Гидростатическая трансмиссия что это такое


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. 

 

www.hts.by

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.

os1.ru

6 преимуществ гидростатической трансмиссии

  1. Статьи
  2. 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.

jcbpro.ru

Почему Komatsu использует в линейке два вида трансмиссии: гидростатическую и гидромеханическую

Какой должна быть трансмиссия бульдозеров: гидростатической или гидромеханической? Какая из них удобнее в работе, для каких целей? Это один из давних споров между пользователями и даже между производителями техники. Komatsu решила этот спор, использовав в линейке бульдозеров оба варианта, но в технике разного назначения. И вот почему.

Для начала сравним, как работают обе системы.

Гидромеханическая трансмиссия — это гидротрансформатор плюс обычная шестеренчатая коробка передач. Автоматическая, как на бульдозерах Komatsu 16-й серии, или с переключением в ручном режиме, как на бульдозерах 12-й серии. Ключевой элемент — гидротрансформатор, который преобразует и увеличивает тягу относительно тяги, которую выдает двигатель. Например, если двигатель выдает 100 Н·м, то на выходе из турбинного колеса получаем тягу до 240 Н·м. Это огромный плюс гидромеханики, но в этом и ее проблема. Такой режим трансформации достигается только при высокой степени пробуксовки гидротрансформатора, когда турбинное колесо стоит, а насосное очень быстро крутится. При этом возникают внутренние потери на трение жидкости внутри гидротрансформатора, резко снижается КПД. Зато тяга максимальна.

В гидростатике два ключевых элемента: насос, который преобразует энергию двигателя в движение жидкости, и гидромотор, который приводит в движение гусеницы. Гидротрансформатора нет, то есть тяга меньше, зато выше КПД.

Из этого следует разница в назначении машин с этими типами трансмиссии.

Бульдозеры с гидромеханикой — это инструмент для тяжелых работ, где требуется высокая тяга. В первую очередь это горная промышленность, работа в карьерах. Максимальная тяга часто полезна и для тяжелых строительных работ, например при подготовке площадок для кустовых месторождений, то есть при работе на мерзлом грунте. Это бульдозеры Komatsu D65EX-16, D155A-5, D275A-5, D375A-6.


Тяжелый бульдозер Komatsu D375A-6 трудится на известняковом карьере в Дании

Ниша бульдозеров на гидростатике — дорожные и коммунальные работы. Специфика задач в этих видах деятельности требует максимальной маневренности и экономичности техники. При постоянных передвижениях с относительно малой нагрузкой себестоимость работы техники на гидростатической трансмиссии будет ниже, например из-за меньшего расхода топлива. Поэтому модели Komatsu для строительства дорог и городских работ оснащены насосами и гидромоторами. Это D39EX/PX-22 и D37EX/PX-22.

Но есть модель, техническое решение которой вызывает самые бурные обсуждения как минимум потому, что это самая распространенная, популярная модель в линейке бульдозеров Komatsu. Это D65-16 в спецификациях EX/PX/WX.

Двадцатитонный D65 — универсал. Он популярен у строителей в нефтегазовой сфере, его можно встретить на песчаных, щебеночных и угольных карьерах, его используют в дорожном строительстве и даже порой на крупных городских проектах. Причем часто, если у компании — владельца техники есть сразу несколько проектов, бульдозер переводят с одной задачи на другую и он продолжает эффективно трудиться. Например, из карьера — на строительство дороги. И в D65 стоит гидромеханическая коробка передач.

Часть стандартных работ, где обычно задействован «шестьдесят пятый», — это именно те работы, про которые выше говорилось, что на них чаще используют технику с гидростатикой. Вот, например, видео, где на дорожных работах бок о бок трудятся Komatsu D65EX-12 с гидромеханической коробкой передач и машина примерно этого же класса от другого производителя (на гидростатике).

Бульдозер Komatsu D65EX-12 на дорожных работах рядом с машиной на гидростатике

Давайте обозначим критерии, по которым можно сравнить эффективность эксплуатации на схожих задачах машин с разными типами трансмиссии:

  • производительность
  • экономичность в работе
  • надежность
  • ремонтопригодность
  • затраты на эксплуатацию

Производительность бульдозеров

На вскрыше скальной породы гидромеханика однозначно полезнее гидростатики. На задачах, где не требуется максимальное тяговое усилие, у гидростата с замкнутым контуром значительно выше КПД за счет меньших потерь энергии. Эксплуатанты отмечают и большую управляемость: бульдозер может поворачивать во время перемещения грунта. Но это могут делать и бульдозеры на гидромеханике с гидросистемой поворота HSS, например D65EX-16.


Экономичность

При цикличных перемещениях с коротким плечом гидростатика выигрывает. 

При постоянном движении с определенной скоростью гидромеханика оказывается экономичнее.

Ресурс трансмиссии и общая надежность техники

Гидростатическая трансмиссия — более сложная система. Если просто сравнить ресурс насоса и гидротрансформатора,- последний оказывается более надежным. Но все зависит от производителя, оператора и механиков. Качественный гидронасос при грамотной эксплуатации и профессиональном сервисе полностью отрабатывает свой ресурс, как и гидротрансформатор.

Но в сложных условиях бульдозер на гидромеханике будет трудиться без помех, тогда как к гидростату придется относиться с большой осторожностью или вовсе нельзя будет работать на технике с ним.

Например, если речь о работе на горячем шлаке, то ходовой мотор может просто загореться вместе со всеми горючими жидкостями, которые он прокачивает.

А в эксплуатации при низких температурах гидромеханике нужно меньше времени для подготовки к работе, нет нужды трепетно соблюдать ритуал прогрева, ей не так страшны частые остановки двигателя на час-другой.

Гидросистема ходовой части очень требовательна к использованию низкотемпературных гидравлических жидкостей, и ее обязательно нужно прогреть перед движением. Если в сильный мороз это не сделать, а завести и сразу тронуть бульдозер с места, можно повредить сальники на валах насоса и мотора, гидрошланги и т. д.

Ремонтопригодность

Компоненты гидростата легче и быстрее заменяются хотя бы потому, что они меньшего размера, чем компоненты на механике. Если запчасти под рукой, склад близко или вообще на участке (на крупных проектах с сервисной поддержкой от дистрибьютора), то в среднем ремонт занимает одну смену. Из этого времени сама работа с гидронасосом или гидромотором — это 2–3 часа. С гидромеханикой процесс замены компонентов ощутимо тяжелее и дольше.

Затраты на эксплуатацию (включая ТОиР)

Гидротрансформатор и его КПП до ремонта служат дольше, чем гидромотор с гидронасосом. Хотя бы потому, что они менее требовательны к правильной эксплуатации, более неприхотливы. Ресурс компонентов у гидростата меньше, покупать и менять компоненты нужно несколько чаще. Так что, если сравнивать расходы за один и тот же промежуток времени, получается паритет между двумя системами.

Гидростатика vs гидромеханика: финальный подсчет


Сравнение трансмиссий Гидромеханика Гидростатика
Производительность Максимальное тяговое усилие, низкий КПД Большая управляемость, маневренность, высокий КПД
Экономичность Большее потребление топлива Меньшее потребление топлива
Ресурс и общая надежность Более простая система, ресурс больше, неприхотлива в эксплуатации Более сложная система, ресурс меньше, требовательна к эксплуатации и сервису, особенно при низких температурах
Ремонтопригодность Компоненты тяжелее, их физически сложнее и дольше заменять, ремонт и замена длятся дольше Компоненты легче, их быстрее заменять, ремонт и замена длятся меньше
Затраты на эксплуатацию Служит дольше Служит меньше

Резюмируем: в стоимости обслуживания и ремонта, в сложности этих процедур у гидростатики и гидромеханики примерный паритет, достоинства и недостатки обоих систем уравновешивают друг друга, если сравнивать эксплуатацию за более-менее продолжительный срок. Ключевая разница — в применении бульдозеров с этими системами: экономичность и высокий КПД против максимальной тяги и неприхотливости. Соответственно, выбор техники с тем или иным типом передачи крутящего момента двигателя зависит от задач владельца. Для тяжелых условий, для максимальных показателей по производительности и экономичности — однозначно, гидромеханика. Для более щадящей работы — гидростатика.

Это касается и «пограничного» случая с D65: если у компании задачи связаны в основном с городским и дорожным строительством, есть смысл выбрать более легкие модели D39 или D37 с гидростатической трансмиссией. Тем, кто работает на месторождениях, на Севере, прокладывает нефте- и газопроводы, для работы в карьерах может быть удобнее более неприхотливый и мощный D65. Также D65 с его гидромеханикой предпочтительнее для проектов, где много работы для рыхлителя.

Тем, кто совмещает разные типы работ, также есть смысл использовать технику на гидромеханике: она может оказаться менее экономичной на легких задачах, но вытянет там, где не справится бульдозер на гидростате.


www.komek.ru

Гидростатические трансмиссии ГСТ

Гидростатическая трансмиссия – это замкнутая гидравлическая система, состоящая из гидронасоса и гидромотора. Предназначена для передачи механической энергии вращения от приводного двигателя к исполнительному органу изделия, посредством бесступенчатого регулируемого по величине и направлению потока рабочей жидкости. 

Гидростатика ГСТ 90 состоит из гидромотора МП-90 и гидронасоса НП-9000.000. Устанавливается на комбайны производства Ростсельмаш, а так же применяется в узлах дорожно-строительной и коммунальной техники. Объемные гидроприводы предназначены для передачи кинетической энергии двигателя к ходовой части комбайнов или приводу исполнительных механизмов других машин с бесступенчатым(плавным) регулированием скорости движения.

Гидропривод (гидростатическая трансмиссия ГСТ) — это совокупность гидроустройств, приводящие в движение машины и механизмы посредством гидравлической энергии.

Гидропривод ГСТ-90 — соединяющее звено между приводным двигателем и исполнительным механизмом. Гидростатика выполняет ту же функцию, что и любая другая механическая передача(ременная передача, редуктор, кривошипно-шатунный механизм и т.д.).

Преимущества:

  • гидростатическая трансмиссия позволяет избавиться от сложной механической трансмиссии, обеспечивает максимальный комфорт при передвижении;
  • за счет гидростатической трансмиссии возможно свободное расположение силового агрегата, что позволяет в некоторых случаях рационально расположить вспомогательное оборудование, снизить центр тяжести машины, рационально разместить систему охлаждения двигателя и в целом упростить кинематику машины;
  • гидростатическая трансмиссия позволяет плавно и сверхточно регулировать передвижение машины или плавно регулировать частоту вращения рабочих органов;
  • использование электропропорционального управления и специальных электронных систем позволяет достичь наиболее оптимального распределения мощности между приводом и исполнительными механизмами, ограничить нагрузку двигателя, снизить расход топлива;
  • гидростатическая трансмиссия позволяет менять направление хода без остановки движения;
  • гидростатическая трансмиссия обеспечивает максимальное использование мощности двигателя даже на малой скорости;
  • гидронасос с наклонной шайбой позволяет создавать тандемы насосов, с применением прогрессивных гидравлических систем.

Применение:
малогабаритные погрузчики с бортовым поворотом;
дорожные и тротуарные катки;
асфальтоукладчики;
зерно и кормоуборочные комбайны;
автобетоносмесители;
фронтальные погрузчики.

Типоразмеры:
28, 71, 90, 110 см.куб.

Импортозамещение:
по рабочим характеристикам и присоединительным размерам соответствует гидростатической трансмиссии производства:
«Bosch Rexroth»,
«Sauer Danfoss»,
«Салаватгидромаш»,
«Гидросила»

Технический каталог ГСТ

gidrocila.ru

Гидростатическая трансмиссия машин. Статьи компании «ООО Гидро-Максимум»

Гидростатическая трансмиссия — это гидравлический привод с закрытым (замкнутым) контуром, в состав которого водят один или несколько гидравлический насосов и моторов. Наиболее частое применение гидростатической трансмиссии — привод хода машин на колёсном или гусеничном ходу — где гидропривод предназначен для передачи механической энергии от приводного двигателя к исполнительному органу.

 

Гидростатическая трансмиссия — это гидравлический привод с закрытым (замкнутым) контуром, в состав которого водят один или несколько гидравлический насосов и моторов. В российской и советской литературе для таких гидроприводов применяется другое название — гидрообъемная передача. Наиболее частое применение гидростатической трансмиссии — привод хода машин на колёсном или гусеничном ходу — где гидропривод предназначен для передачи механической энергии от приводного двигателя к мосту, колесу или ведущей звезде гусеничной машины, посредством регулирования подачи насоса и выходной тяговой мощности за счёт регулирования гидромотора.

Гидростатическая трансмиссия имеет массу преимуществ перед механическим приводом. Одно из достоинств — упрощение механической разводки по машине. Это позволяет получить выигрыш в надежности, ведь зачастую при большой нагрузке на машину карданы не выдерживают и приходится ремонтировать машину. В северных условиях это происходит ещё чаще при низких температурах. За счёт упрощения механической разводки удается так же освободить место для вспомогательного оборудования. Применение гидростатической трансмиссии может позволить полностью убрать валы и мосты, заменив их насосной установкой и гидромоторами с редукторами, встраиваемыми прямо в колеса. Либо, в более простом варианте, гидромоторы могут быть встроены в мост.

Первая из упомянутых схем, где гидромоторы встраиваются в колеса, может быть применима для колёсных машин, но более интересен вариант такого гидропривода для гусеничной техники. Для таких машин Sauer-Danfoss разработал так же и систему управления на базе гидронасосов и гидромоторов серии 90, серии h2 и серии 51 — «Dual Path». Микроконтроллерное управление позволяет обеспечить комплексный контроль над машиной начиная от управления дизельным двигателем. В процессе работы система обеспечивает синхронизацию бортов для прямолинейного хода машины и бортовой поворот машины с помощью руля или электрического джойстика.

Вторая упомянутая выше схема применяется для тракторов или другой колёсной техники. Это гидропривод, в котором есть один гидронасос и один гидромотор, встраиваемый в ведущий мост. Для управления гидроприводом может использоваться как механическое или гидравлическое управление, так и самые передовые технологии электроуправления с использованием встроенного в гидронасос контроллера. Программа для управления таким гидроприводом так же может быть в микроконтроллере MC024, установленном отдельно. Так же как для «Dual Path» система «Automotive» позволяет обеспечить управление не только гидростатической трансмиссией, но и двигателем по шине CAN. Электроуправление позволяет обеспечить ещё более плавное и точное регулирование скорости передвижения и тяговой мощности машины.

Недостатком же гидростатической трансмиссии можно считать не высокий КПД, который значительно ниже, чем у механической передачи. Однако по сравнению с механическими трансмиссиями, включающими коробки передач, гидростатическая трансмиссия оказывается экономичнее и быстрее. Происходит это по причине того, что в момент ручного переключения передач приходится отпускать и нажимать педаль газа. Именно в этот момент двигатель тратит много мощности, а скорость машины меняется рывками. Всё это негативно сказывается как на скорости, так и на расходе топлива. В гидростатической трансмиссии этот процесс происходит плавно и двигатель работает в более экономичном режиме, что повышает долговечность всей системы.

Для гидростатической трансмиссии Sauer-Danfoss разрабатывает несколько серий гидронасосов и гидромоторов. Наиболее распространены и российской и зарубежной технике регулируемые аксиально-поршневые гидронасосы серии 90. Их производство началось ещё в 90-х годах прошлого столетия и сейчас это полностью отлаженная линейка оборудования, умеющая массу преимуществ перед так называемой ГСТ 90, производимой многими отечественными и зарубежными компаниями. К преимуществам относятся компактность агрегатов, возможность исполнения тандемных насосных агрегатов и все варианты регулирования от механического до электрогидравлического на базе микроконтроллерного управления системы PLUS+1.

В связке с гидронасосами серии 90 часто применяются регулируемые аксиально-поршневые гидромоторы с наклонным блоком серии 51. Способы регулирования рабочего объема у них так же могут быть разные. Пропорционалньое электроуправление позволяет плавно регулировать мощность во всем диапазоне. Дискретное электроуправление позволяет работать в режимах малой и высокой мощности, что применяется либо для различного рода грунта, либо для езды по ровной или холмистой местности.

Новейшей разработкой Sauer-Danfoss являются гидронасосы и гидромоторы серии h2. Принципиальная схема их работы аналогична гидравлическим насосам серии 90 и моторам серии 51 соответственно. Но по сравнению с ними конструкция была проработана с применением новейших технологий. Было уменьшено количество деталей, что обеспечивает большую надежность, уменьшены габариты. Но главным отличие от старых серий можно считать наличие лишь одного варианта управления — электрического. Это современная тенденция — применять системы на базе сложной электроники, контроллеров. И серия h2 полностью разработана для таких современных требований. Одним из знаков того является вариант исполнения гидронасосов со встроенным контроллером, упомянутый выше.

Так же существуют аксиально-поршневые гидронасосы и гидромоторы серий 40 и 42, которые применимы в гидростатической трансмисcии малой мощности, где рабочий объем гидронасоса не превышает 51 см3. Такие гидроприводы могут быть у малых коммунальных уборочных машин, мини-погрузчиков, косилок и другой малогабаритной техники. Зачастую в таком гидроприводе могут применяться героторные гидромоторы. Так в погрузчиках Bobcat применяются героторные гидромоторы TMT. Для другой техники применимы героторные гидромоторы серий OMT, OMV, а для совсем легкой технике серии OMR и OMS.

hydro-maximum.com.ua

Гидростатические трансмиссии спецтехники


Гидростатические трансмиссии, выполненные по закрытой гидросхеме, нашли широкое применение в приводах хода спецтехники. В основном это машины, у которых движение является одной из основных функций, например, фронтальные погрузчики, бульдозеры, экскаваторы-погрузчики, с/х комбайны,
лесозаготовительные форвардеры и харвесторы.

В гидросистемах таких машин регулирование потока рабочей жидкости осуществляется в широком диапазоне как насосом, так и гидромотором. Закрытые гидросхемы часто используются для привода рабочих органов вращательного движения: бетоносмесители, буровые установки, лебедки и т.п.

Рассмотрим типовую структурную гидросхему машины и выделим в ней контур гидростатической трансмиссии хода. Существует много исполнений закрытых гидростатических трансмиссий, в которых гидросистема включает насос с переменным рабочим объемом, обычно с наклонной шайбой, и регулируемый гидромотор.

Гидромоторы в основном используются радиально-поршневые или аксиально-поршневые с наклонным блоком цилиндров. В малогабаритной технике часто применяются аксиально-поршневые гидромоторы с наклонной шайбой с постоянным рабочим объемом и героторные гидромашины.

Управление рабочим объемом насоса осуществляется пропорциональной гидравлической или электрогидравлической пилотной системой или прямым сервоуправлением. Для автоматического изменения параметров гидродвигателя в зависимости от действия внешней нагрузки в управлении насосом
используются регуляторы.

Например, регулятор мощности в гидростатических трансмиссиях хода позволяет без вмешательства оператора снизить скорость машины при возрастающем сопротивлении движению и даже полностью остановить ее, не позволяя двигателю заглохнуть.

Регулятор давления обеспечивает постоянный крутящий момент рабочего органа при всех режимах работы (например, силу резания вращающейся фрезы, шнека, шарошки буровой установки и т.п.). В любых каскадах управления насосом и гидромотором пилотное давление не превышает 2,0-3,0 МПа (20-30 бар).

Рис. 1. Типовая схема гидростатической трансмиссии спецтехники

На рис. 1 показана распространенная схема гидростатической трансмиссии хода машины. В пилотную гидросистему (систему управления насосом) включен пропорциональный клапан, управляемый педалью хода. Фактически это механически управляемый редукционный клапан.

Он питается от вспомогательного насоса системы восполнения утечек (подпитки). В зависимости от степени нажатия на педаль пропорциональный клапан регулирует величину пилотного потока, поступающего в цилиндр (в реальной конструкции – плунжер) управления наклоном шайбы.

Давление управления преодолевает сопротивление пружины цилиндра и поворачивает шайбу, изменяя величину рабочего объема насоса. Таким образом, оператор изменяет скорость машины. Реверс силового потока в гидросистеме, т.е. изменение направления движения машины осуществляется соленоидом «А».

Соленоид «В» управляет регулятором гидромотора, который устанавливает максимальный или минимальный его рабочий объем. В транспортном режиме движения машины устанавливается минимальный рабочий объем гидромотора, благодаря которому он развивает максимальную частоту вращения вала.

 

В период выполнения машиной силовых технологических операций устанавливается максимальный рабочий объем гидромотора. В этом случае он развивает максимальный крутящий момент при минимальной частоте вращения вала.

При достижении уровня максимального давления в силовом контуре 28,5 МПа управляющий каскад автоматически уменьшит угол наклона шайбы до 0° и защитит насос и всю гидросистему от перегрузки. Ко многим мобильным машинам с гидростатической трансмиссией предъявляются жесткие требования.

Они должны обладать высокой скоростью (до 40 км/ч) в транспортном режиме и преодолевать большие силы сопротивления при выполнении силовыхтехнологических операций, т.е. развивать максимальную тяговую силу. Примером могут служить колесные фронтальные погрузчики, сельскохозяйственные и лесозаготовительные машины.

В гидростатических трансмиссиях хода таких машин используются регулируемые гидромоторы с наклонным блоком цилиндров. Как правило, это регулирование релейное, т.е. обеспечивает две позиции: максимальный или минимальный рабочий объем гидромотора.

Вместе с тем существуют гидростатические трансмиссии, которые требуют пропорционального управления рабочим объемом гидромотора. При максимальном рабочем объеме крутящий момент генерируется при высоком давлении в гидросистеме.

Рис. 2. Схема действия сил в гидромоторе при максимальном рабочем объеме

На рис. 2 изображена схема действия сил в гидромоторе при максимальном рабочем объеме. Гидравлическая сила Fг раскладывается на осевую Fо и радиальную Fр. Радиальная сила Fр создает крутящий момент.

Поэтому, чем больше угол α (угол наклона блока цилиндров), тем выше сила Fр (крутящий момент). Плечо действия силы Fр, равное расстоянию от оси вращения вала до точки контакта поршня в обойме гидромотора, остается постоянным.

Рис. 3. Схема действия сил в гидромоторе при движении к минимальному рабочему объему

Когда угол наклона блока цилиндров уменьшается (угол α), т.е. рабочий объем гидромотора стремится к своему минимальному значению, сила Fр, а следовательно, крутящий момент на валу гидромотора также уменьшается. Схема действия сил в этом случае показана на рис. 3.

Характер изменения крутящего момента наглядно виден из сравнения векторных диаграмм для каждого угла наклона блока цилиндров гидромотора. Подобное управление рабочим объемом гидромотора широко используется в гидроприводах различных машин и оборудования.

Рис. 4. Схема типового управления гидромотором силовой лебедки

На рис. 4 показана схема типового управления гидромотором силовой лебедки. Здесь каналы А и В являются рабочими портами гидромотора.

В зависимости от направления движения силового потока рабочей жидкости в них обеспечивается прямое или реверсивное вращение. В показанной позиции у гидромотора максимальный рабочий объем. Рабочий объем гидромотора меняется при подачеуправляющего сигнала в его порт Х.

Пилотный поток рабочей жидкости, проходя через золотник управления, воздействует на плунжер перемещения блока цилиндров, который, поворачиваясь с высокой скоростью, быстро изменяет величину рабочего объема гидромотора.

Рис. 5. Характеристика управления гидромотором

На графике на рис. 5 показана характеристика управления гидромотором, она носит линейный характер обратной функции. Часто в сложных машинах для привода рабочих органов используются раздельные гидравлические контуры.

При этом одни из них выполнены по открытой гидравлической схеме, другие требуют использования гидростатических трансмиссий. В качестве примера можно привести полноповоротный одноковшовый экскаватор. В нем вращение поворотной платформы и движение машины обеспечивают гидромоторы с
группой клапанов.

Конструктивно клапанная коробка устанавливается непосредственно на гидромоторе. Питание контура гидростатической трансмиссии от гидронасоса, работающего по открытой гидросхеме, осуществляется с помощью гидрораспределителя.

Рис. 6. Схема контура гидростатической трансмиссии, питаемого из открытой гидросистемы

Он обеспечивает подачу силового потока рабочей жидкости в контур гидростатической трансмиссии в прямом или обратном направлении. Схема такого гидравлического контура показана на рис.6.

Здесь изменение рабочего объема гидромотора осуществляется плунжером, управляемым пилотным золотником. На пилотный золотник может действовать как внешний сигнал управления, передаваемый по каналу Х, так и внутренний от избирательного клапана «ИЛИ».

Как только в нагнетательную линию гидроконтура подается силовой поток рабочей жидкости, избирательный клапан «ИЛИ» открывает доступ сигналу управления к торцу пилотного золотника и он, открывая рабочие окна, направляет порцию жидкости в плунжер привода блока цилиндров.

В зависимости от величины давления в нагнетательной линии рабочий объем гидромотора меняется от нормальной позиции в сторону своего уменьшения (высокая скорость/низкий крутящий момент) или увеличения (низкая скорость/высокий крутящий момент). Таким способом осуществляется управление
движением.

Если золотник силового гидрораспределителя переместился в противоположную позицию, направление движения силового потока изменится. Избирательный клапан «ИЛИ» займет другую позицию и направит сигнал управления в пилотный золотник из другой линии гидроконтура. Регулирование гидромотора осуществится аналогично.

Помимо управляющих компонентов данный гидроконтур содержит два комбинированных (антикавитационный и антишоковый) клапана, настроенных на пиковое давление 28,0 МПа, и систему вентиляции рабочей жидкости, предназначенную для принудительного ее охлаждения.

 

cdmteh.ru

Гидростатическая революция для гусеничных бульдозеров – Основные средства

Основоположником гидростатического привода на бульдозерах выступила компания Liebherr, успех которой в разработке и производстве гидростатического привода для бульдозеров основан на опыте компании в другом ее бизнесе – авиационном гидроприводе, которым немецкие специалисты занялись в начале 1960-х годов.

К гидроприводу для летательных аппаратов предъявляют очень жесткие требования: он должен быть абсолютно надежен, выдерживать перепады температуры более чем 100°, не теряя функциональности при миниатюрных размерах и минимальном собственном весе. Сегодня гидростатикой оснащают всю линейку бульдозеров Liebherr: от 12-тонного PR 714 Litronic до 73-тонного PR 776 Litronic.

В 1976 г. разработчики компании John Deere создали собственный бульдозер с гидростатической трансмиссией. Они также всю производимую ими линейку бульдозеров оснащают гидростатическим приводом.

В России также появился свой производитель бульдозеров, оснащенных гидростатикой, – компания «ДСТ-УРАЛ». В 2011 г. в серию запущен новый бульдозер ТМ10 с гидростатической трансмиссией – ГСТ Bosch-Rexroth. Выбор ГСТ определен опытом использования этой трансмиссии ведущими машиностроительными компаниями Liebherr и John Deere.

Объемы производства тракторов с гидростатической трансмиссией «ДСТ-УРАЛ»
Год Количество тракторов
2012 125
2013 160
2014 94
2015 103
2016 97
2017 137

Американский производитель бульдозеров Case также оснащает свою линейку бульдозеров гидростатической трансмиссией.

Даже такой приверженец «механики», как Caterpillar, не уклонился от модного течения. Caterpillar использует гидростатику не только на легких моделях мощностью 75–100 л.с. и весом 8–10 т, но и на средней модели новой серии D6K2, оснащенной гидростатическим приводом с системой регулирования тяги, которая сокращает проскальзывание гусеничных лент при работе под максимальной нагрузкой. Это позволяет в большинстве случаев избежать необходимости подъема отвала для предотвращения проскальзывания. К числу преимуществ также относятся повышение производительности, сокращение износа ходовой части и снижение нагрузки на оператора.

Китайская компания Cat (Qingzhou) Ltd, бывшая SEM, построила в Китае новый завод по выпуску двух моделей (SEM 816 и SEM 822) с гидростатической трансмиссией мощностью более 4000 бульдозеров в год, который был запущен в 2014 г. Эти машины достаточно новые для российского рынка, но они уже работают на золотодобыче. В старательской артели «Восток-1» в Амурской области успешно работают 220-сильные бульдозеры SEM 822. Несмотря на высокую по сравнению с другими китайскими аналогами стоимость ($220 тыс. против $144 тыс. на SD22 Shantui и $159 тыс. Shehwa), старатели предпочли эти бульдозеры и довольны их работой на горных полигонах. В результате введения в начале 2016 г. антидемпинговой пошлины в размере 44,65% на китайские гусеничные бульдозеры мощностью до 250 л.с. поставки бульдозеров SEM в страны ЕАЭС сократились в десять раз, но после двухлетнего успешного опыта эксплуатации SEM 822 на золотодобыче старатели продолжают покупать эти машины, хотя цена их выросла в 1,5 раза (но при этом все равно остается вдвое ниже аналогичного по мощности Liebherr PR734L).

«Проснулись» и конструкторы одной из ведущих китайских компаний: Shantui выпустила на рынок 173-сильный бульдозер Dh27 с гидростатической трансмиссией.

Гидростатическая трансмиссия, применяемая прежде на бульдозерах легкого класса, распространилась и на спецтехнику среднего и тяжелого классов: в 2016 г. Liebherr начал серийное производство первого в мире 73-тонного бульдозера мощностью 768 л.с. с гидростатической трансмиссией. Примечательно, что он использовал, в отличие от применяющейся на всех других моделях традиционной схемы, конструктивную схему с высоким расположением ведущей звездочки, что позволяет исключить появление в бортовых передачах напряжений по причине поперечного смещения рам гусеничных тележек, а также ударных нагрузок, вызванных неровностями рельефа. Несколько таких машин успешно эксплуатируются в России.

Почему же достаточно сложная гидростатика так быстро вошла в обиход на бульдозерах? Применение гидростатического привода позволило упростить силовую передачу, реализовать модульный принцип компоновки, отказаться от таких традиционных трансмиссионных узлов, как гидротрансформатор, коробка передач, главная передача, механизмы поворота и тормоза. В зависимости от внешних нагрузок, возникающих на рабочих органах, гидростатический привод бульдозера с электронной системой управления в автоматическом режиме регулируют тяговые усилия и рабочие скорости бульдозера.

Электронный ограничитель нагрузки позволяет автоматически снижать скорость передвижения бульдозера для достижения полной реализации усилия на рабочих органах при постоянной максимальной силе тяги. Благодаря гидростатическому приводу тяговое усилие бульдозера не зависит от частоты вращения двигателя. Также благодаря гидростатическому приводу возможен плавный бесступенчатый поворот машины без разрыва потока мощности, подводимого к обеим гусеницам. Это позволяет разрабатывать и перемещать грунты и породы на криволинейных участках рабочей площадки и прокладываемой трассы.

Такой тип трансмиссии обеспечивает разворот бульдозера на месте за счет того, что его гусеницы могут вращаться в противоположные стороны. Это существенно повышает маневренность бульдозера при работе в стесненных условиях. Все управление бульдозером сосредоточено в одном джойстике. Отсутствие тормозных педалей, рычагов включения фрикционов и рычага переключения передач значительно снижает утомляемость оператора и повышает точность и безопасность выполнения работ.

Гидростатическая трансмиссия дает бульдозеру ряд преимуществ. Оператору не нужно думать над выбором передачи (выбирая только скоростной диапазон), так как крутящий момент и обороты регулируются бесступенчато и автоматически в зависимости от нагрузки и выбранного оператором скоростного диапазона. С гидростатическим приводом и GPS относительно неопытный оператор может запустить машину и справиться со сложной работой. Как показывает практика, машины с гидростатической трансмиссией в процессе длительной эксплуатации расходуют меньше топлива и позволяют повысить интенсивность работ.

Бульдозеры с гидростатическим приводом
Производитель Модель, вес (т), мощность (л.с.)
Liebherr PR 724L PR 734L PR 744L PR 754L PR 764L PR 776L
16,8–20,3 18–22,1 24,6–30,9 35–42,4 45,2–53,6 64,7–73,2
163 204 252 340 422 768
John Deere 750J-II 850J-II 950K 1050K
15,6–16,7 18,2–20,1 29,6–33,4 42,8–43,1
155 205 265 350
ДСТ-УРАЛ ГСТ9/ГСТ10 ГСТ12 ГСТ15 ГСТ20
17,5/19 21 26 38,5
180 240 300 412
Cat (Qingzhou) Ltd SEM816 SEM822
17 26
160 220
Caterpillar D6K2
14,3
160
Case 1650M 1850K 2050M 2550 3550
17,9–18,8 20–22,4 20,2–22,8 30,4 39,1
162 194 214 237 345
Shantui Dh27
18,9
173

Однако такая система привода требует и более высокой культуры обслуживания со стороны технического персонала, что зачастую является ощутимой преградой при внедрении подобных систем. Уникальный опыт Liebherr подхватили Sauer-Danfoss и Bosch-Rexroth, освоившие производство аналогичной гидроаппаратуры, что позволило гидростатической трансмиссии получить широкое распространение, а специалистам заявить о гидростатической революции в производстве гусеничных бульдозеров.

Гидравлическая трансмиссия не лишена недостатков, что препятствует широкому внедрению оборудованных ею бульдозеров на горных работах в нашей стране. Высокая точность, необходимая при производстве гидроаппаратуры, отражается на ее стоимости. Гидростатическая трансмиссия требовательна к качеству и чистоте рабочей жидкости, а диагностику неисправности и ремонт должен выполнять квалифицированный специалист. Гидростатика не прощает ошибок и халатности. Но при должном уходе гидронасосы и гидромоторы практически не подвержены износу. Недостатком является наличие сложных электронных блоков для обеспечения прямолинейного движения. Требует специальных решений обеспечение запуска в работу при низких температурах. Для гидростатического привода характерна проблема значительного теплообразования. Для отвода тепла используют отдельный радиатор, встроенный в основной радиаторный блок и охлаждаемый гидроприводным вентилятором с включением от термостата.

os1.ru

Гидростатическая трансмиссия. Специальные функции.. Статьи компании «ООО Гидро-Максимум»

В некоторых областях применения может потребоваться дополнительные компоненты контура. Делители потока используются в гидроприводах, где два включенных параллельно гидромотора питаются единственным насосом. Ограничители расхода используются для...

В некоторых областях применения может потребоваться дополнительные компоненты контура для выполнения специальных функций. В настоящей статье обсуждаются некоторые из наиболее часто используемых компонентов, а также рекомендации и меры предосторожности по их применению.

Делители / смесители потока

Делители потока используются в контурах, где два включенных параллельно гидромотора питаются единственным насосом. Как правило, предполагается, что делитель потока обеспечивает равный расход через гидромоторы для прямолинейного движения или обеспечивает синхронизацию частоты вращения гидромоторов. В трансмиссии для ходового привода, делитель потока также обеспечивает защиту от превышения частоты вращения, если тяговое усилие на валу одного из гидромоторов падает.

Для рулевого управления обычно требуется, чтобы гидромоторы левого и правого бортов работали с различной частотой вращения. Делитель потока должен иметь способность изменять соотношение расхода через гидромоторы. При этом максимальная частота вращения гидромоторов не должна быть превышена в любом положении устройства рулевого управления.

Падение давления на делителе потока приводит тепловыделению и должно учитываться при расчете теплообменников. В таких системах нельзя использовать встроенные в гидромотор клапаны промывки контура. Вместо этого следует установить выносной клапан промывки контура, расположенный между насосом и делителем потока, чтобы обеспечить правильную работу системы и расход через клапан промывки. Режим смешивания потоков следует зарезервировать для наиболее редко используемого направления движения.

В режиме деления потока, рассогласование рабочих объемов гидромоторов и делителя потока может вызвать кавитацию на впускной линии гидромотора. Рассогласование объемов включает небольшое различие рабочих объемов гидромотора, различие в объемных к. п. д. гидромоторов и погрешность деления потока делителем. Для защиты от возникновения такого явления может потребоваться установить на впускной линии гидромотора антикавитационные обратные клапаны.

Для проверки стабильности давления подпитки и давления на впускной линии гидромотора во всех режимах работы важно провести всесторонние испытания системы. Они должны включать все возможные комбинации переключения переднего и заднего хода, разворота машины и при различном рабочем объеме насоса, частотах вращения насоса и рабочем объеме гидромотора.

Ограничители расхода

Как подразумевает их название, ограничители расхода используются для ограничения расхода на заданном уровне. В гидростатических контурах они используются для предотвращения превышения максимальной частоты вращения гидромотора, особенно в системах с несколькими гидромоторами в случае потери сцепления. Поскольку ограничитель расхода не ограничивает расход, если его значение менее установки срабатывания, они не могут использоваться в качестве клапанов для контроля сцепления при движении в прямом направлении.

Для предотвращения возможности возникновения кавитации на впускной линии гидромотора в обгонном режиме, ограничитель расхода следует устанавливать на выпускной линии гидромотора.

Аккумуляторы

Необходимость использования в системах с замкнутым контуром аккумуляторы возникает редко. В гидростатической системе аккумулятор может выполнять две функции: демпфирование бросков давления в контуре высокого давления или обеспечение быстрого восполнения расхода жидкости в контуре низкого давления. Потребность в быстром восполнении расхода в контуре подпитки связано с явлением сжимаемости рабочей жидкости, иногда называемом эффектом модуля объемной упругости. Системы с длинными линиями или приложениях, где нагрузка вызывает броски давления, уязвимы из-за сжимаемости рабочей жидкости и обычно требуют дополнительной подачи подпиточной жидкости в контур низкого давления в течение коротких интервалов времени. Однако, объем аккумулятора добавляется к полному объему рабочей жидкости в системе, которая подвержена сжимаемости во время вызванных нагрузкой бросков давления.

Для минимизации выделения теплоты в системе параметры ограничителей расхода следует выбирать таким образом, чтобы ограничение расхода происходило только при превышении максимальной частоты вращения гидромотора. При срабатывании ограничителя расхода, ограничение расхода приведет к повышению падения давления на гидромоторе. Хотя обычно это не опасно для гидромотора, это может привести к изменению расхода промывки и срока службы гидромотора. Для проверки правильного выбора параметров ограничителя расхода следует провести испытания системы.

Тормозные клапаны

Тормозные клапаны обычно используются в системах с открытым контуром для удерживания нагрузки во время работы насоса на холостом ходу. Однако в некоторых гидростатических приводах лебедок тормозные клапаны используются для поддержания натяжения стравливаемого троса.

При работе на тормозных клапанах выделяется значительное количество тепла, определяемое расходом и падением давления на клапане. Поскольку клапан вызывает значительное падение давления на гидромоторе, использовать встроенный в гидромотор клапан промывки контура невозможно. Следует запроектировать выносной клапан промывки контура.

hydro-maximum.com.ua

Гидростатическая трансмиссия машин. Альфа-Гидравлика — дистрибьютор Danfoss

Гидростатическая трансмиссия — это гидравлический привод с закрытым (замкнутым) контуром, в состав которого водят один или несколько гидравлический насосов и моторов. В российской и советской литературе для таких гидроприводов применяется другое название — гидрообъемная передача. Наиболее частое применение гидростатической трансмиссии — привод хода машин на колёсном или гусеничном ходу — где гидропривод предназначен для передачи механической энергии от приводного двигателя к мосту, колесу или ведущей звезде гусеничной машины, посредством регулирования подачи насоса и выходной тяговой мощности за счёт регулирования гидромотора.

Гидростатическая трансмиссия имеет массу преимуществ перед механическим приводом. Одно из достоинств — упрощение механической разводки по машине. Это позволяет получить выигрыш в надежности, ведь зачастую при большой нагрузке на машину карданы не выдерживают и приходится ремонтировать машину. В северных условиях это происходит ещё чаще при низких температурах. За счёт упрощения механической разводки удается так же освободить место для вспомогательного оборудования. Применение гидростатической трансмиссии может позволить полностью убрать валы и мосты, заменив их насосной установкой и гидромоторами с редукторами, встраиваемыми прямо в колеса. Либо, в более простом варианте, гидромоторы могут быть встроены в мост.

Первая из упомянутых схем, где гидромоторы встраиваются в колеса, может быть применима для колёсных машин, но более интересен вариант такого гидропривода для гусеничной техники. Для таких машин Sauer-Danfoss разработал так же и систему управления на базе гидронасосов и гидромоторов серии 90, серии h2 и серии 51 — «Dual Path». Микроконтроллерное управление позволяет обеспечить комплексный контроль над машиной начиная от управления дизельным двигателем. В процессе работы система обеспечивает синхронизацию бортов для прямолинейного хода машины и бортовой поворот машины с помощью руля или электрического джойстика.

Вторая упомянутая выше схема применяется для тракторов или другой колёсной техники. Это гидропривод, в котором есть один гидронасос и один гидромотор, встраиваемый в ведущий мост. Для управления гидроприводом может использоваться как механическое или гидравлическое управление, так и самые передовые технологии электроуправления с использованием встроенного в гидронасос контроллера. Программа для управления таким гидроприводом так же может быть в микроконтроллере MC024, установленном отдельно. Так же как для «Dual Path» система «Automotive» позволяет обеспечить управление не только гидростатической трансмиссией, но и двигателем по шине CAN. Электроуправление позволяет обеспечить ещё более плавное и точное регулирование скорости передвижения и тяговой мощности машины.

Недостатком же гидростатической трансмиссии можно считать не высокий КПД, который значительно ниже, чем у механической передачи. Однако по сравнению с механическими трансмиссиями, включающими коробки передач, гидростатическая трансмиссия оказывается экономичнее и быстрее. Происходит это по причине того, что в момент ручного переключения передач приходится отпускать и нажимать педаль газа. Именно в этот момент двигатель тратит много мощности, а скорость машины меняется рывками. Всё это негативно сказывается как на скорости, так и на расходе топлива. В гидростатической трансмиссии этот процесс происходит плавно и двигатель работает в более экономичном режиме, что повышает долговечность всей системы.

Для гидростатической трансмиссии Sauer-Danfoss разрабатывает несколько серий гидронасосов и гидромоторов. Наиболее распространены и российской и зарубежной технике регулируемые аксиально-поршневые гидронасосы серии 90. Их производство началось ещё в 90-х годах прошлого столетия и сейчас это полностью отлаженная линейка оборудования, умеющая массу преимуществ перед так называемой ГСТ 90, производимой многими отечественными и зарубежными компаниями. К преимуществам относятся компактность агрегатов, возможность исполнения тандемных насосных агрегатов и все варианты регулирования от механического до электрогидравлического на базе микроконтроллерного управления системы PLUS+1.

В связке с гидронасосами серии 90 часто применяются регулируемые аксиально-поршневые гидромоторы с наклонным блоком серии 51. Способы регулирования рабочего объема у них так же могут быть разные. Пропорционалньое электроуправление позволяет плавно регулировать мощность во всем диапазоне. Дискретное электроуправление позволяет работать в режимах малой и высокой мощности, что применяется либо для различного рода грунта, либо для езды по ровной или холмистой местности.

Новейшей разработкой Sauer-Danfoss являются гидронасосы и гидромоторы серии h2. Принципиальная схема их работы аналогична гидравлическим насосам серии 90 и моторам серии 51 соответственно. Но по сравнению с ними конструкция была проработана с применением новейших технологий. Было уменьшено количество деталей, что обеспечивает большую надежность, уменьшены габариты. Но главным отличие от старых серий можно считать наличие лишь одного варианта управления — электрического. Это современная тенденция — применять системы на базе сложной электроники, контроллеров. И серия h2 полностью разработана для таких современных требований. Одним из знаков того является вариант исполнения гидронасосов со встроенным контроллером, упомянутый выше.

Так же существуют аксиально-поршневые гидронасосы и гидромоторы серий 40 и 42, которые применимы в гидростатической трансмисcии малой мощности, где рабочий объем гидронасоса не превышает 51 см3. Такие гидроприводы могут быть у малых коммунальных уборочных машин, мини-погрузчиков, косилок и другой малогабаритной техники. Зачастую в таком гидроприводе могут применяться героторные гидромоторы. Так в погрузчиках Bobcat применяются героторные гидромоторы TMT. Для другой техники применимы героторные гидромоторы серий OMT, OMV, а для совсем легкой технике серии OMR и OMS.

www.alpha-hydraulics.ru

Компоненты гидростатической трансмиссии. Регулирование давления.

В гидравлических системах с замкнутым контуром необходимо предусматривать средства регулирования или ограничения максимального давления в контуре на некотором расчетном значении. Так как срок службы гидравлических устройств при высоком давлении существенно уменьшается, срок службы устройства может быть неприемлемо короток, если давление в системе не контролируется.

В гидравлических системах с замкнутым контуром необходимо предусматривать средства регулирования или ограничения максимального давления в контуре на некотором расчетном значении. Так как срок службы гидравлических устройств при высоком давлении существенно уменьшается, срок службы устройства может быть неприемлемо короток, если давление в системе не контролируется. Тип выбранного способа защиты от высокого давления определяет время срабатывания и рассеиваемую системой мощность.

Предохранительные клапаны имеют высокое быстродействие и, как правило, защищают систему от высоких пиковых давлений, при условии, что паспортный расход через клапан не превышен. В большинстве гидростатических насосов полнопоточные предохранительные клапаны используются очень редко. На предохранительных клапанах высокого давления рассеивается мощность, иногда значительная; и они являются источником генерации теплоты в системе.

Типоразмер гидростатических устройств и предохранительных клапанов следует выбирать таким образом, чтобы максимальное давление в системе существовало не более 2 % всего рабочего времени.

Ограничитель давления включен по схеме регулирования высокого давления без диссипации энергии, и поэтому ограничивает теплообразование в системе.

Ограничитель давления может быть составной частью системы управления машины. Однако, если установка срабатывания ограничителя давления высока, следует сбалансировать время существования максимального давления по заданному сроку службы.

В отличие от предохранительного клапана, ограничитель давления в ответ на высокое давление в системе изменяет рабочий объем насоса. Когда давление в системе достигает установки срабатывания ограничителя давления, рабочая жидкость из портов управления ограничителя давления подается в сервосистему на поршень уменьшения угла наклонной шайбы.

Последняя устанавливается в такое положение, при котором в системе поддерживается заданное значение давления. Ограничители давления могут использоваться для управления лебедкой при стравливании троса, поскольку при необходимости наклонная шайба будет перемещаться в противоположном направлении, поддерживая в системе требуемое давление. В типовых системах ходовых приводов, ограничители давления лужат для уменьшения рабочего объема насоса во время ускорения или при движении вперед. Во время замедления скорости движения или динамического торможения, ограничитель давления увеличивает рабочий объем насоса.

Время установления и величина скачков давления перерегулирования ограничителя давления зависят от рабочего объема насоса и коэффициента перегрузки по давлению. Если при срабатывании ограничителя давления насос работает с полным рабочим объемом, для снижения рабочего объема насоса требуется большее время, чем если бы насос работал с половинным рабочим объемом.

Точно так же, если в системе происходит резкое изменение давления, будут наблюдаться большие броски давления перерегулирования, чем когда изменение нагрузки происходит медленно. Для ограничения этих бросков перерегулирования на короткое время, пока не установится режим ограничителя давления, ограничитель давления оборудован внутренним предохранительным клапаном, снижающим пиковое давление, и поэтому внешний предохранительный клапан обычно не требуется.

Однако системы с регулирующими вентилями в главном контуре является исключением из этого правила, поскольку они имеют быстродействующие характеристики изменения расхода. При наличии в главном контуре с гидрораспределителями или коммутирующими клапанами требуются предохранительные клапаны высокого давления, обеспечивающими высокий расход. При использовании в главном гидравлическом контуре регулирующих вентилей рекомендуется провести испытания для определения величины и продолжительности пикового давления.

Другим способом ограничения давления в системе в гидравлическом контуре является использование схемы отключения давления. Подобно ограничителю давления, контур отключения давления воздействует на положение наклонной шайбы в ответ на высокое давление в системе. Когда давление установки срабатывания достигнуто, давление в магистрали сервоуправления (давление подпитки) снимается, и оба сервопоршня гидравлически шунтируются.

Отключение давления не уменьшает угол наклонной шайбы так быстро, как ограничитель давления, однако, время срабатывания и пиковое давление являются функцией рабочего объема насоса и коэффициента перегрузки по давлению.

Система должна быть оборудована предохранительными клапанами высокого давления для кратковременного ограничения бросков давления, пока не установится режим в цепи отключения давления. Рекомендуемое давление срабатывания предохранительного клапана должно быть на 1000 psi выше, чем установка цепи отключение давления для обеспечения адекватной реакции и минимизации взаимосвязи между этими двумя цепями регулирования давления.

Торможение является особым режимом работы для ограничителей давления. Во время торможения при движении машины под уклон, в системах с клапаном ограничения давления или клапаном отключения давления скорость машины будет увеличиваться, если установка по давлению срабатывания клапана достигнута. Это может привести к уменьшению тормозного усилия, развиваемого трансмиссией на высокой скорости движения машины по сравнению с системой регулирования давления при помощи предохранительного клапана. Поскольку системы с ограничителем давления и клапаном отключения давления по своему принципу работы являются не рассеивающими энергию системами, ограниченная поглощаемая мощность уменьшает тормозное усилие на высокой скорости. Применение в системе предохранительных клапанов позволяет увеличить тормозное усилие на высокой скорости при движении с крутого склона за счет рассеивания энергии на предохранительных клапанах и уменьшения рабочего объема насоса.

Длительное торможение за счет работы предохранительных клапанов приводит к нагреву рабочей жидкости и может привести к повреждению компонентов трансмиссии, поэтому такой режим следует использовать только в экстренных ситуациях. Поскольку самоходные машины также должны быть оборудованы механическими тормозами, используемыми для экстренной остановки, экстренное торможение за счет работы предохранительных клапанов обычно является избыточным. Другими словами, самоходные машины должны быть оборудованы независимой от гидростатической трансмиссии системой торможения, которая развивает адекватное тормозное усилие для остановки и удерживания машины на тормозе.

При конструировании машин с трансмиссиями с передачей крутящего момента на два направления, рулевое управление которыми осуществляется изменением частот вращения гидромоторов, необходимо проверить, что устройства регулирования давления не ограничивают возможности адекватного рулевого управления. Это применимо как к режиму движения, так и режиму торможения.

hydro-maximum.com.ua


Смотрите также