нагнетательный насос подает начальное масло в корпус под давлением и заполняет корпус и контуры маслом. Зарядный насос также обеспечивает поток масла для дополнительных гидравлических портов.

Входной вал

Входной вал получает мощность от двигателя и вращает нагнетательный насос и аксиально-поршневой насос в трансмиссии.

Аксиально-поршневой насос

Этот насос — сердце вашей гидростатической системы. коробка передач.Он вращается входным валом и содержит поршни, которые закачать масло в гидравлический двигатель на другом конце трансмиссии.

Масляные каналы

Проходы представляют собой полые секции в корпусе которые соединяют поршневой насос с поршневым двигателем.

Клапаны сброса давления

Клапаны сброса давления предлагают альтернативу путь, по которому масло течет, когда давление масла достигает заданного значения. В Клапан сброса давления содержит пружину, которая удерживает тарелку на месте, чтобы предотвратить масло не течет через него.Когда давление масла способно преодолеть давление пружины, клапан открывается, позволяя маслу проходить через него. Сандстранд Трансмиссия оснащена предохранительным клапаном, а в некоторых случаях — рабочим оборудованием. в него встроен предохранительный клапан.

Аксиально-поршневой двигатель

Этот двигатель приводит в движение выходной вал как результат протекания через него масла.

Качающаяся шайба

Качающаяся шайба изменяет смещение поршневой насос.Это достигается за счет изменения угла по отношению к поршням. Этот позволяет поршням насоса перекачивать больше масла, меньше масла и менять направление. Чем больше угол наклонной шайбы, тем больше ход поршня, который закачивает в двигатель больший объем масла. Чем выше громкость, тем быстрее мотор идет. Когда наклонная шайба идеально параллельна поршням, нет перекачивающего действия. Весь блок цилиндров вращается вместе с первичным валом. При отсутствии перекачки трансмиссия находится в нейтральном положении.Когда наклонная шайба при наклоне в другую сторону поршни вращаются назад, перекачивая масло в обратный, заставляя двигатель вращаться в противоположном направлении.

Обратные клапаны

Обратные клапаны удерживают масло в замкнутом контуре петля между насосом и двигателем. Они могут отключаться автоматически или вручную, чтобы давление масла снизилось, чтобы трактор можно было толкать.

Аксиально-поршневой насос Нагнетательный насос Качающаяся шайба

Теперь, когда мы знаем, как гидростатическая трансмиссия использует свойства масла для создания мощности, и что каждый основной компонент трансмиссии делает, давайте проследим путь масла и исследуйте, как все это работает вместе.(См. Иллюстрацию)

Масло начинается в резервуар, который является корпусом заднего дифференциала на Cub Cadet Garden Трактор. Во время работы двигателя он вращает приводной вал. Приводной вал соединен с входным валом, который вращает как нагнетательный насос, так и осевой поршневой насос. Нагнетательный насос всасывает масло через масляный фильтр в коробка передач. Масло поступает в корпус, а в масло замкнутого контура. проходы.

Как оператор перемещает рычаг управления трансмиссией, наклонная шайба меняет угол и вызывает поршни входить и выходить из поршневого цилиндра при его вращении.В возвратно-поступательное движение поршней заставляет масло циркулировать через масло проходов и в аксиально-поршневой двигатель. Поскольку двигатель установлен против фиксированный угол, поршни заставляют двигатель вращаться, поскольку он толкает масло обратно в насос. Двигатель соединен с выходным валом, который вращает большую зубчатую передачу. в дифференциале и мощность передается на задние колеса.

Надеюсь на это статья поможет вам понять внутреннюю работу гидростатической системы Cub Cadet. коробка передач.Обладая этими знаниями и пониманием, мы можем продолжать любимые тракторы в отличном рабочем состоянии для нового поколения малых энтузиасты тракторов.

Спасибо за Спасение тракторов,

— Norman, iSaveTractors

7 сентября 2017

Понимание и устранение неисправностей гидростатических систем

Гидростатические приводы используются во множестве приложений во всех отраслях промышленности.Иногда их называют гидростатическими трансмиссиями. Каждый раз, когда один или несколько гидравлических двигателей необходимо приводить в действие с регулируемой скоростью с возможностью двустороннего действия, часто используется гидростатический привод.

Общие области применения включают конвейеры, краны для бревен, мобильное оборудование, центрифуги, химические моечные машины и строгальные станки. Гидростатические приводы являются одними из наименее изученных систем, поскольку многие из компонентов расположены внутри или внутри узла гидростатического насоса.

Схема типичного гидростатического привода показана на рисунке 1.Двунаправленный насос переменной производительности регулирует направление и скорость гидравлического двигателя. Этот тип привода обычно называют системой с обратной связью. Обратите внимание, как два порта насоса гидравлически связаны с двумя портами на двигателе, образуя замкнутый контур.


Рис. 1. Типовой гидростатический привод

Главный насос

В гидростатической системе всегда используется поршневой насос. Объем насоса может варьироваться от нуля до максимального количества.На рисунке 2 наклонная шайба насоса находится в вертикальном положении, что означает, что производительность насоса составляет ноль галлонов в минуту (галлонов в минуту). Аппарат перекоса приводится в движение двумя внутренними цилиндрами, которые управляются отдельным клапаном или ручным рычагом.

Для движения гидравлического двигателя вперед (Рис. 3) нижний цилиндр выдвигается под углом к ​​наклонной шайбе и выводит жидкость через порт «A». Затем поток масла направляется к двигателю для вращения вала. По мере вращения вала масло, которое вытекает из двигателя, возвращается в порт «B» на насосе.Этот порт будет действовать как всасывающий порт в этом направлении.

Чтобы вращать двигатель в обратном направлении, верхний цилиндр выдвигается, позволяя наклонной шайбе наклоняться в противоположном направлении (Рисунок 4). Порт «B» будет тогда служить портом давления, а порт «A» — портом всасывания. Углы наклонной шайбы в каждом направлении будут определять расход насоса.

Зарядный насос

Зарядный насос установлен на задней части основного насоса.Иногда это называют дозаправочным насосом. В некоторых случаях нагнетательный насос расположен внутри узла основного насоса. Объем нагнетательного насоса обычно составляет 10-15 процентов от объема основного насоса. Когда основной насос находится в режиме холостого хода, объем нагнетательного насоса предварительно заполняет порты «A» и «B» жидкостью.

Давление будет расти в обоих портах до тех пор, пока не будет достигнута установка предохранительного клапана. Разгрузка нагнетательного насоса обычно устанавливается в пределах 200-300 фунтов на квадратный дюйм (PSI).По достижении настройки пружины клапана объем нагнетательного насоса будет проходить через предохранительный клапан нагнетательного насоса в корпус насоса. Затем масло возвращается в резервуар по сливной линии корпуса.

Нагнетательный насос предназначен для подачи подпиточной жидкости в систему во время работы. Между поршнями и цилиндром в насосе и двигателе есть жесткие допуски. Это означает, что часть масла внутри насоса и двигателя будет обходить поршни и течь обратно в резервуар через дренажные линии корпуса.

Из-за этого байпаса из двигателя вытекает меньше масла, чем фактически требуется для основного насоса. Нагнетательный насос будет подавать подпиточное масло через обратный клапан, предотвращая кавитацию насоса. Нагнетательный насос также используется для подачи масла в подпружиненные цилиндры для хода основного насоса.

Предохранительный клапан нагнетательного насоса

Предохранительный клапан нагнетательного насоса обеспечивает путь потока для возврата избыточного объема насоса в резервуар в режиме холостого хода. Предохранительный клапан обычно устанавливается на нагнетательном насосе или рядом с ним.Выходной поток этого предохранительного клапана обычно направляется в корпус насоса, где он возвращается в резервуар через дренажную линию корпуса основного насоса.

В системе, показанной на рисунке 2, настройка предохранительного клапана определяет давление в системе в режиме холостого хода. Это давление обычно составляет 200-300 фунтов на квадратный дюйм. В системах, в которых используется челночный клапан горячего масла, челночный предохранительный клапан определяет давление на стороне низкого давления контура при приводе в действие двигателя.

Обратные клапаны подпитки

Обратные клапаны подпитки обеспечивают свободный поток от нагнетательного насоса к стороне низкого давления контура.В то же время масло на стороне высокого давления блокируется противоположным обратным клапаном на стороне низкого давления. Обратные клапаны обычно доступны после снятия нагнетательного насоса.


Рисунок 2. Главный насос в режиме холостого хода


Рисунок 3. Привод двигателя вперед


Рисунок 4. Привод двигателя в обратном направлении

Клапаны сброса поперечного сечения

Перекрестные предохранительные клапаны ограничивают максимальное давление в системе.Если двигатель механически остановится, предохранительный клапан на стороне высокого давления откроется и сбросит жидкость обратно на сторону низкого давления контура, защищая двигатель от избыточного давления. Клапаны также поглощают удары в системе. Для наилучшего поглощения скачков давления клапаны обычно устанавливаются как можно ближе к двигателю. В зависимости от системы клапаны могут располагаться на насосе, монтироваться в отдельном блоке или на гидравлическом двигателе.

Клапаны обычно предварительно настроены на 200–400 фунтов на квадратный дюйм выше максимального рабочего давления.Некоторые приводы могут иметь блокировку максимального давления, которая работает аналогично компенсатору насоса. Когда достигается настройка коррекции давления, объем насоса уменьшается до производительности, близкой к нулю галлонов в минуту. Насос будет подавать достаточно масла только для поддержания настройки коррекции давления. В этих системах коррекция давления устанавливается ниже настроек переключающего предохранительного клапана.

Гидравлический двигатель

Скорость и направление вращения двигателя определяется гидравлическим насосом переменной производительности.Максимальное давление на двигатель регулируется настройками перекрестного предохранительного клапана. Сливной поток из корпуса двигателя следует проверять и записывать для дальнейшего поиска и устранения неисправностей. В системах с челночными клапанами горячего масла отверстие для резервуара челночного предохранительного клапана иногда соединяется с дренажной линией корпуса гидравлического двигателя. В этих системах проверка потока в корпусе не дает точного указания на обход. Это происходит из-за того, что избыточный поток в системе будет сочетаться с байпасированием в гидравлическом двигателе.

Управление насосом

Наиболее распространенный метод изменения объема насоса — механическое соединение или сервоклапан. Механическое управление осуществляется с помощью кабеля или другого механического соединения. В некоторых случаях механическое соединение перемещает клапан на насосе, который направляет масло в подпружиненные цилиндры внутри насоса. В других случаях механическое управление подключается непосредственно к наклонной шайбе.

Оператор перемещает джойстик или ножную педаль, чтобы запустить насос.Количество галлонов в минуту, которое подает насос, прямо пропорционально перемещению джойстика или педали. Направление потока насоса и, следовательно, вращение гидравлического двигателя определяется тем, в каком направлении перемещается педаль или джойстик. Если насос перекачивает жидкость, когда джойстик или педаль отцентрированы, возможно, потребуется отрегулировать механическую связь.

Большинство гидростатических приводов в промышленных приложениях используют сервопривод или пропорциональный клапан для управления главным насосом.Специальный клапан обычно устанавливается на корпусе насоса. Клапан управляется входным сигналом в усилитель клапана (обычно положительным и отрицательным напряжением постоянного тока).

Входной сигнал может поступать от потенциометра, джойстика или программируемого логического контроллера (ПЛК). Положительное напряжение обычно переводит клапан в положение «A» (прямые стрелки), а отрицательное напряжение переводит его в положение «B» (перечеркнутые стрелки).

На Рисунке 1 сервоклапан переведен в положение «A», чтобы направлять масло от нагнетательного насоса к подпружиненному цилиндру для перемещения наклонной шайбы насоса.Как только наклонная шайба перемещается пропорционально величине смещения золотника сервоклапана, механическая обратная связь блокирует поток масла из сервоклапана. После этого наклонная шайба насоса остановится и будет поддерживать выбранный объем.

Чтобы изменить направление потока из насоса, на усилитель подается отрицательное постоянное напряжение (DC). Затем клапан пропорционально переместится в положение «B» и подаст жидкость через противоположный порт, чтобы реверсировать двигатель.

Когда на клапан нет электрического сигнала, производительность насоса должна быть равна нулю галлонов в минуту.Если гидравлический двигатель дрейфует, необходимо либо отрегулировать центрирующие пружины на цилиндрах, либо обнулить клапан.

Поток масла к клапану фильтруется не перепускным элементом размером от 3 до 10 микрон. Большинство сервоклапанов также содержат небольшой пилотный фильтр с номиналом от 100 до 200 микрон. Если какой-либо фильтр забивается, насос будет работать очень медленно или не будет работать совсем.

Челночный клапан горячего масла и предохранительный клапан

Одним из недостатков гидростатических приводов является то, что большая часть масла остается в контуре и не возвращается в резервуар для охлаждения.Один из способов вернуть часть масла обратно в резервуар — использовать челночный клапан горячего масла. Назначение этого клапана — направить часть потока, выходящего из двигателя, через охладитель перед возвращением в резервуар.

Когда двигатель приводится в движение в прямом направлении, челночный клапан смещается, так что масло со стороны всасывания контура направляется к разгрузке челночного клапана. Нагнетательный насос подает на всасывающую сторону насоса больше масла, чем необходимо для компенсации байпасирования внутри основного насоса и двигателя.

Это вызывает повышение давления до уставки сброса челночного клапана (150–220 фунтов на кв. Дюйм). Затем открывается челночный предохранительный клапан, и небольшое количество масла выходит из двигателя через охладитель и возвращается в резервуар. Настройка пружины челночного предохранительного клапана определяет давление на стороне низкого давления контура. Хотя не во всех системах используются челночные клапаны, их настоятельно рекомендуется использовать для уменьшения нагрева системы.

Важно, чтобы давление челночного предохранительного клапана было установлено ниже предохранительного клапана нагнетательного насоса.Если установить более высокое значение, избыточная жидкость нагнетательного насоса будет все время сбрасываться через предохранительный клапан нагнетательного насоса, минуя охладитель. Это может вызвать перегрев системы. Челночный клапан горячего масла и предохранительный клапан обычно привинчиваются к гидравлическому двигателю. Они также могут быть установлены в отдельном блоке вместе с перекрестными предохранительными клапанами.

Встроенные фильтры

Жидкость в гидростатическом контуре постоянно рециркулирует, за исключением потока масла через челночный предохранительный клапан.Лучшее устройство фильтра — фильтровать жидкость в обоих направлениях с каждой стороны контура. Если фильтрация не выполняется в обоих направлениях, при выходе из строя насоса загрязнение от насоса может попасть непосредственно в двигатель или наоборот.

Фильтры, показанные на Рисунке 1, будут фильтровать масло по мере его поступления в двигатель. Если элемент загрязнен, масло потечет через подпружиненный перепускной обратный клапан. Масло, которое вытекает из двигателя, будет проходить через не подпружиненный обратный клапан.Фильтры должны иметь визуальные или электрические индикаторы, указывающие на загрязнение элементов.

Всасывающий фильтр нагнетательного насоса

Этот фильтр очищает масло от бака до всасывающего патрубка нагнетательного насоса. Обычно он не обходится и имеет рейтинг 10 микрон. Фильтр следует менять и чистить регулярно. При его загрязнении может образоваться кавитация в зарядном устройстве и главном насосе.

Надеюсь, что, узнав о различных компонентах гидростатических приводов, вы теперь лучше понимаете эти важные системы и то, как они должны функционировать.

Давление на: гидростатические трансмиссии

Нет ничего нового в принципах гидравлики — использовании жидкости под давлением для выполнения каких-либо работ. Это знали даже древние римляне. Но за последние несколько лет достижения в технологиях производства и материалах позволили производителям гидравлических компонентов снизить вес, уменьшить размер и улучшить характеристики гидростатических трансмиссий.

Эти изменения позволили производителям оборудования создавать машины, которые могут двигаться быстрее и маневреннее, а также копать, загружать и перевозить больше материала быстрее и прибыльнее, чем когда-либо прежде. Это была тихая революция, но нет никаких сомнений в том, что сегодняшнее оборудование может танцевать круговорот вокруг машин десятилетней давности — и львиная доля заслуг в этом принадлежит гидравлике.

От экскаваторов к бульдозерам
Гидростатические трансмиссии долгое время были предпочтительным методом передвижения большинства экскаваторов.Экскаваторам не нужны высокие скорости движения или крутящий момент, а гидромоторов с гидроприводом было достаточно для приведения в движение всех, кроме самых больших экскаваторов. Но по мере того, как надежность и качество гидравлических компонентов повысились, производители быстро воспользовались этим преимуществом. «Компоненты превратились в нужные нам», — говорит Боб Пост, менеджер по продукции Komatsu по колесным погрузчикам и автогрейдерам.

Сегодня примерно половина тяжелого оборудования, производимого многими производителями оригинального оборудования, имеет гидростатический привод. И эти гидростатические системы не просто ползут на экскаваторах со скоростью 4 или 5 миль в час.Они могут перемещать огромные колесные погрузчики по строительной площадке со скоростью до 25 миль в час и снижать крутящий момент, необходимый для бульдозеров грузоподъемностью 90 000 фунтов.

Благодаря универсальности гидравлических систем высокие скорости и высокий крутящий момент больше не являются взаимоисключающими свойствами. Гидростатические трансмиссии, лишенные рычагов и контакта металл-металл, требуемые механическими и традиционными трансмиссиями, могут управляться сложной электроникой, которая во многих случаях исключает переключение передач и дает оператору превосходный контроль над машиной.

«Системы управления стали более совершенными, чтобы обеспечить точное управление трансмиссией без большого усилия на рычаге, которое в противном случае существовало бы с более крупными компонентами», — говорит Бретт Эрртум, менеджер по бизнес-анализу гусеничных бульдозеров John Deere.

Komatsu за последние полтора года установила гидростатические трансмиссии во все более крупное оборудование, такое как 30 000-фунтовый WA 320.

Гидростатические преимущества
Брендан Кейси, основатель HydraulicSupermarket.com, приводит шесть преимуществ, которые гидростатическая трансмиссия предлагает по сравнению с традиционной механической трансмиссией:
· Высокая удельная мощность (высокая выходная мощность на единицу массы)
· Бесступенчатое и бесступенчатое управление скоростью (и крутящим моментом) — как вперед, так и назад
· Вверх до 90 процентов максимального крутящего момента, доступного при запуске или отключении
· Низкая инерция вращающихся частей позволяет быстро запускать, останавливать и реверсировать
· Простая защита от перегрузки
· В случае тяговых приводов двигатель может быть расположен в любом месте машина без необходимости рассматривать сложные конструкции карданного вала и ведущего моста.

Колесный погрузчик, пожалуй, единственная машина, в которой эти свойства в наибольшей степени используются. «Оператор подумает, что у него автоматическая коробка передач с переключением под нагрузкой, потому что переключение передач происходит плавно; все это делается гидростатически », — говорит Пост. «Вы получаете хорошую мощность при копании сваи. И тогда вы получите немедленную реакцию, чтобы начать работу, если вы собираетесь загрузить грузовик или выполнить операцию погрузки и переноски ».

Гидростатические характеристики с переменным расходом также «понижают передачу» в достаточной степени, чтобы удовлетворить потребности в низкой скорости / высоком крутящем моменте, такие как бульдозерные работы, говорит Эрртум, но без передач.Гидростатическая трансмиссия бульдозера обеспечивает бесступенчатую и независимую подачу мощности на каждую гусеницу. Это обеспечивает возможность поворотов на полной мощности и возможность заставить бульдозер вращаться в противоположных направлениях на своих гусеницах за счет реверсирования одной гусеницы и одновременного движения другой вперед.

Еще одно большое преимущество гидростатики, говорит Эрртум, заключается в том, что мощность передается через гибкие шланги. Это уменьшает количество компонентов в машине, что приводит к меньшим осложнениям при обслуживании. Это также позволяет производителям доставлять мощность в места, где невозможно запустить приводной вал или цепную передачу.Освободившись от необходимости выстраивать линейную последовательность механических приводов, разработчики оборудования создают более компактные и лучше сбалансированные машины с лучшими точками доступа для обслуживания и более крупными рабочими местами оператора.

Поршневые и шестеренчатые насосы
Революция в гидростатике была вызвана способностью производителей компонентов создавать более совершенные поршневые насосы по сравнению с более старой технологией шестеренчатых насосов. Шестеренчатые насосы зависят от частоты вращения двигателя — более высокие обороты обеспечивают более высокое давление, — в то время как поршневые насосы используют наклонную шайбу для управления потоком (и, следовательно, давлением).Регулируемое управление означает, что вы можете прилагать большие усилия, не открывая двигатель на полную мощность.

По словам Кейси, поршневые насосы

меньше и эффективнее шестеренчатых насосов. Они также более дороги и чувствительны к повреждению и загрязнению, но их преимущества явно перевешивают их пределы.

Наклонные шайбы поршневого насоса также хорошо сочетаются с новейшими технологиями в области электрогидравлического управления, — говорит Руди Урбано, старший консультант по обучению компании Caterpillar.Таким образом, вместо механических соединений или небольших гидравлических контуров, пытающихся контролировать большие давления и силы, простой соленоид перемещает клапаны, которые перемещают наклонную шайбу, что многие называют «полетом по проводам». Электрогидравлические органы управления связаны с контроллером машины (по сути, это небольшой компьютер, подключенный к датчикам на двигателе и трансмиссии), который получает обратную связь по всему, от необходимого крутящего момента до пробуксовки колес, и может мгновенно реагировать без вмешательства оператора.

Жизненный цикл и рекомендации по техническому обслуживанию
Согласно Посту, жизненный цикл гидростатической трансмиссии должен точно соответствовать жизненному циклу механической трансмиссии.Ключевым моментом, как и в случае с гидравлическими системами управления агрегатом, является поддержание чистоты системы. Жесткие допуски и высокое давление, с которыми сталкиваются современные более совершенные поршневые насосы, легче повреждаются и изнашиваются из-за загрязнений в гидравлической жидкости, включая грязь, крошечные кусочки шланга, воду и изнашиваемые металлы.

По словам Кейси, гидростатические трансмиссии

также могут быть повреждены из-за неисправных или неправильно отрегулированных устройств защиты контура или потери давления наддува в результате разрыва шланга, износа или повреждения его нагнетательного насоса.Тем не менее, по его словам, в правильно спроектированной и обслуживаемой гидравлической системе срок службы поршневых насосов должен превышать срок службы их шестеренчатых аналогов.

Нормальный срок службы поршневого насоса или двигателя должен составлять от 8 000 часов до 10 000 часов или даже 12 000 часов в идеальных условиях, — говорит Урбано. По мере развития конструкции оборудования производители работают над упрощением ремонта гидравлических систем. Принимаются во внимание разборка и сборка, что обусловлено частями и сервисом.«Теперь у нас есть конструкции компонентов, которые можно разбирать и снова собирать без каких-либо специальных инструментов», — говорит Урбано. «Если вы можете уменьшить количество деталей в насосе или двигателе со 180 до 90, это будет иметь большое значение для удобства обслуживания».

Восстановление гидростатической трансмиссии обычно обходится дешевле, говорит Пост, потому что вы имеете дело с меньшим количеством компонентов, чем механическая трансмиссия.

Где предел?
В последние несколько лет появилась тенденция устанавливать гидростатические системы на все более крупные единицы оборудования.Deere совместно с Liebherr предлагает бульдозер модели 1050C с гидростатическим приводом мощностью 324 лошадиных силы и массой 90 000 фунтов. Гидростатический колесный погрузчик Komatsu WA 320 доводит вес до 30 000 фунтов. Либхерр также производит пару больших гидростатических колесных погрузчиков — 54 600 фунтов L580 и 33 740 фунтов L544.

Но помимо этих топперов, эффективность и практичность гидравлики начинает уменьшаться. По словам Кейси, гидравлический поршневой насос, проталкивающий жидкость через поршневой двигатель, имеет общий КПД 85 процентов, не считая потерь потока.Механическая коробка передач передает энергию с КПД от 95 до 99 процентов и соединена с гидротрансформатором с КПД от 80 до 95 процентов. По словам Поста, когда машина достигает определенного необходимого веса или крутящего момента, для достижения такой же эффективности потребуются гидравлические насосы, которые слишком велики и дороги.

Боковая панель: Крутящий момент и скорость: столько или меньше, сколько вам нужно
В обычных трансмиссиях скорость и крутящий момент быстро достигают точки, в которой они являются взаимоисключающими.Гоночная машина едет быстро, но не выдерживает большого веса. Погрузчик может нести тонны земли, но не очень быстро.

Но благодаря развитию двухмоторных трансмиссий с гидравлическим приводом, как показано на диаграмме выше, вы можете несколько расширить эти ограничения. Боб Пост из Komatsu объясняет, как это работает:

Маховик двигателя приводит в действие поршневой насос. Скорость маховика и угол наклонной шайбы насоса определяют объем потока, который насос будет обеспечивать двигателям.Когда требуемый крутящий момент высок, например, при запуске или копании, как низко-, так и высокоскоростные двигатели получают поток. Это обеспечивает низкую скорость вращения двигателей с высоким крутящим моментом. Когда потребность в крутящем моменте падает, а потребность в скорости увеличивается, низкоскоростной двигатель фактически удаляется из системы с помощью муфты, направляя весь поток к высокоскоростному двигателю. Высокоскоростной двигатель вращается быстрее и обеспечивает более высокую выходную скорость с меньшим крутящим моментом.

«Оператор делает все это без проблем», — говорит Пост.«Все, что он делает, — это устанавливает максимальную скорость с помощью шкалы, а затем контролирует наземную скорость с помощью дроссельной заслонки. Поскольку он гидростатический, переключения передач нет ».

Показанная здесь конфигурация с двумя двигателями считается самой современной для колесных погрузчиков. Некоторые марки и погрузчики меньшего размера будут использовать одинарный насос с двухступенчатой ​​трансмиссией.

Как работают вариаторы | HowStuffWorks

Загляните в планетарную автоматическую трансмиссию, и вы увидите сложный мир шестерен, тормозов, сцеплений и управляющих устройств.Для сравнения, бесступенчатая трансмиссия — это исследование простоты. Большинство вариаторов состоит только из трех основных компонентов:
  • Ремень из металла или резины повышенной мощности
  • Шкив «ведущий» с регулируемым входом
  • Выходной «ведомый» шкив
CVT также имеют различные микропроцессоры и датчики, но три описанных выше компонента являются ключевыми элементами, которые позволяют технологии работать.

Шкивы переменного диаметра — это сердце вариатора.Каждый шкив состоит из двух 20-градусных конусов, обращенных друг к другу. Ремень проходит по пазу между двумя конусами. Клиновые ремни предпочтительнее, если ремень сделан из резины. Клиновые ремни получили свое название из-за того, что ремни имеют V-образное поперечное сечение, что увеличивает фрикционное сцепление ремня.

Когда два конуса шкива находятся далеко друг от друга (когда диаметр увеличивается), ремень движется ниже в канавке, и радиус ременной петли, огибающей шкив, становится меньше.Когда конусы расположены близко друг к другу (когда диаметр уменьшается), ремень движется выше в канавке, и радиус ременной петли, огибающей шкив, увеличивается. Бесступенчатые трансмиссии могут использовать гидравлическое давление, центробежную силу или натяжение пружины для создания силы, необходимой для регулировки половин шкива.

Шкивы переменного диаметра всегда должны идти парами. Один из шкивов, известный как ведущий шкив (или ведущий шкив ), соединен с коленчатым валом двигателя.Ведущий шкив также называется входным шкивом , потому что именно здесь энергия двигателя поступает в трансмиссию. Второй шкив называется ведомым шкивом , потому что первый шкив вращает его. Как выходной шкив , ведомый шкив передает энергию ведущему валу.


Расстояние между центром шкивов и местом контакта ремня с канавкой называется радиусом шага. Когда шкивы находятся далеко друг от друга, ремень опускается ниже, и радиус шага уменьшается.Когда шкивы расположены близко друг к другу, ремень движется выше, а радиус наклона увеличивается. Отношение делительного радиуса ведущего шкива к продольному радиусу ведомого шкива определяет шестерню.

Когда один шкив увеличивает радиус, другой уменьшает радиус, чтобы ремень оставался натянутым. Поскольку два шкива меняют свои радиусы относительно друг друга, они создают бесконечное количество передаточных чисел — от низкого до высокого и всего, что находится между ними. Например, когда радиус шага на ведущем шкиве мал, а на ведомом шкиве большой, то скорость вращения ведомого шкива уменьшается, что приводит к понижению «передачи».«Когда радиус шага на ведущем шкиве большой, а на ведомом — маленький, тогда скорость вращения ведомого шкива увеличивается, что приводит к более высокой« передаче ». Таким образом, теоретически вариатор имеет бесконечное количество «передач», которые он может использовать в любое время, при любой скорости двигателя или транспортного средства.

Простота и бесступенчатый характер вариаторов делает их идеальной трансмиссией для различных машин и устройств, а не только для автомобилей. Бесступенчатые трансмиссии уже много лет используются в электроинструментах и ​​сверлильных станках.Они также использовались в различных транспортных средствах, включая тракторы, снегоходы и мотороллеры. Во всех этих случаях в трансмиссиях использовались резиновые ремни высокой плотности, которые могут проскальзывать и растягиваться, что снижает их эффективность.

Внедрение новых материалов делает вариаторы еще более надежными и эффективными. Одним из наиболее важных достижений стала разработка металлических ремней для соединения шкивов. Эти гибкие ремни состоят из нескольких (обычно девяти или 12) тонких стальных лент, которые удерживают вместе высокопрочные металлические детали в форме галстука-бабочки.


Конструкция металлического ремня

Металлические ремни не проскальзывают и отличаются высокой прочностью , что позволяет вариаторам выдерживать больший крутящий момент двигателя. Они также на тише , чем вариаторы с резиновым ременным приводом.

% PDF-1.3 % 603 0 объект > эндобдж xref 603 73 0000000016 00000 н. 0000001811 00000 н. 0000001996 00000 н. 0000002869 00000 н. 0000003044 00000 н. 0000003302 00000 н. 0000003444 00000 н. 0000003587 00000 н. 0000003730 00000 н. 0000003872 00000 н. 0000004014 00000 н. 0000004155 00000 н. 0000004298 00000 н. 0000004441 00000 н. 0000004584 00000 н. 0000004727 00000 н. 0000004870 00000 н. 0000005013 00000 н. 0000005156 00000 н. 0000005298 00000 н. 0000005441 00000 п. 0000005583 00000 н. 0000005725 00000 н. 0000005868 00000 н. 0000006010 00000 н. 0000006153 00000 н. 0000006295 00000 н. 0000006438 00000 н. 0000006580 00000 н. 0000006723 00000 н. 0000006864 00000 н. 0000007007 00000 н. 0000007149 00000 н. 0000007292 00000 н. 0000007434 00000 п. 0000007586 00000 п. 0000008809 00000 н. 0000009057 00000 н. 0000009299 00000 н. 0000009480 00000 п. 0000010699 00000 п. 0000012893 00000 п. 0000012972 00000 п. 0000013045 00000 п. 0000013120 00000 н. 0000013195 00000 п. 0000013269 00000 п. 0000013344 00000 п. 0000013419 00000 п. 0000013494 00000 п. 0000013569 00000 п. 0000013644 00000 п. 0000013719 00000 п. 0000013794 00000 п. 0000013868 00000 п. 0000013943 00000 п. 0000014018 00000 п. 0000014093 00000 п. 0000014167 00000 п. 0000014242 00000 п. 0000014317 00000 п. 0000014392 00000 п. 0000014467 00000 п. 0000014542 00000 п. 0000014617 00000 п. 0000014692 00000 п. 0000014766 00000 п. 0000014841 00000 п. 0000014916 00000 п. 0000014990 00000 н. 0000015065 00000 п. 0000002068 00000 н. 0000002847 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 604 0 объект > / FICL: Enfocus 600 0 R / PageLabels 589 0 руб. / OpenAction 605 0 R >> эндобдж 605 0 объект > эндобдж 674 0 объект > транслировать HS] hAg ޥ? D {H} DD! MIƐXmE ikB,? HH-G] Renfog>

Гидростатическая трансмиссия Mudd-Ox | Mudd-Ox ATVMudd-Ox Inc

Гидростатическая трансмиссия имеет фундаментальные преимущества по сравнению с механической трансмиссией.Это напрямую выражается в точности, простоте и маневренности управления и дает значительные преимущества в сложных сложных условиях, предлагая:

  • Высокая передача мощности в компактном размере
  • Низкий момент инерции и быстрое реагирование на управление
  • Эффективная работа в широком диапазоне отношение крутящего момента к скорости
  • Точное регулирование скорости (даже в обратном направлении) независимо от нагрузки, в рамках проектных ограничений
  • Точно поддерживает выбранную скорость в отношении движущих или тормозных нагрузок
  • Может передавать мощность в несколько мест, даже если положение и ориентация меняются
  • Выдерживает сваливание без повреждений даже при полной нагрузке и с низкими потерями мощности
  • Отсутствие проскальзывания при нулевой скорости
  • Более быстрый отклик, чем у механических или электромеханических трансмиссий сопоставимого номинала
  • Эффективное, эффективное динамическое торможение

Насосы и диски чрезвычайно долговечны, мы ожидаем и обычно достигаем тысячи ds часов от наших машин, работающих в самых сложных промышленных условиях.При хорошем уходе эти гидростатические агрегаты будут работать и продолжать работать.

Гидростатические системы Mudd-Ox были разработаны для работы в самых сложных экстремальных условиях эксплуатации и зарекомендовали себя в самых сложных условиях. Эта высокопроизводительная приводная технология доступна исключительно у Mudd-Ox; наши гидростатические модели — GT и XL. Он предлагает следующее:

  • Максимальное удобство в обращении и безопасное управление — гидростатическая система Mudd-Ox обеспечивает точность управления мощностью, движением и тяговым усилием, обеспечивая точное управление даже в самых суровых условиях.Нет потери тяги или крутящего момента, когда рулевое управление и экстремальные уклоны обрабатываются плавно; вперед или назад.
  • Простота управления — Регулируемая частота вращения двигателя при высоком крутящем моменте и отсутствие требований к переключению передач — никаких отвлекающих факторов.
  • Нулевой радиус поворота — полностью независимое управление приводом по левому и правому борту. Возможность вращения колесных пар левого и правого борта в противоположных направлениях позволяет Mudd-Ox вращаться на месте на суше или в воде.
  • Качество езды — превосходное качество езды благодаря подобранной гидростатике, кузову, шасси и нашим собственным шинам Vendetta.

Принцип, лежащий в основе наших гидростатических приводов, показан на схеме ниже. Двигатель приводит в действие насос, который обеспечивает гидравлическую мощность для левого и правого приводов, которые полностью независимы друг от друга, и направление и скорость вращения каждого из них регулируются соответствующим рычагом рулевого управления. Когда левый рычаг перемещается вперед, левая группа колес вращается быстрее со скоростью, которая точно соответствует степени движения, когда рычаг тянется назад, колеса замедляются.Когда рычаг проходит назад через нейтральную точку, соответствующие колеса меняют направление и вращаются в обратном направлении. И снова скорость точно соответствует движению палки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *