Hydrostatická převodovka je hydraulický pohon s uzavřenou smyčkou, který zahrnuje jedno nebo více hydraulických čerpadel a hydromotorů. Navrženo pro přenos mechanické rotační energie z hřídele motoru do výkonného tělesa stroje prostřednictvím plynule proměnlivého toku pracovní tekutiny, nastavitelné ve velikosti a směru.

Hlavní výhodou hydrostatické převodovky je možnost plynule měnit převodový poměr v širokém rozsahu otáček, což umožňuje mnohem lepší využití točivého momentu motoru stroje ve srovnání se stupňovitým pohonem. Protože výstupní otáčky lze snížit na nulu, lze stroj plynule zrychlovat z klidu bez použití spojky. Nízké rychlosti jízdy jsou nutné zejména pro různé stavební a zemědělské stroje. Ani výrazná změna zatížení nemá vliv na výstupní rychlost, protože u tohoto typu převodovky nedochází k prokluzu.

Velkou výhodou hydrostatické převodovky je snadnost reverzace, která je zajištěna jednoduchou změnou sklonu desky nebo hydraulicky změnou průtoku pracovní kapaliny. To umožňuje výjimečnou manévrovatelnost vozidla.

Další velkou výhodou je zjednodušení mechanického zapojení v celém stroji. To vám umožní získat na spolehlivosti, protože často při velkém zatížení vozu kardanové hřídele nevydrží a auto musí být opraveno. V severních podmínkách se to stává ještě častěji při nízkých teplotách. Zjednodušením mechanického zapojení je také možné uvolnit místo pro pomocná zařízení. Použití hydrostatické převodovky umožňuje úplné odstranění hřídelů a náprav a jejich nahrazení čerpací jednotkou a hydromotory s převodovkami zabudovanými přímo do kol. Nebo v jednodušší verzi lze do mostu zabudovat hydromotory. Obvykle je možné snížit těžiště stroje a efektivněji umístit chladicí systém motoru.

Hydrostatická převodovka umožňuje plynule a ultrapřesně regulovat pohyb stroje nebo plynule regulovat rychlost otáčení pracovních částí. Použití elektroproporcionálního řízení a speciálních elektronických systémů umožňuje dosáhnout nejoptimálnějšího rozdělení výkonu mezi pohon a akční členy, omezit zatížení motoru a snížit spotřebu paliva. Výkon motoru je využit na maximum i při nejnižších rychlostech vozidla.

Za nevýhodu hydrostatické převodovky lze považovat nižší účinnost oproti mechanické převodovce. Ve srovnání s manuálními převodovkami, které zahrnují převodovky, je však hydrostatická převodovka ekonomičtější a rychlejší. To se děje kvůli skutečnosti, že v okamžiku manuálního řazení musíte uvolnit a sešlápnout plynový pedál. Právě v tuto chvíli motor spotřebovává hodně síly a rychlost vozu se mění trhaně. To vše negativně ovlivňuje jak rychlost, tak spotřebu paliva. U hydrostatické převodovky tento proces probíhá plynule a motor pracuje v ekonomičtějším režimu, což zvyšuje životnost celého systému.

Nejběžnější aplikací hydrostatické převodovky je pohon pásových vozidel, kde je hydraulický pohon navržen k přenosu mechanické energie z hnacího motoru na hnací řetězové kolo pomocí regulace průtoku čerpadla a trakčního výkonu regulací hydromotoru.

Hydraulická převodovka- soustava hydraulických zařízení, která umožňují propojit zdroj mechanické energie (motor) s akčními členy stroje (kola automobilu, vřeteno stroje atd.). Hydraulický převod se také nazývá hydraulický převod. Typicky je v hydraulickém převodu energie přenášena kapalinou z čerpadla do hydraulického motoru (turbíny).

V prezentovaném videu je jako výstupní spoj použit translační hydromotor. Hydrostatická převodovka využívá rotační hydromotor, ale princip činnosti je stále založen na zákonech. V hydrostatickém rotačním pohonu je přiváděna pracovní kapalina od čerpadla k motoru. Současně se v závislosti na pracovních objemech hydraulických strojů může měnit točivý moment a rychlost otáčení hřídelů. Hydraulická převodovka má všechny výhody hydraulického pohonu: vysoký přenášený výkon, schopnost realizovat velké převodové poměry, realizovat plynulé řízení, schopnost přenášet výkon na pohyblivé, pohyblivé prvky stroje.

Způsoby řízení v hydrostatickém převodu

Otáčky výstupního hřídele u hydraulické převodovky lze řídit změnou objemu pracovního čerpadla (objemová regulace), nebo instalací škrtící klapky nebo regulátoru průtoku (paralelní a sekvenční regulace plynu). Obrázek ukazuje objemovou hydraulickou převodovku s uzavřenou smyčkou.

Hydraulická převodovka s uzavřenou smyčkou

Hydraulický převod lze realizovat pomocí uzavřený typ(uzavřený okruh), v tomto případě hydraulický systém nemá hydraulickou nádrž spojenou s atmosférou.

V hydraulických systémech uzavřeného typu lze rychlost otáčení hřídele řídit změnou výtlaku čerpadla. Nejčastěji se používají jako motory čerpadel v hydrostatických převodovkách.

Hydraulická převodovka s otevřenou smyčkou

OTEVŘENO nazývaný hydraulický systém spojený s nádrží, která komunikuje s atmosférou, tzn. tlak nad volnou hladinou pracovní tekutiny v nádrži se rovná atmosférickému tlaku. U otevřených hydraulických převodovek je možné realizovat objemové, paralelní a sekvenční ovládání plynu. Následující obrázek ukazuje hydrostatickou převodovku s otevřenou smyčkou.

Kde se používají hydrostatické převodovky?

Hydrostatické převodovky se používají ve strojích a mechanismech, kde je potřeba přenášet velké výkony, vytvářet vysoký krouticí moment na výstupní hřídeli a provádět plynulou regulaci otáček.

Hydrostatické převodovky jsou široce používány v mobilní, silniční technice, bagrech, buldozerech, v železniční dopravě - v dieselových lokomotivách a kolejových strojích.

Hydrodynamická převodovka

Hydrodynamické převodovky využívají k přenosu výkonu také turbíny. Pracovní kapalina v hydraulických převodech je přiváděna z dynamického čerpadla do turbíny. Hydrodynamická převodovka nejčastěji využívá lopatková čerpadla a turbínová kola umístěná přímo proti sobě, takže kapalina proudí z čerpadla přímo na kolo turbíny a obchází potrubí. Taková zařízení, která kombinují čerpadlo a turbínové kolo, se nazývají kapalinové spojky a měniče točivého momentu, které i přes některé podobné prvky v konstrukci mají řadu rozdílů.

Kapalinová spojka

Hydrodynamická převodovka, skládající se z čerpadlo a kolo turbíny instalované ve společné klikové skříni se nazývají hydraulická spojka. Moment na výstupním hřídeli hydraulické spojky je roven momentu na vstupním hřídeli, to znamená, že kapalinová spojka neumožňuje změnu točivého momentu. U hydraulické převodovky lze výkon přenášet prostřednictvím hydraulické spojky, která zajistí hladký chod, plynulé zvýšení točivého momentu a snížení rázového zatížení.

Měnič točivého momentu

Hydrodynamická převodovka, která vč kola čerpadla, turbíny a reaktoru, umístěný v jediném krytu se nazývá měnič točivého momentu. Díky reaktoru, měnič točivého momentu umožňuje měnit točivý moment na výstupním hřídeli.

Hydrodynamická převodovka v automatické převodovce

Nejznámějším příkladem použití hydraulické převodovky je automatická převodovka automobilu, do kterého lze instalovat kapalinovou spojku nebo měnič momentu. Vzhledem k vyšší účinnosti měniče točivého momentu (ve srovnání s kapalinovou spojkou) se montuje na většinu moderních vozů s automatickou převodovkou.

Hydrostatické převodovky, vyrobené pomocí uzavřeného hydraulického okruhu, našly široké uplatnění v pohonech pro speciální zařízení. Jedná se především o stroje, u kterých je pohyb jednou z hlavních funkcí, například čelní nakladače, buldozery, rýpadlo-nakladače, zemědělské kombajny,
těžební vyvážecí soupravy a harvestory.

V hydraulických systémech takových strojů je průtok pracovní kapaliny řízen v širokém rozsahu jak čerpadlem, tak hydromotorem. Uzavřené hydraulické okruhy se často používají k pohonu pracovních těles s rotačním pohybem: míchačky betonu, vrtné soupravy, navijáky atd.

Uvažujme typické konstrukční hydraulické schéma stroje a zvýrazněme v něm obrys hydrostatické převodovky. Existuje mnoho konstrukcí uzavřených hydrostatických převodovek, ve kterých hydraulický systém zahrnuje čerpadlo s proměnným objemem, obvykle kyvnou desku, a variabilní hydraulický motor.

Hydraulické motory se používají především radiální píst nebo axiální píst s nakloněným blokem válců. V malých zařízeních se často používají axiální pístové hydromotory s kyvnou deskou s konstantním zdvihem a gerotorové hydraulické stroje.

Výtlak čerpadla je řízen proporcionálním hydraulickým nebo elektrohydraulickým pilotním systémem nebo přímým servořízením. K automatické změně parametrů hydromotoru v závislosti na působení vnější zátěže v řízení čerpadla
používají se regulátory.

Například regulátor výkonu v hydrostatických převodovkách pohonu umožňuje bez zásahu obsluhy snížit rychlost stroje se zvyšujícím se odporem proti pohybu a dokonce jej úplně zastavit, čímž zabrání zhasnutí motoru.

Regulátor tlaku zajišťuje konstantní točivý moment pracovního prvku ve všech provozních režimech (například řezná síla rotační frézy, šneku, frézy vrtné soupravy atd.). V žádné regulační kaskádě čerpadel a hydromotorů nepřesahuje řídicí tlak 2,0-3,0 MPa (20-30 bar).

Rýže. 1. Typické schéma hydrostatické převodovky speciálního zařízení

Na Obr. Obrázek 1 ukazuje běžné schéma hydrostatického převodu stroje. Pilotní hydraulický systém (systém ovládání čerpadla) obsahuje proporcionální ventil ovládaný pedálem plynu. Ve skutečnosti se jedná o mechanicky ovládaný redukční ventil.

Je poháněn pomocným čerpadlem systému doplňování úniků (dobíjení). V závislosti na míře sešlápnutí pedálu reguluje proporcionální ventil množství pilotního průtoku vstupujícího do válce (ve skutečném provedení plunžr), který řídí sklon podložky.

Řídicí tlak překonává odpor pružiny válce a otáčí podložkou, čímž se mění výtlak čerpadla. Tímto způsobem obsluha mění rychlost stroje. Změňte tok výkonu v hydraulickém systému, tzn. změna směru pohybu stroje se provádí elektromagnetem „A“.

Solenoid "B" ovládá regulátor hydromotoru, který nastavuje jeho maximální nebo minimální zdvih. V dopravním režimu pohybu stroje je nastaven minimální pracovní objem hydromotoru, díky kterému vyvine maximální rychlost otáčení hřídele.

Zatímco stroj provádí silové technologické operace, nastavuje se maximální pracovní objem hydromotoru. V tomto případě vyvine maximální točivý moment při minimálních otáčkách hřídele.

Když maximální úroveň tlaku v napájecím okruhu dosáhne 28,5 MPa, řídicí kaskáda automaticky sníží úhel ostřikovače na 0° a ochrání čerpadlo a celý hydraulický systém před přetížením. Mnoho mobilních strojů s hydrostatickou převodovkou má přísné požadavky.

Musí mít vysokou rychlost (až 40 km/h) v dopravním režimu a překonávat velké odporové síly při provádění silových technologických operací, tzn. vyvinout maximální tažnou sílu. Příkladem jsou kolové čelní nakladače, zemědělské a lesnické stroje.

Hydrostatické převody takových strojů využívají stavitelné hydromotory se šikmým blokem válců. Zpravidla je tato regulace reléová, tzn. poskytuje dvě polohy: maximální nebo minimální zdvih hydromotoru.

Zároveň existují hydrostatické převody, které vyžadují proporcionální řízení zdvihu hydromotoru. Při maximálním zdvihu vzniká krouticí moment při vysokém hydraulickém tlaku.

Rýže. 2. Schéma působení sil v hydromotoru při maximálním zdvihu

Na Obr. Obrázek 2 ukazuje schéma působení sil v hydromotoru při maximálním zdvihu. Hydraulická síla Fg se rozkládá na axiální F® a radiální Fр. Radiální síla Fр vytváří krouticí moment.

Čím větší je tedy úhel α (úhel sklonu bloku válců), tím vyšší je síla Fр (točivý moment). Rameno působení síly Fр, rovné vzdálenosti od osy otáčení hřídele k bodu dotyku pístu v kleci hydromotoru, zůstává konstantní.

Rýže. 3. Schéma působení sil v hydromotoru při pohybu na minimální pracovní objem

Když se úhel sklonu bloku válců zmenší (úhel α), tzn. pracovní objem hydromotoru směřuje ke své minimální hodnotě, síle Fр, a proto klesá i točivý moment na hřídeli hydromotoru. Diagram sil v tomto případě je na Obr. 3.

Charakter změny točivého momentu je dobře patrný z porovnání vektorových diagramů pro každý úhel sklonu bloku válců hydromotoru. Takové řízení zdvihu hydromotoru je široce používáno v hydraulických pohonech různých strojů a zařízení.

Rýže. 4. Schéma typického ovládání hydromotoru navijáku

Na Obr. Obrázek 4 ukazuje schéma typického ovládání hydraulického motoru navijáku. Zde jsou kanály A a B pracovními porty hydraulického motoru.

V závislosti na směru pohybu toku síly pracovní tekutiny zajišťují přímé nebo zpětné otáčení. V zobrazené poloze má hydromotor maximální zdvihový objem. Pracovní objem hydromotoru se změní, když je do jeho portu X přiveden řídicí signál.

Pilotní proud pracovní kapaliny procházející řídicí šoupátkem působí na posuvný píst bloku válců, který při otáčení vysokou rychlostí rychle mění zdvih hydraulického motoru.

Rýže. 5. Řídicí charakteristiky hydraulického motoru

Na grafu na Obr. Obrázek 5 ukazuje charakteristiku ovládání hydraulického motoru, která je lineární povahy jako inverzní funkce; Složité stroje často používají samostatné hydraulické okruhy pro pohon pracovních částí.

Některé z nich jsou navíc vyrobeny podle otevřeného hydraulického okruhu, zatímco jiné vyžadují použití hydrostatických převodů. Příkladem je celootočné jednolopatové rypadlo. V něm otáčení točny a pohyb stroje zajišťují hydromotory s
skupina ventilů.

Konstrukčně je ventilová skříň instalována přímo na hydromotor. Okruh hydrostatické převodovky je poháněn hydraulickým čerpadlem pracujícím v otevřeném hydraulickém okruhu pomocí hydraulického rozvaděče.

Rýže. 6. Schéma hydrostatického převodového okruhu napájeného z otevřeného hydraulického systému

Dodává proud pracovní kapaliny do okruhu hydrostatické převodovky v dopředném nebo zpětném směru. Schéma takového hydraulického okruhu je na obr. 6. Obr.

Zde se změna pracovního objemu hydromotoru provádí plunžrem ovládaným vodicí šoupátkem. Řídicí cívka může být ovlivněna jak externím řídicím signálem přenášeným přes kanál X, tak interním signálem ze selektivního ventilu OR.

Jakmile je proud pracovní kapaliny přiveden do výtlačného potrubí hydraulického okruhu, selektivní ventil „OR“ umožní řídicímu signálu přístup na konec řídicí šoupátka a otevřením ovládacích oken nasměruje část kapaliny do hnacího pístu bloku válců.

V závislosti na tlaku ve výtlačném potrubí se zdvihový objem hydromotoru mění ze své normální polohy směrem ke snižování (vysoké otáčky/nízký kroutící moment) nebo rostoucímu (nízké otáčky/vysoký krouticí moment). Tímto způsobem se provádí kontrola
hnutí.

Pokud se cívka výkonového hydraulického ventilu přesune do opačné polohy, změní se směr toku výkonu. Přepínač OR zaujme jinou polohu a vyšle řídicí signál do řídicího šoupátka z jiného vedení hydraulického okruhu. Stejným způsobem se nastaví i hydromotor.

Tento hydraulický okruh obsahuje kromě ovládacích prvků dva kombinované (antikavitační a protišokové) ventily, nastavené na špičkový tlak 28,0 MPa, a ventilační systém pracovní kapaliny, určený pro nucené chlazení.

Princip činnosti hydrostatických převodovek (HST) je jednoduchý: čerpadlo připojené k hlavnímu pohonu vytváří průtok pro pohon hydromotoru, který je připojen k zátěži. Pokud jsou objemy čerpadla a motoru konstantní, GST jednoduše funguje jako převodovka pro přenos energie z hlavního tahače na zátěž. Většina hydrostatických převodovek však používá čerpadla s proměnným objemem, hydraulické motory s proměnným objemem nebo obojí, takže lze upravit rychlost, točivý moment nebo výkon.

V závislosti na konfiguraci může hydrostatická převodovka ovládat zátěž ve dvou směrech (vpřed a vzad) s plynulou změnou rychlosti mezi dvěma maximy při konstantních optimálních otáčkách primárního motoru.

GTS nabízejí mnoho důležitých výhod oproti jiným formám přenosu energie.

V závislosti na konfiguraci má hydrostatická převodovka následující výhody:

• vysoký přenos výkonu v malých rozměrech
  • malá setrvačnost
  • Funguje efektivně v širokém rozsahu poměrů točivého momentu k rychlosti
  • udržuje regulaci rychlosti (i při zpětném chodu) bez ohledu na zatížení, v rámci konstrukčních limitů
  • přesně udržuje nastavenou rychlost při přejíždění a brzdění
  • mohou přenášet energii z jednoho hlavního hybatele na různá místa, i když se jejich poloha a orientace mění
  • může podporovat plné zatížení bez poškození a s nízkou ztrátou energie.
  • Nulová rychlost bez dodatečného blokování
  • Poskytuje rychlejší odezvu než manuální nebo elektromechanická převodovka.
  Existují dva konstrukční typy hydrostatické převodovky: integrovaná a samostatná. Samostatný typ se používá nejčastěji, protože umožňuje přenos energie na velké vzdálenosti a do těžko dostupných míst. U tohoto typu je čerpadlo připojeno k hlavnímu motoru, motor je připojen k zátěži a samotné čerpadlo a motor jsou propojeny trubkami nebo hadicemi, Obr. 2.
  

  

  Obr.2
  Bez ohledu na aplikaci musí být hydrostatické převodovky navrženy pro optimální shodu mezi motorem a zatížením. To umožňuje motoru pracovat v nejúčinnějších otáčkách a GTS splňovat provozní podmínky. Čím lepší je shoda mezi vstupními a výstupními charakteristikami, tím efektivnější je celý systém.

  Nakonec musí být hydrostatický systém navržen tak, aby dosáhl rovnováhy mezi účinností a výkonem. Stroj navržený pro maximální účinnost (vysokou účinnost) má tendenci mít pomalou odezvu, která snižuje produktivitu. Na druhou stranu stroj s rychlou odezvou má obvykle nižší účinnost, protože výkonové rezervy jsou neustále k dispozici, i když není potřeba okamžitě vykonávat práci.

  Čtyři funkční typy hydrostatických převodů.

  Funkční typy GTS se liší kombinací regulovatelného nebo neregulovaného čerpadla a motoru, která určuje jejich provozní vlastnosti.
  Nejjednodušší forma hydrostatického převodu využívá čerpadlo a motor s pevnými objemy (obr. 3a). Přestože je tento GTS levný, není používán kvůli nízké účinnosti. Vzhledem k tomu, že výtlak čerpadla je pevný, musí být navrženo tak, aby pohánělo motor při jeho maximální nastavené rychlosti při plném zatížení. Když není požadována maximální rychlost, část pracovní tekutiny z čerpadla prochází pojistným ventilem a přeměňuje energii na teplo.

  

  Obr.3

  Použitím čerpadla s proměnným objemem a hydromotoru s konstantním objemem v hydrostatické převodovce lze přenášet konstantní točivý moment (obr. 3b). Výstupní krouticí moment je konstantní při jakýchkoliv otáčkách, neboť závisí pouze na tlaku kapaliny a objemu hydromotoru. Zvýšením nebo snížením průtoku čerpadla se zvyšuje nebo snižuje rychlost otáčení hydromotoru a tím i výkon pohonu, přičemž krouticí moment zůstává konstantní.

  Konstantní přenos výkonu zajišťuje GTS s čerpadlem s konstantním objemem a nastavitelným hydromotorem (obr. 3c). Protože množství průtoku vstupujícího do hydromotoru je konstantní a objem hydromotoru se mění, aby se udržela rychlost a točivý moment, přenášený výkon je konstantní. Snížením objemu hydromotoru se zvýší rychlost otáčení, ale sníží se točivý moment a naopak.

  Nejuniverzálnější hydrostatická převodovka je kombinací čerpadla s proměnným objemem a hydromotoru s proměnným objemem (obrázek 3d). Teoreticky tato konstrukce poskytuje nekonečné poměry točivého momentu a rychlosti k výkonu. S hydraulickým motorem na maximální objem se změnou výkonu čerpadla přímo upravuje rychlost a výkon, přičemž krouticí moment zůstává konstantní. Snížením objemu hydromotoru při plném čerpání čerpadla se zvýší otáčky motoru na maximum; Točivý moment se mění nepřímo s rychlostí, výkon zůstává konstantní.

  Křivky na Obr. 3D ilustrace ukazují dva rozsahy nastavení. V rozsahu 1 je objem hydromotoru nastaven na maximum; Objem čerpadla se zvyšuje z nuly na maximum. Točivý moment zůstává konstantní, když se objem čerpadla zvyšuje, ale výkon a rychlost se zvyšují.

  Rozsah 2 začíná, když čerpadlo dosáhne maximálního objemu, který je udržován konstantní, zatímco objem motoru klesá. V tomto rozsahu točivý moment klesá s rostoucí rychlostí, ale výkon zůstává konstantní. (Teoreticky lze otáčky hydromotoru zvyšovat donekonečna, ale z praktického hlediska je to limitováno dynamikou.)

  Příklad aplikace

  Předpokládejme, že točivého momentu hydromotoru 50 N*m má být dosaženo při 900 otáčkách za minutu u GTS s pevným objemem.

  Požadovaný výkon se určí z:
  P = T x N / 9550

  Kde:
  P – výkon v kW
  T – točivý moment N*m,
  N – rychlost otáčení v otáčkách za minutu.

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

  Pokud vezmeme čerpadlo se jmenovitým tlakem

  100 bar, pak můžeme vypočítat průtok:

  Kde:
  Q – průtok vl/min
  p – tlak v barech

  Proto:

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

  Poté vybereme hydromotor o objemu 31 cm3, který s tímto přívodem poskytne otáčky cca 900 ot./min.

  Kontrolu provádíme pomocí vzorce točivého momentu hydraulického motoru index.pl?act=PRODUCT&id=495
  
  

  

  
  Obrázek 3 ukazuje charakteristiky výkonu/momentu/otáček pro čerpadlo a motor za předpokladu, že čerpadlo běží při konstantním průtoku.

  Průtok čerpadla je maximální při jmenovitých otáčkách a čerpadlo dodává veškerý olej do hydraulického motoru při jeho konstantní rychlosti. Ale setrvačnost zátěže znemožňuje okamžité okamžité zrychlení na maximální rychlost, takže část průtoku čerpadla je odváděna přes pojistný ventil. (Obrázek 3a znázorňuje ztrátu výkonu při akceleraci.) Jak motor zvyšuje otáčky, dostává větší průtok z čerpadla a méně oleje protéká pojistným ventilem. Při jmenovitých otáčkách veškerý olej prochází motorem.

  Točivý moment je konstantní, protože určuje nastavení pojistného ventilu, které se nemění. Ztráta výkonu na pojistném ventilu je rozdílem výkonu vyvinutého čerpadlem a výkonu přijatého hydromotorem.

  Oblast pod touto křivkou představuje výkon ztracený, když pohyb začíná nebo končí. Nízká účinnost je také zřejmá při jakékoli provozní rychlosti pod maximální. Hydrostatické převodovky s pevným objemem se nedoporučují pro pohony vyžadující časté spouštění a zastavování nebo tam, kde často není potřeba plný točivý moment.

  Poměr točivý moment/otáčky

  Teoreticky je maximální výkon dodávaný hydrostatickou převodovkou určen průtokem a tlakem.

  Avšak u přenosů konstantního výkonu (pevné čerpadlo a motor s proměnným objemem) se teoretický výkon dělí poměrem točivý moment/otáčky, který určuje výstupní výkon. Nejvyšší přenášený výkon je určen minimální výstupní rychlostí, při které musí být tento výkon přenášen.

  

  Obr.4

  Například pokud minimální rychlost reprezentovaná bodem A na výkonové křivce na Obr. 4, je poloviční maximální výkon (a moment síly je maximální), pak je poměr točivého momentu a otáček 2:1. Maximální výkon, který lze přenést, je polovina teoretického maxima.

  Při otáčkách nižších než polovina maxima zůstává točivý moment konstantní (na své maximální hodnotě), ale výkon klesá úměrně s otáčkami. Rychlost v bodě A je kritická rychlost a je určena dynamikou komponentů hydrostatické převodovky. Pod kritickými otáčkami se výkon snižuje lineárně (s konstantním točivým momentem) na nulu při nulových otáčkách. Nad kritickou rychlostí se točivý moment snižuje se zvyšující se rychlostí, což zajišťuje konstantní výkon.

  Návrh uzavřené hydrostatické převodovky.
  
  V popisech uzavřených hydrostatických převodů na Obr. 3 jsme se soustředili pouze na parametry. V praxi by měl GTS poskytovat další funkce.

  Další komponenty na straně čerpadla.

  Uvažujme např. GST s konstantním momentem, který se nejčastěji používá v systémech posilovače řízení s variabilním čerpadlem a pevným hydromotorem (obr. 5a). Protože je okruh uzavřen, úniky z čerpadla a motoru se shromažďují v jednom vypouštěcím potrubí (obr. 5b). Kombinovaný vypouštěcí proud proudí přes chladič oleje do nádrže. Doporučuje se instalovat chladič oleje do hydrostatického pohonu o výkonu více než 40 hp.
  Jednou z nejdůležitějších součástí hydrostatické převodovky uzavřeného typu je posilovací čerpadlo. Toto čerpadlo je obvykle zabudováno do hlavního, ale může být instalováno samostatně a sloužit skupině čerpadel.
  Bez ohledu na umístění plní pomocné čerpadlo dvě funkce. Za prvé, zabraňuje kavitaci hlavního čerpadla kompenzací úniků kapaliny čerpadla a motoru. Zadruhé zajišťuje tlak oleje vyžadovaný mechanismy řízení posunu kotouče.
  Na Obr. 5c ukazuje pojistný ventil A, který omezuje tlak pomocného čerpadla, který je obvykle 15-20 bar. Zpětné ventily B a C, instalované proti sobě, zajišťují spojení mezi sacím potrubím plnicího čerpadla a nízkotlakým potrubím.

  

  Rýže. 5

  Další komponenty na straně hydromotoru.

  Typický uzavřený typ GTS by měl také obsahovat dva pojistné ventily (D a E na obr. 5d). Mohou být zabudovány jak do motoru, tak do čerpadla. Tyto ventily plní funkci ochrany systému před přetížením, ke kterému dochází při náhlých změnách zatížení. Tyto ventily také omezují maximální tlak tím, že převádějí průtok z vysokotlakého potrubí do nízkotlakého potrubí, tzn. plní stejnou funkci jako pojistný ventil v otevřených systémech.

  Kromě pojistných ventilů má systém „nebo“ ventil F, který je vždy tlakově spínán tak, že spojuje nízkotlaké potrubí s nízkotlakým pojistným ventilem G. Ventil G směruje přebytečný průtok z posilovacího čerpadla do krytu motoru, který se pak vrací do nádrže odtokovým potrubím a výměníkem tepla. To podporuje intenzivnější výměnu oleje mezi pracovním okruhem a nádrží a efektivněji ochlazuje pracovní kapalinu.

  Řízení kavitace v hydrostatických převodovkách

  Tuhost v GTS závisí na stlačitelnosti kapaliny a vhodnosti komponent systému, konkrétně potrubí a hadic. Účinek těchto komponentů lze přirovnat k účinku odpruženého akumulátoru, pokud by byl připojen k výtlačnému potrubí přes T-kus. Při mírném zatížení se pružina baterie mírně stlačí; při velkém zatížení baterie podléhá výrazně většímu stlačení a obsahuje více tekutiny. Tento dodatečný objem kapaliny musí být dodáván doplňovacím čerpadlem.
  Kritickým faktorem je rychlost nárůstu tlaku v systému. Pokud tlak stoupá příliš rychle, může rychlost růstu objemu na vysokotlaké straně (stlačitelnost toku) překročit kapacitu plnicího čerpadla a v hlavním čerpadle dochází ke kavitaci. Je možné, že konstrukce s variabilními čerpadly a automatickým ovládáním jsou nejvíce náchylné ke kavitaci. Když se v takovém systému objeví kavitace, tlak klesne nebo úplně zmizí. Automatické ovládání se může pokusit reagovat, což má za následek nestabilní systém.
  Matematicky lze rychlost nárůstu tlaku vyjádřit takto:

  dp/dt =B eQ cp/PROTI

  B E – efektivní objemový modul systému, kg/cm2

  V – objem kapaliny na vysokotlaké straně cm3

  Qcp – výkon pomocného čerpadla v cm3/sec

  Předpokládejme, že GTS na Obr. 5 je spojen ocelovou trubkou 0,6 m o průměru 32 mm. Při zanedbání objemů čerpadla a motoru je V asi 480 cm3. Pro olej v ocelových trubkách je efektivní objemový modul pružnosti asi 14060 kg/cm2. Za předpokladu, že doplňovací čerpadlo dodává 2 cm3/s, pak rychlost nárůstu tlaku je:
  dp/dt= 14060 × 2/480
  = 58 kg/cm2/sec.
  Nyní zvažte efekt systému s délkou 6 m hadice s třívodičovým opletem o průměru 32 mm. Výrobce hadice udává údaje B E asi 5 906 kg/cm2.

  Proto:

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

  Z toho vyplývá, že zvýšení výkonu pomocného čerpadla vede ke snížení pravděpodobnosti kavitace. Alternativně, pokud nejsou náhlá zatížení častá, můžete čerpací potrubí doplnit o hydraulický akumulátor. Ve skutečnosti někteří výrobci GTS vyrábějí port pro připojení baterie k obvodu boost.

  Pokud je tuhost GTS nízká a je vybavena automatickým řízením, měla by být převodovka vždy spuštěna s nulovým průtokem čerpadla. Kromě toho musí být omezena rychlost naklápěcího mechanismu kotouče, aby se zabránilo náhlým startům, které zase mohou způsobit tlakové rázy. Někteří výrobci GTS poskytují tlumicí otvory pro účely vyhlazení.

  Tuhost systému a řízení rychlosti tlaku mohou být tedy při určování výkonu posilovacího čerpadla důležitější než pouhé vnitřní netěsnosti čerpadla a motoru.

  ______________________________________

ČERPADLO nastavitelný MOTOR neregulovaný

1 – pojistný ventil napájecího čerpadla; 2 – Zpětný ventil; 3 – doplňovací čerpadlo; 4 – servoválec; 5 - hřídel hydraulického čerpadla;
6 – kolébka; 7 – servoventil; 8 - páka servoventilu; 9- filtr; 10 – nádrž; 11 – výměník tepla; 12 - hřídel hydromotoru; 13 – důraz;
14 – cívka ventilové skříně; 15 – přepouštěcí ventil; 16 – vysokotlaký pojistný ventil.

Hydrostatická převodovka GST

Hydrostatická převodovka GST je určena k přenosu otáčivého pohybu z hnacího motoru na výkonné orgány, např. na podvozky samojízdných vozidel, s plynulou regulací frekvence a směru otáčení, s účinností blízkou jednotě. Hlavní sestavu GTS tvoří nastavitelné axiální pístové hydraulické čerpadlo a nenastavitelný axiální pístový hydromotor. Hřídel čerpadla je mechanicky spojen s výstupním hřídelem hnacího motoru a hřídel motoru s pohonem. Rychlost otáčení výstupního hřídele motoru je úměrná úhlu vychýlení páky ovládacího mechanismu (servoventilu).

Hydraulický převod se ovládá změnou otáček hnacího motoru a změnou polohy rukojeti nebo joysticku připojeného k páce servoventilu čerpadla (mechanicky, hydraulicky nebo elektricky).

Když hnací motor běží a ovládací páka je v neutrálu, hřídel motoru je nehybná. Když se změní poloha rukojeti, hřídel motoru se začne otáčet a dosáhne maximální rychlosti při maximální výchylce rukojeti. Pro zpátečku je nutné vychýlit páku v opačném směru z neutrálu.

Funkční schéma GTS.

Obecně objemový hydraulický pohon na bázi GST obsahuje následující prvky: nastavitelné axiální pístové hydraulické čerpadlo sestavené s podávacím čerpadlem a proporcionálním ovládacím mechanismem, neregulovaný axiální pístový motor smontovaný s ventilovou skříní, jemný filtr s vakuometrem , olejová nádrž na pracovní kapaliny, výměník tepla, potrubí a vysokotlaké hadice (HPH).

Prvky a jednotky GTS lze rozdělit na 4 funkční skupiny:

1. Hlavní okruh hydraulického okruhu GTS. Účelem hlavního okruhu hydraulického okruhu GTS je přenášet tok výkonu z hřídele čerpadla na hřídel motoru. Hlavní okruh zahrnuje dutiny pracovních komor čerpadla a motoru a vysokotlaké a nízkotlaké potrubí, kterými protéká pracovní kapalina. Velikost proudění pracovní kapaliny a jeho směr jsou určeny otáčkami hřídele čerpadla a úhlem vychýlení páky proporcionálního ovládacího mechanismu čerpadla z neutrálu. Když se páka vychýlí z neutrální polohy v jednom nebo druhém směru, působením servoválců se změní úhel sklonu cykliky (kolébky), což určuje směr proudění a způsobí odpovídající změnu pracovního objemu čerpadlo z nuly na aktuální hodnotu při maximální výchylce páky dosáhne pracovní objem čerpadla maximálních významů; Pracovní objem motoru je konstantní a rovný maximálnímu objemu čerpadla.

2. Sací (přívodní) vedení. Účel sacího (odličovacího) vedení:

· - přívod pracovní kapaliny do řídicího vedení;

· - doplnění pracovní kapaliny hlavního okruhu pro kompenzaci netěsností;

· - chlazení pracovní kapaliny hlavního okruhu v důsledku doplňování kapaliny z olejové nádrže procházející výměníkem tepla;

· - zajištění minimálního tlaku v hlavním okruhu v různých režimech;

· - čištění a indikátor znečištění pracovní kapaliny;

· - kompenzace kolísání objemu pracovní tekutiny způsobené změnami teplot.

3. Účel ovládacích linek:

· - přenos tlaku na výkonný servo válec pro otáčení kolébky.

4. Účel odvodnění:

· - odvod netěsností do olejové nádrže;

· - odstranění přebytečné pracovní kapaliny;

· - odvod tepla, odstraňování produktů opotřebení a mazání třecích ploch součástí hydraulických strojů;

· - chlazení pracovní tekutiny ve výměníku tepla.

Činnost objemového hydraulického pohonu je zajištěna automaticky ventily a šoupátky umístěnými v čerpadle, podávacím čerpadle a ventilové skříni motoru.