Структура гидросистемы объемных гидропередач включает в себя приспособления и устройства, лимитирующие максимальный напор жидкости, контролирующие гидромашины, реализующие охлаждение и фильтрование жидкости. Некоторые состоят из устройств переходных передач в мех. редукторе, распределителей (которые позволяют выключать моторы или переводить типы их подключения), регулировщики расхода (которые ограничивают подачу жидкости).
Объемные гидропередачи достаточно просты в использовании. Уход за ними заключается в проверке уровня рабочих жидкостей, смене или очищению фильтров и жидкости гидромашины в диапазоне 3-5 тыс. часов работы. Так же они просты в выборе места установки. Помпу возможно установить непосредственно за двигателем, а мотор можно разместить в любом другом месте машины.
Основное требование, которое можно предъявить к гидросистеме, является минимизация числа гидроэлементов, по которым идет поток жидкости под напором, т.к. эти части имеют большие габариты, вес и цену.
ОГП имеют достаточно высокую цену, что относится, перво-наперво, к тратам за высокую стоимость производства и качеству используемых расходников и машин. Так же, для гидропередач типичен высокий уровень шума, что в свою очередь ограничивает использование данных передач на транспорте.
По своим характеристикам ГП не уступает электропередаче на постоянном токе, но имеет значительное преимущество в весе и размерах.
Компоновка объемной гидропередачи выглядит так:
-
Гидростатическая передача складывается из:
Объемной помпы - преобразует механическую энергию привода двигателя на энергию течения масла)
Объемного гидромотора - преобразует энергию хода масла в механическую энергию вала устройства.
Еще в составе определенных ГП имеется аккумулятор - емкость, служащая для аккумуляции энергии масел для ее следующего применения для доведения двигателя до рабочего такта.
Еще в составе определенных ГП находятся гидро-преобразователи - объемные механизмы для доставки энергии потока масла с некоторыми показаниями компрессии и затрат в энергию другого потока с прочими величинами.
-
Устройства управления
Гидро-распределительные устр-ва - нужны для измерения направленности движения масла, служат для предоставления нужной очередности подключения в действие двигателей, реверсного движения их выходных валов.
Регулировщики давления - служат для регулировки давления масла в системе.
Регулировщики расходования (разделители и суммирование потоков, дроссели и регулировщики потока, ориентирующие клапаны) – способствуют регулированию потоком масла.
Гидроусилители - требуются для контроля помп двигателя и прочих приспособлений контроля при помощи масла с единовременным увеличением силы сигнала контроля.
-
Вспомогательные устройства
Они являются залогом качественного хода всех узлов гидропривода.
К этим приспособлениям нужно отнести:
Кондиционерные системы масла – фильтрующие механизмы, теплообменная аппаратура.
Уплотнители - гарантируют непроницаемость в систему.
Гидрореле контроля напора - применяются для контроля давления в ГП.
Гидроемкости - приспособления, нужные как сосуд для масел, с дальнейшим применением их в ходе работы ГП.
Наличие дополнительных устройств основывается на применение гидроприводов и среду их использования.
-
Гидролинии
Гидролинии предназначаются для протекания масел по ним в ходе работы ОГП.
Гидролинии разделяются
Всасывающие - требуются для доведения масла из насоса до бака
Напорные - от помпы масло переходит через регуляционные и контролирующие узлы к двигателю.
Сливные - масло от двигателя оборачивается назад к помпе (замк. схема циркулирования) или стекает в гидробак (разомк схема циркулирования).
Дренажные – через них проводится лекаж масла.
Гидролинии управления - требуются для подгона масла к аппаратам привода.
Схема работы объемной гидропередачи
Принцип работы ОГП можно показать на простом изображении:
1 – ротационный насос, 2 – теплообменник, 3 – клапан переливной, 4 – гидромотор, 5- распределитель реверсивный, 6 – гидробак, 7 – регулятор потока.
Масло из помпы 1 через реверсный клапан 5 достигает мотора 4, который отдает крутящий момент валу. Обратный ход гидромотора производится путем передвижения реверсивного распределителя 5. Переливный клапан 3 вместе с дроссель-регулятором потока 7 создают регулировку потребления масла, поступающего в гидромотор. Уменьшение/увеличение потребления приводит к изменению скорости оборачивания вала гидромотора, от чего изменится передаточное отношение передачи. Теплообменник 2 нужен для остужения масла, а бак 6 используется для собирания и хранения масла.
Жидкость гидропривода
Рабочая жидкость используется в роли передатчика энергии.
В виде таких жидкостей используются: минеральные/полу- и масла, на силиконовой основе, водомасляные эмульсии, масляно-водяные эмульсии.
Главным предназначением жидкостей является отдача гидростатического давления в гидросистеме. Также масла характеризуют надёжную смазку перетирающихся поверхностей элементов гидросистемы. Ещё одним предназначением масел значится сбережение деталей гидропривода от разрушения, из-за этого обычно в масла добавляют антикоррозийные добавки.
Еще одной функцией масел бывает теплопередача меж механизмами гидросистемы и обмен теплотой с окружающей средой.
Правила, необходимые к выполнению в маслах:
- Иметь нужную вязкость в определенном диапазоне величин
- Иметь хорошую вязкость в целом
- Иметь достаточные смазывающие характеристики
- Обладать химической неактивностью к материалам гидропривода
- Иметь устойчивость к разным видам деструкции
- Иметь высокий ликвидус вспышки
- Быть нетоксичной
- Иметь низкую предрасположенность к заращиванию труб
- Не вызывать разрушение компонентов уплотнителя
- Быть гомогенной и хорошо отфильтрованной
- Обладать высокими параметрами смачивания
Области применения гидрообъемных передач
Наибольшее распространение гидрообъемные передачи получили на маневровых тепловозах. Обусловлено это удобностью эксплуатации, т.к. проведение маневровых работ сопровождается частыми остановками, движением с минимальной скоростью и неоднократной и частой сменой направления хода. Так же, гидропередача обеспечивает плавное трогание и набор скорости, доступность переключения режима хода вперед-назад путем поворота люльки насоса (в кабине тепловоза переключение хода регулируется одним движением рычага).
Главная проблема эксплуатации гидропередач на маневровых тепловозах сопряжена с нуждой эксплуатации оборудования большой мощности. Такие гидропередачи имеют большой вес на единицу передающейся мощности. То есть при увеличении мощности вес таких гидропередач увеличивается сильнее, чем мощность.
Для того, чтобы сбалансировать массу нужно обеспечить работу гидропередачи с высокими показателями давления и скорости вращения. Например, на тепловозе ТГМ-23Б используется гидропередача УГП 350-500, масса которой составляет 3 тонны, при мощности в 290 киловатт (400 лошадиных сил).
Тракторная техника
Гидропередачи на тракторах используются по двум видам схем – с отдельно расположенными насосами и моторами, и наоборот, с совмещенными.
Серийная импортная тракторная техника чаще всего изготавливается по нераздельной схеме.
Главной целью применения гидропередачи на тракторе – увеличение производительности, улучшение управляемости и предоставление достаточной маневренности.
Но, в то же время, такой вид трансмиссии не нашел широкого применения. Главной причиной тому является высокая стоимость изготовления, но при использовании автоматического варианта управления затраты на гидрообъемные трансмиссии окупаются.
Автомобили
Большой интерес вызывает тема установки гидропередач с автоматическим управлением на автомобиль. Трогание без рывков, более плавное, чем на других видах передач и непрерывный разгон является хорошим качеством при вождении. Так же ГОТ позволяет работу мотора в режиме большой мощности, постоянно подавая ее на колеса, снижая время на разгон авто до определенной скорости. Способствует экономичному расходу топлива путем уменьшения оборотов двигателя и функционирования машины в постоянных режимах без быстрых разгонов и торможений. При движении в черте города с постоянными оттормаживаниями треть экономии топлива предлагается взять за счет возвращения части топлива энергии торможения и пятую часть за счет использования двигателя в режиме маленького удельного расхода топлива.
Несмотря на все преимущества, объемные гидропередачи не используют ни на каких серийных автомобилях. Обусловлено это высокой ценой и массой таких гидропередач.
Дорожные машины
Большое распространение гидропередачи снискали на дорожной технике. Для них есть возможность создания общей системы привода колес или гусениц, поворота платформы, контроля стрелы и ковшом, а также другими агрегатами. На гусеницах ГОТ чаще всего выполняет работу механизмов поворота, сокращая время на передвижение в два-три раза, увеличивается мобильность экскаватора при перемещении. На бульдозерах гидропередача не снискала использования из-за большой мощности, проходящей через гидропередачу. Зарубежные ГОТ используют на многих строительных и дорожных машинах.
Достоинства и несовершенства объемной гидропередачи
В заключении можно отметить основные плюсы и минусы ОГП:
К плюсам можно отнести:
- Вариативная регулировка скорости передвижения вала гидропередачи и возможность маленьких устойчивых скоростей.
- Маленький размер и вес. Высокое время набора скорости в сравнении с электродвигателями.
- Быстрый обратный ход движения вала гидропередачи.
- Быстрое схватывание, велика механическая и скоростная жесткость.
- Авто предохранение систем от вредоносного влияния перегрузок за счет наличия клапана-предохранителя.
- Удовлетворительные тех условия смазки перетирающихся деталей и механизмов аппаратов.
В то же время, любому механизму свойственны минусы, ограничивающие использование:
- Реформирование тягучести используемых масел под действием нагрева.
- Протечки масел из систем, что приводит к уменьшению коэффициента полезного действия.
- Требовательность отдельных частей привода к точности изготовления.
- Взрывоопасность используемых масел.
- Слабая отдача энергии на большое расстояние в передаче.
С большинством этих слабых сторон можно справится. К примеру, стабильность вязкости под действием температур достигаема использованием синтетики.
