Схемы гидрообъемных трансмиссий

Гидрообъемные трансмиссии (ГОТ) применяются во многих областях промышленности и состоят как правило из пары регулируемый гидронасос - нерегулируемый гидромотор, реже - нерегулируемый гидронасос и регулируемый гидромотор, регулируемый гидронасос - регулируемый гидромотор. Тем не менее, не прекращаются поиски более простых, дешевых и как мно­гим кажется, более надежных способов получения требуемого силового диапазона регулирования ГОТ. Это делается как правило за счет введения ступенчатого регулирования как объемных гидромашин, так и шестеренчатой (редукторной) выходной части трансмиссии.

Соединение в различных сочетаниях ряда нерегули­руемых гидромашин с отличающимися рабочими объемами (или час­тотой вращения), а также отключение гидромашин (для уменьшения подачи или расхода и увеличения рабочего давления) или подклю­чение их (с обратной целью) теоретически дают широкие и гиб­кие возможности для построения достаточно сложных схем ГОТ (рис.1) и дают некоторую экономию в массе. Однако практически это связано с необходимостью использования значительного коли­чества распределительных, реверсивных и шунтирующих золотников, управление которыми по определенному закону сопряжено с извест­ными трудностями. Кроме того, возрастают гидромеханические по­тери в системе за счет дополнительных потерь в золотниковых распределителях и в неработающих (при некоторых вариантах распределения), но вращающихся гидромашинах.

Ступенчатое гидрав­лическое регулирование трансмиссии, даже в параллельном соче­тании с участками бесступенчатого объемного регулирования, вы­зывает в переходных процессах моментов переключения гидравлические удары, толчки, существенные провалы в КЦЦ на ряде режи­мов из-за работы части гидромашин в неблагоприятных условиях, а в ряде случаев - циркуляцию мощности с ее значительными внутренними потерями. Поэтому такие ступенчатые или комбиниро­ванные системы применяются крайне редко, несмотря на внешне привлекательные их преимущества (простота, компактность, малая масса и надежность нерегулируемых гидромашин, теоретически значительное количество вариантов соединения с большим диапа­зоном регулирования и др.).

Большое практическое применение, особенно за рубежом, нашла идея последовательного и бесступен­чатого гидравлического отключения одного или нескольких регу­лируемых гидромоторов (по мере уменьшения передаточного отно­шения в трансмиссии и соответственно - выходного крутящего момента) путем выведения их в нуль без механического отсоеди­нения. При этом пассивный участок регулирования гидромотора с его низким механическим КПД, стремящимся к нулю (в интервале углов наклона блока цилиндров или шайбы от 5° до 0°) уже фак­тически не искажает общей картины плавного изменения переда­точного отношения трансмиссии.

Неплохих результатов можно добиться установкой на выходе из гидромоторов ступенчатой механической коробки передач (обыч­но 2-х ступенчатой) с кинематическим диапазоном 1,7...2,0 (рис.2). В этом случае простым и надежным путем либо почти вдвое (то есть до 20...25) расширяется полный силовой диапазон регулирования ГОТ с применением регулируемых гидромоторов, либо допускается использование нерегулируемых гидромоторов с сохранением полного силового диапазона регулирования трансмиссии 4,75...8, что иногда вполне достаточно. Поскольку у самоходных транспорт­ных машин, для которых создаются ГОТ, обычно всегда есть несколь­ко тяговых режимов работы (например, режимы дорожный и внедорож­ный), переход на которые требует обязательной остановки изделия, переключение передач в механической ступенчатой коробке гидро­моторов с разрывом потока мощности допустимо (существуют и ступенчатые коробки передач с переключением без разрывов потока мощности, но они намного дороже, больше по размерам, имеют повышенные механические потери и применение их в данных обстоя­тельствах неоправданно).

Аналогичные результаты можно получить при ступенчатом отключении одного или нескольких гидромоторов путем выведения его вала из зацепления с шестернями выходного суммирующего редуктора и последующего( замыкания его на непод­вижный корпус (рис.3). В этом случае отключенный гидромотор не вращается (стопорится), хотя связь его с гидравлической системой не прерывается, что заметно уменьшает механические потери и от­части гидравлические. Нахождение не вращающегося гидромотора длительное время под давлением в стоповом режиме не опасно, а перетечки рабочей жидкости в нем меньше, чем во вращающемся регулируемом гидромоторе, находящемся в нулевом положении. К тому же такой вариант не приводит к усложнению гидросистемы (не требуются дополнительные переключающие гидрораспределители).

Между двигателем и гидронасосом или группой насосов, связанных согласующим редуктором, полезно, а иногда и просто необходимо установить на транспортной машине фрикционную муфту отключения (или зубчатую муфту с фрикционным синхронизатором, учитывая, что пусковой момент насоса значительно меньше его максимального рабочего). Без ее отключения зимний запуск двигателя бывает весьма затруднен, а иногда и невозможен. При аварии гидропривода (поломка качающего узла гидронасоса, разрыв трубопровода, перегрев системы «гидронасос-гидромотор») муфта сцепления позволяет быстро (и автоматически) отключить его от двигателя. К тому же она способна (при наличии специаль­ного упругого демпфера с гасителем) предотвратить передачу крутильных колебаний двигателя (особенно дизельного) на гидронасосы. Иногда устанавливают автоматическую центробежную муфту сцепления, соединяющую двигатель с насосной станцией при достижении им определенной частоты вращения, соответствующей минимально устой­чивой работе (обычно удвоенная частота вращения холостого хода). Как вариант может быть использована непостоянно замкнутая авто­матическая муфта с гидравлическим включением, с помощью, например, давления подпитки.