انتقال هیدرواستاتیک یک درایو هیدرولیک با مدار بسته (بسته) است که شامل یک یا چند پمپ هیدرولیک و موتور هیدرولیک است. طراحی شده برای انتقال انرژی مکانیکی چرخش از شفت موتور به بدنه اجرایی ماشین، با استفاده از یک جریان بدون پله سیال عامل تنظیم شده در اندازه و جهت.

مزیت اصلی گیربکس هیدرواستاتیک توانایی تغییر آرام نسبت دنده در طیف گسترده ای از سرعت ها است که امکان استفاده بسیار بهتر از گشتاور موتور دستگاه را در مقایسه با یک درایو پله ای فراهم می کند. از آنجایی که می توان سرعت خروجی را به صفر رساند، شتاب نرم دستگاه از حالت سکون بدون استفاده از کلاچ امکان پذیر است. سرعت پایین به ویژه برای ماشین های مختلف ساختمانی و کشاورزی مورد نیاز است. حتی یک تغییر قابل توجه در بار روی سرعت خروجی تأثیر نمی گذارد، زیرا در این نوع انتقال لغزش وجود ندارد.

مزیت بزرگ انتقال هیدرواستاتیک سهولت معکوس است که با تغییر ساده در شیب صفحه یا به صورت هیدرولیکی با تغییر جریان سیال کار فراهم می شود. این امکان مانور استثنایی خودرو را فراهم می کند.

مزیت اصلی بعدی ساده شدن سیم کشی مکانیکی اطراف دستگاه است. این به شما امکان می دهد تا از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار شوید، زیرا اغلب، با بار سنگین روی دستگاه، شفت های کاردان مقاومت نمی کنند و مجبور به تعمیر دستگاه هستید. در شرایط شمالی، این حتی بیشتر در دمای پایین رخ می دهد. با ساده‌سازی سیم‌کشی مکانیکی، می‌توان فضایی را برای تجهیزات کمکی آزاد کرد. استفاده از گیربکس هیدرواستاتیک می تواند شفت ها و پل ها را به طور کامل حذف کند و آنها را با واحد پمپاژ و موتورهای هیدرولیک با گیربکس هایی که مستقیماً روی چرخ ها تعبیه شده است جایگزین کند. یا در یک نسخه ساده تر، موتورهای هیدرولیک را می توان در پل تعبیه کرد. معمولاً می توان مرکز ثقل ماشین را پایین آورد و سیستم خنک کننده موتور را منطقی تر قرار داد.

انتقال هیدرواستاتیک به شما این امکان را می دهد که حرکت دستگاه را به آرامی و با دقت فوق العاده تنظیم کنید یا سرعت بدنه های کار را به آرامی تنظیم کنید. استفاده از کنترل الکتریکی متناسب و سیستم های الکترونیکی ویژه امکان دستیابی به بهینه ترین توزیع توان بین درایو و محرک ها، محدود کردن بار موتور و کاهش مصرف سوخت را فراهم می کند. قدرت موتور حتی در کمترین سرعت دستگاه حداکثر استفاده می شود.

نقطه ضعف انتقال هیدرواستاتیک را می توان راندمان پایین تر در مقایسه با انتقال مکانیکی در نظر گرفت. با این حال، در مقایسه با گیربکس های مکانیکی که شامل گیربکس هستند، انتقال هیدرواستاتیک اقتصادی تر و سریعتر است. این به این دلیل اتفاق می افتد که در زمان تعویض دنده دستی، باید پدال گاز را رها کرده و فشار دهید. در این لحظه است که موتور قدرت زیادی صرف می کند و سرعت ماشین به شدت تغییر می کند. همه اینها بر سرعت و مصرف سوخت تأثیر منفی می گذارد. در گیربکس هیدرواستاتیک، این فرآیند روان است و موتور اقتصادی تر کار می کند که دوام کل سیستم را افزایش می دهد.

رایج ترین کاربرد گیربکس هیدرواستاتیک در پیشرانه ماشین های ردیاب است، جایی که درایو هیدرولیک برای انتقال نیروی مکانیکی از موتور محرک به چرخ دنده مسیر، با کنترل جریان پمپ و خروجی نیروی کششی با کنترل موتور هیدرولیک طراحی شده است. .

انتقال هیدرولیک- مجموعه ای از دستگاه های هیدرولیک که به شما امکان می دهد منبع انرژی مکانیکی (موتور) را با محرک های دستگاه (چرخ های ماشین، دوک ماشین و غیره) متصل کنید.. به گیربکس هیدرولیک، انتقال هیدرولیک نیز گفته می شود. به عنوان یک قاعده، در یک انتقال هیدرولیک، انرژی از طریق یک سیال از یک پمپ به یک موتور هیدرولیک (توربین) منتقل می شود.

در ویدئوی ارائه شده از موتور هیدرولیک انتقالی به عنوان لینک خروجی استفاده شده است. گیربکس هیدرواستاتیک از یک موتور هیدرولیک با حرکت چرخشی استفاده می کند، اما اصل کار هنوز بر اساس قانون است. در یک درایو هیدرواستاتیک دوار، سیال کار تامین می شود از پمپ به موتور. در این حالت بسته به حجم کار ماشین های هیدرولیک، گشتاور و فرکانس چرخش شفت ها می تواند تغییر کند. انتقال هیدرولیکتمام مزایای یک درایو هیدرولیک را دارد: قدرت انتقالی بالا، امکان اجرای ضرایب دنده بزرگ، اجرای تنظیم بدون پله، امکان انتقال نیرو به متحرک، عناصر متحرک دستگاه.

روشهای تنظیم در انتقال هیدرواستاتیک

کنترل سرعت شفت خروجی در گیربکس هیدرولیک را می توان با تغییر حجم پمپ کار (کنترل حجمی)، یا با نصب دریچه گاز یا کنترل کننده جریان (کنترل دریچه گاز موازی و متوالی) انجام داد. تصویر یک گیربکس هیدرولیک با کنترل حجم حلقه بسته را نشان می دهد.

گیربکس هیدرولیک حلقه بسته

انتقال هیدرولیک را می توان با توجه به نوع بسته(مدار بسته)، در این حالت هیچ مخزن هیدرولیک متصل به جو در سیستم هیدرولیک وجود ندارد.

در سیستم های هیدرولیک از نوع بسته می توان سرعت چرخش شفت را با تغییر حجم کاری پمپ کنترل کرد. اغلب به عنوان موتور پمپ در انتقال هیدرواستاتیک استفاده می شود.

گیربکس هیدرولیک حلقه باز

باز کنسیستم هیدرولیک متصل به مخزن که با جو ارتباط دارد، یعنی. فشار بالای سطح آزاد سیال عامل در مخزن برابر با فشار اتمسفر است. در گیربکس های هیدرولیک نوع باز، امکان اجرای کنترل حجمی، موازی و ترتیبی دریچه گاز وجود دارد. شکل زیر یک انتقال هیدرواستاتیکی حلقه باز را نشان می دهد.

انتقال هیدرواستاتیک در کجا استفاده می شود؟

گیربکس های هیدرواستاتیک در ماشین ها و مکانیزم هایی استفاده می شود که در آن لازم است انتقال قدرت های بزرگ، ایجاد گشتاور بالا در شفت خروجی، برای انجام کنترل سرعت بدون پله انجام شود.

انتقال هیدرواستاتیک به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرددر موبایل، تجهیزات راهسازی، بیل مکانیکی، بولدوزر، در حمل و نقل ریلی - در لوکوموتیوهای دیزلی و ماشین آلات مسیر.

انتقال هیدرودینامیکی

گیربکس های هیدرودینامیکی نیز از توربین ها برای انتقال نیرو استفاده می کنند. سیال هیدرولیک در گیربکس های هیدرولیک از پمپ دینامیک به توربین تامین می شود. اغلب در انتقال هیدرودینامیکی از پمپ پدال و چرخ های توربین استفاده می شود که مستقیماً در مقابل یکدیگر قرار دارند، به طوری که سیال از چرخ پمپ مستقیماً به چرخ توربین جریان می یابد و خطوط لوله را دور می زند. چنین دستگاه هایی که چرخ های پمپ و توربین را با هم ترکیب می کنند، کوپلینگ سیال و مبدل گشتاور نامیده می شوند که با وجود برخی عناصر مشابه در طراحی، تعدادی تفاوت دارند.

جفت مایع

انتقال هیدرودینامیکی متشکل از پمپ و چرخ توربیننصب شده در یک میل لنگ معمولی نامیده می شود جفت مایع. ممان شافت خروجی کلاچ هیدرولیک برابر با ممان شفت ورودی است، یعنی کلاچ هیدرولیک اجازه تغییر گشتاور را نمی دهد. در یک گیربکس هیدرولیک، قدرت را می توان از طریق یک کلاچ هیدرولیک منتقل کرد، که عملکرد روان، افزایش صاف در گشتاور و کاهش بارهای ضربه را فراهم می کند.

مبدل گشتاور

انتقال هیدرودینامیکی که شامل چرخ های پمپ، توربین و راکتورکه در یک محفظه قرار می گیرد مبدل گشتاور نامیده می شود. با تشکر از راکتور مبدل گشتاوربه شما امکان می دهد گشتاور روی شفت خروجی را تغییر دهید.

انتقال هیدرودینامیک در گیربکس اتوماتیک

معروف ترین نمونه کاربرد انتقال هیدرولیک است گیربکس اتوماتیک ماشین، که در آن کوپلینگ سیال یا مبدل گشتاور قابل نصب است. به دلیل راندمان بالاتر مبدل گشتاور (در مقایسه با کوپلینگ سیال)، روی اکثر خودروهای مدرن با گیربکس اتوماتیک نصب می شود.

گیربکس های هیدرواستاتیک، ساخته شده بر اساس یک مدار هیدرولیک بسته، کاربرد گسترده ای در درایوهای تجهیزات ویژه پیدا کرده اند. اینها عمدتاً ماشین هایی هستند که حرکت در آنها یکی از عملکردهای اصلی است، به عنوان مثال، لودرهای جلو، بولدوزر، بیل مکانیکی، کمباین کشاورزی،
حمل و نقل و دروگرهای چوب.

در سیستم های هیدرولیک این گونه ماشین ها، تنظیم جریان سیال کار در محدوده وسیعی هم توسط پمپ و هم یک موتور هیدرولیک انجام می شود. مدارهای هیدرولیک بسته اغلب برای به حرکت درآوردن بدنه های کاری با حرکت چرخشی استفاده می شوند: میکسرهای بتن، دکل های حفاری، وینچ ها و غیره.

بیایید یک نمودار هیدرولیک ساختاری معمولی ماشین را در نظر بگیریم و کانتور انتقال درایو هیدرواستاتیک را در آن انتخاب کنیم. نسخه‌های زیادی از گیربکس‌های هیدرواستاتیک محصور وجود دارد که در آنها سیستم هیدرولیک شامل یک پمپ جابه‌جایی متغیر، معمولاً یک صفحه swash و یک موتور هیدرولیک با جابجایی متغیر است.

موتورهای هیدرولیک عمدتاً از پیستون شعاعی یا پیستون محوری با بلوک شیبدار سیلندر استفاده می شود. ماشین‌های کوچک اغلب از موتورهای هیدرولیک پیستونی محوری با جابجایی ثابت و ماشین‌های هیدرولیک ژروتور استفاده می‌کنند.

جابجایی پمپ توسط یک سیستم پیلوت هیدرولیک یا الکتروهیدرولیک متناسب یا با کنترل مستقیم سروو کنترل می شود. برای تغییر خودکار پارامترهای موتور هیدرولیک بسته به عملکرد یک بار خارجی در کنترل پمپ
کنترل کننده ها استفاده می شود.

به عنوان مثال، تنظیم کننده قدرت در گیربکس های هیدرواستاتیک به ماشین اجازه می دهد تا در صورت افزایش مقاومت رانندگی، بدون دخالت اپراتور، سرعت دستگاه را کاهش دهد و حتی دستگاه را به طور کامل بدون اجازه توقف موتور متوقف کند.

تنظیم کننده فشار، گشتاور ثابت بدنه کار را در تمام حالت های عملیاتی (به عنوان مثال، نیروی برش یک برش چرخان، مارپیچ، برش دکل حفاری و غیره) فراهم می کند. در هر مرحله کنترل پمپ و موتور هیدرولیک، فشار پایلوت از 2.0-3.0 مگاپاسکال (20-30 بار) تجاوز نمی کند.

برنج. 1. طرح معمولی انتقال هیدرواستاتیک تجهیزات ویژه

روی انجیر شکل 1 یک نمودار رایج از انتقال درایو هیدرواستاتیک برای یک ماشین را نشان می دهد. سیستم هیدرولیک پایلوت (سیستم کنترل پمپ) شامل یک شیر متناسب است که توسط پدال گاز کنترل می شود. در واقع این یک شیر کاهش فشار مکانیکی کنترل شده است.

انرژی آن توسط پمپ کمکی سیستم پر کردن نشتی (آرایش) تامین می شود. بسته به درجه فرورفتگی روی پدال، شیر تناسبی مقدار جریان پیلوت ورودی به سیلندر (در طراحی واقعی، پیستون) را برای کنترل شیب واشر تنظیم می کند.

فشار پیلوت بر مقاومت فنر سیلندر غلبه می کند و واشر را می چرخاند و جابجایی پمپ را تغییر می دهد. بنابراین اپراتور سرعت ماشین را تغییر می دهد. معکوس شدن جریان نیرو در سیستم هیدرولیک، به عنوان مثال. تغییر جهت حرکت دستگاه توسط شیر برقی "A" انجام می شود.

شیر برقی "B" تنظیم کننده موتور هیدرولیک را کنترل می کند که حداکثر یا حداقل جابجایی موتور را تنظیم می کند. در حالت حمل و نقل دستگاه، حداقل حجم کار موتور هیدرولیک تنظیم می شود که به لطف آن حداکثر سرعت شفت را ایجاد می کند.

در طول دوره ای که ماشین عملیات فن آوری قدرت را انجام می دهد، حداکثر حجم کار موتور هیدرولیک تنظیم می شود. در این حالت، حداکثر گشتاور را در حداقل سرعت شفت ایجاد می کند.

پس از رسیدن به سطح حداکثر فشار در مدار قدرت 28.5 مگاپاسکال، آبشار کنترل به طور خودکار زاویه واشر را تا 0 درجه کاهش می دهد و پمپ و کل سیستم هیدرولیک را از اضافه بار محافظت می کند. بسیاری از ماشین های متحرک با انتقال هیدرواستاتیک مشمول الزامات سختگیرانه هستند.

آنها باید سرعت بالایی (تا 40 کیلومتر در ساعت) در حالت حمل و نقل داشته باشند و در هنگام انجام عملیات فن آوری قدرت بر نیروهای مقاومت بزرگ غلبه کنند. حداکثر کشش را ایجاد کنید. به عنوان مثال می توان به لودر چرخ، ماشین آلات کشاورزی و جنگلی اشاره کرد.

گیربکس های هیدرواستاتیک مسافرتی این ماشین ها از موتورهای شیب قابل تنظیم استفاده می کنند. به عنوان یک قاعده، این مقررات رله است، یعنی. دو موقعیت را فراهم می کند: حداکثر یا حداقل جابجایی موتور هیدرولیک.

با این حال، انتقال هیدرواستاتیکی وجود دارد که نیاز به کنترل متناسب جابجایی موتور هیدرولیک دارد. در حداکثر جابجایی، گشتاور در فشار بالا در سیستم هیدرولیک ایجاد می شود.

برنج. 2. طرح عمل نیروها در موتور هیدرولیک در حداکثر حجم کار

روی انجیر شکل 2 نموداری از عملکرد نیروها در موتور هیدرولیک در حداکثر جابجایی را نشان می دهد. نیروی هیدرولیک Fg به Fo محوری و Fр شعاعی تجزیه می شود. نیروی شعاعی Fr یک گشتاور ایجاد می کند.

بنابراین، هرچه زاویه α (زاویه شیب بلوک سیلندر) بزرگتر باشد، نیروی Fp (گشتاور) بیشتر می شود. بازوی عمل نیروی Fp برابر با فاصله از محور چرخش شفت تا نقطه تماس پیستون در قفس موتور هیدرولیک ثابت می ماند.

برنج. 3. طرح عمل نیروها در موتور هیدرولیک هنگام حرکت به حداقل حجم کار

هنگامی که زاویه شیب بلوک سیلندر کاهش می یابد (زاویه α)، به عنوان مثال. حجم کار موتور هیدرولیک به حداقل مقدار خود یعنی نیروی Fp میل می کند و در نتیجه گشتاور روی شفت موتور هیدرولیک نیز کاهش می یابد. نمودار عمل نیروها در این مورد در شکل نشان داده شده است. 3.

ماهیت تغییر گشتاور از مقایسه نمودارهای برداری برای هر زاویه شیب بلوک سیلندر موتور هیدرولیک به وضوح قابل مشاهده است. چنین کنترلی از حجم کار یک موتور هیدرولیک به طور گسترده ای در درایوهای هیدرولیک ماشین آلات و تجهیزات مختلف استفاده می شود.

برنج. 4. طرح کنترل معمولی موتور هیدرولیک وینچ قدرت

روی انجیر شکل 4 نمودار کنترل موتور هیدرولیک وینچ معمولی قدرت را نشان می دهد. در اینجا کانال های A و B پورت های کاری موتور هیدرولیک هستند.

بسته به جهت حرکت جریان قدرت سیال کار، چرخش مستقیم یا معکوس را فراهم می کنند. در موقعیت نشان داده شده، موتور هیدرولیک حداکثر جابجایی را دارد. حجم کار موتور هیدرولیک با اعمال سیگنال کنترل به پورت X آن تغییر می کند.

جریان پیلوت سیال کار، با عبور از قرقره کنترل، بر روی پیستون جابجایی بلوک سیلندر عمل می کند، که با چرخش با سرعت بالا، به سرعت جابجایی موتور هیدرولیک را تغییر می دهد.

برنج. 5. ویژگی های کنترل موتور هیدرولیک

در نمودار در شکل. 5 مشخصه کنترل موتور هیدرولیک را نشان می دهد، از نظر ماهیت تابع معکوس خطی است. اغلب در ماشین های پیچیده از مدارهای هیدرولیکی مجزا برای به حرکت درآوردن بدنه های کار استفاده می شود.

در عین حال، برخی از آنها طبق یک مدار هیدرولیک باز ساخته می شوند، برخی دیگر نیاز به استفاده از انتقال هیدرواستاتیک دارند. به عنوان مثال یک بیل مکانیکی تک سطلی تمام گردان است. در آن چرخش میز گردان و حرکت دستگاه توسط موتورهای هیدرولیک با
گروه دریچه

از نظر ساختاری، جعبه شیر مستقیماً روی موتور هیدرولیک نصب می شود. منبع تغذیه مدار انتقال هیدرواستاتیک از پمپ هیدرولیک که طبق مدار هیدرولیک باز کار می کند با استفاده از توزیع کننده هیدرولیک انجام می شود.

برنج. 6. نمودار مدار انتقال هیدرواستاتیک، تغذیه شده از یک سیستم هیدرولیک باز

این جریان قدرت سیال کار را به مدار انتقال هیدرواستاتیک در جهت جلو یا معکوس فراهم می کند. نمودار چنین مدار هیدرولیکی در شکل 6 نشان داده شده است.

در اینجا، تغییر در حجم کار موتور هیدرولیک توسط یک پیستون کنترل شده توسط یک قرقره پیلوت انجام می شود. قرقره خلبان می تواند هم توسط یک سیگنال کنترل خارجی که از طریق کانال X ارسال می شود و هم یک سیگنال کنترل داخلی از شیر انتخابی "OR" عمل کند.

به محض اینکه جریان برق سیال کار به خط فشار مدار هیدرولیک می رسد، شیر انتخابی "OR" دسترسی به سیگنال کنترل را به صفحه انتهایی قرقره پیلوت باز می کند و با باز کردن پنجره های کار، یک مسیر را هدایت می کند. بخشی از سیال به پیستون محرک بلوک سیلندر.

بسته به میزان فشار در خط تخلیه، جابجایی موتور هیدرولیک از موقعیت عادی خود به سمت کاهش (سرعت زیاد / گشتاور کم) یا افزایش (سرعت پایین / گشتاور زیاد) تغییر می کند. به این ترتیب مدیریت
جنبش.

اگر قرقره توزیع کننده هیدرولیک قدرت به سمت مخالف حرکت کرده باشد، جهت حرکت جریان برق تغییر می کند. شیر انتخابی OR به موقعیت دیگری حرکت می کند و سیگنال کنترلی را از خط دیگر مدار هیدرولیک به قرقره پیلوت می فرستد. تنظیم موتور هیدرولیک نیز به روشی مشابه انجام خواهد شد.

علاوه بر اجزای کنترل، این مدار هیدرولیک شامل دو دریچه ترکیبی (ضد کاویتاسیون و ضد شوک) است که برای فشار حداکثر 28.0 مگاپاسکال تنظیم شده اند و یک سیستم تهویه سیال کار طراحی شده برای خنک کردن اجباری آن.

اصل عملکرد انتقال هیدرواستاتیک (HST) ساده است: یک پمپ متصل به محرک اصلی جریانی را برای به حرکت درآوردن یک موتور هیدرولیک که به بار متصل است ایجاد می کند. اگر حجم پمپ و موتور ثابت باشد، HTS به سادگی به عنوان یک جعبه دنده برای انتقال نیرو از محرک اصلی به بار عمل می کند. با این حال، اکثر گیربکس های هیدرواستاتیک از پمپ های جابجایی متغیر یا موتورهای جابجایی متغیر یا هر دو استفاده می کنند تا بتوان سرعت، گشتاور یا قدرت را تنظیم کرد.

بسته به پیکربندی، گیربکس هیدرواستاتیک می تواند بار را در دو جهت (جلو و عقب) با تغییر سرعت بدون پله بین دو حداکثر در سرعت بهینه ثابت محرک اصلی کنترل کند.

GTS مزایای مهم زیادی را نسبت به سایر اشکال انتقال نیرو ارائه می دهد.

بسته به پیکربندی، انتقال هیدرواستاتیک دارای مزایای زیر است:

• انتقال قدرت بالا در ابعاد کوچک
  • اینرسی کوچک
  • در طیف گسترده ای از نسبت های گشتاور به سرعت به طور موثر کار می کند
  • کنترل سرعت (حتی هنگام معکوس کردن) را بدون توجه به بار، در محدوده طراحی حفظ می کند
  • سرعت تنظیم شده را تحت بارهای عبوری و ترمز به طور دقیق حفظ می کند
  • می تواند نیرو را از یک موتور اصلی به مکان های مختلف منتقل کند، حتی اگر موقعیت و جهت آنها تغییر کند
  • می تواند بار کامل را بدون آسیب و با اتلاف انرژی کم تحمل کند.
  • سرعت صفر بدون مسدود کردن اضافی
  • نسبت به گیربکس دستی یا الکترومکانیکی پاسخ سریع تری را ارائه می دهد.
  دو نوع ساختاری انتقال هیدرواستاتیک وجود دارد: یکپارچه و جداگانه. نوع جداگانه بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا به شما امکان می دهد قدرت را در فواصل طولانی و به مکان های صعب العبور منتقل کنید. در این نوع پمپ به پرایم موور، موتور به بار وصل می شود و خود پمپ و موتور توسط لوله ها یا شیلنگ های فشار قوی به هم متصل می شوند. 2.
  

  

  شکل 2
  هر وظیفه ای که باشد، گیربکس های هیدرواستاتیک باید برای تطابق بهینه بین موتور و بار طراحی شوند. این به موتور اجازه می دهد تا با کارآمدترین سرعت کار کند و GTS با شرایط عملیاتی مطابقت داشته باشد. هرچه تطابق بهتر بین ویژگی های ورودی و خروجی باشد، کل سیستم کارآمدتر است.

  در نهایت، یک سیستم هیدرواستاتیک باید برای ایجاد تعادل بین کارایی و بهره وری طراحی شود. ماشینی که برای حداکثر کارایی (بازده بالا) طراحی شده است، تمایل به پاسخ کندی دارد که بهره وری را کاهش می دهد. از سوی دیگر، دستگاهی با پاسخ سریع معمولاً بازده کمتری دارد، زیرا ذخیره توان در هر زمان در دسترس است، حتی زمانی که نیاز فوری به کار وجود ندارد.

  چهار نوع عملکردی انتقال هیدرواستاتیک.

  انواع عملکردی HTS در ترکیب پمپ و موتور قابل تنظیم یا تنظیم نشده متفاوت است که عملکرد آنها را تعیین می کند.
  ساده ترین شکل انتقال هیدرواستاتیک از پمپ و موتور با جابجایی ثابت استفاده می کند (شکل 3a). اگرچه این GTS ارزان است اما به دلیل راندمان پایین از آن استفاده نمی شود. از آنجایی که جابجایی پمپ ثابت است، باید برای به حرکت درآوردن موتور در حداکثر سرعت تنظیم شده در بار کامل محاسبه شود. هنگامی که حداکثر سرعت مورد نیاز نیست، مقداری از سیال کاری پمپ از شیر تخلیه عبور می کند و انرژی را به گرما تبدیل می کند.

  

  شکل 3

  استفاده از یک پمپ جابجایی متغیر و یک موتور جابجایی ثابت در یک انتقال هیدرواستاتیک می تواند انتقال گشتاور ثابت را فراهم کند (شکل 3b). گشتاور خروجی در هر سرعتی ثابت است زیرا فقط به فشار سیال و جابجایی موتور بستگی دارد. افزایش یا کاهش جریان پمپ باعث افزایش یا کاهش سرعت موتور هیدرولیک و در نتیجه قدرت محرکه می شود، در حالی که گشتاور ثابت می ماند.

  یک HTS با یک پمپ جابجایی ثابت و یک موتور هیدرولیک متغیر، انتقال توان ثابت را فراهم می کند (شکل 3c). از آنجایی که مقدار جریان ورودی به موتور هیدرولیک ثابت است و حجم موتور هیدرولیک برای حفظ سرعت و گشتاور تغییر می کند، توان ارسالی ثابت است. کاهش حجم موتور هیدرولیک باعث افزایش سرعت چرخش، اما کاهش گشتاور و بالعکس می شود.

  همه کاره ترین انتقال هیدرواستاتیک ترکیبی از یک پمپ جابجایی متغیر و یک موتور هیدرولیک با جابجایی متغیر است (شکل 3d). از نظر تئوری، این مدار نسبت های بی نهایت گشتاور و سرعت به توان را ارائه می دهد. با موتور هیدرولیک در حداکثر حجم، با تغییر قدرت پمپ، به طور مستقیم سرعت و قدرت را در حالی که گشتاور ثابت می ماند، تنظیم کنید. کاهش حجم موتور هیدرولیک در جریان کامل پمپ، سرعت موتور را به حداکثر افزایش می دهد. گشتاور با سرعت معکوس تغییر می کند، قدرت ثابت می ماند.

  منحنی ها در شکل سه بعدی دو محدوده تنظیم را نشان می دهد. در محدوده 1، حجم موتور هیدرولیک به حداکثر تنظیم می شود. حجم پمپ از صفر به حداکثر افزایش می یابد. با افزایش حجم پمپ، گشتاور ثابت می ماند، اما قدرت و سرعت افزایش می یابد.

  باند 2 زمانی شروع می شود که پمپ به حداکثر جابجایی خود می رسد، که در حالی که جابجایی موتور کاهش می یابد، ثابت نگه داشته می شود. در این محدوده، گشتاور با افزایش سرعت کاهش می یابد، اما قدرت ثابت می ماند. (از نظر تئوری، سرعت یک موتور هیدرولیک را می توان تا بی نهایت افزایش داد، اما از نقطه نظر عملی، توسط دینامیک محدود می شود.)

  مثال کاربردی

  فرض کنید که گشتاور موتور هیدرولیک 50 نیوتن متر در 900 دور در دقیقه با HTS جابجایی ثابت به دست می آید.

  توان مورد نیاز از موارد زیر تعیین می شود:
  P = T × N / 9550

  جایی که:
  P - قدرت در کیلووات
  T - گشتاور N * m،
  N سرعت چرخش بر حسب دور در دقیقه است.

  بنابراین، P \u003d 50 * 900 / 9550 \u003d 4.7 کیلو وات

  اگر پمپی با فشار اسمی بگیریم

  100 بار، سپس می توانیم جریان را محاسبه کنیم:

  جایی که:
  Q - جریان در لیتر در دقیقه
  p - فشار بر حسب بار

  از این رو:

  Q= 600*4.7/100=28 لیتر در دقیقه.

  سپس یک موتور هیدرولیک با حجم 31 سانتی متر مکعب انتخاب می کنیم که با این سرعت سرعت تقریبی 900 دور در دقیقه را فراهم می کند.

  ما طبق فرمول گشتاور موتور هیدرولیک را بررسی می کنیم.pl?act=PRODUCT&id=495
  
  

  

  
  شکل 3 ویژگی های قدرت/گشتاور/سرعت پمپ و موتور را نشان می دهد، با فرض اینکه پمپ با سرعت جریان ثابت کار می کند.

  جریان پمپ در سرعت نامی حداکثر است و پمپ تمام روغن را با سرعت ثابت دومی به موتور هیدرولیک می رساند. اما اینرسی بار باعث می شود که شتاب آنی به حداکثر سرعت غیرممکن شود، به طوری که بخشی از جریان پمپ از طریق شیر تخلیه تخلیه می شود. (شکل 3a تلفات توان را در حین شتاب نشان می دهد.) با افزایش سرعت موتور، جریان بیشتری از پمپ وارد موتور می شود و روغن کمتری از شیر کمکی خارج می شود. در سرعت نامی، تمام روغن از موتور عبور می کند.

  گشتاور ثابت است، زیرا با تنظیم سوپاپ اطمینان تعیین می شود که تغییر نمی کند. تلفات برق در سوپاپ ایمنی تفاوت در توان تولید شده توسط پمپ و توانی است که به موتور هیدرولیک می رسد.

  ناحیه زیر این منحنی نشان دهنده قدرت از دست رفته هنگام شروع یا پایان حرکت است. همچنین راندمان پایینی را برای هر سرعت عملیاتی زیر حداکثر نشان می دهد. گیربکس های هیدرواستاتیک با جابجایی ثابت در درایوهایی که نیاز به استارت و توقف مکرر دارند یا در جاهایی که اغلب به گشتاور کامل نیاز نیست توصیه نمی شود.

  نسبت گشتاور/سرعت

  از نظر تئوری، حداکثر توان منتقل شده توسط یک انتقال هیدرواستاتیک توسط جریان و فشار تعیین می شود.

  با این حال، در گیربکس هایی با توان خروجی ثابت (پمپ غیر متغیر و موتور با جابجایی متغیر)، توان نظری بر نسبت گشتاور/سرعت تقسیم می شود که توان خروجی را تعیین می کند. بالاترین توان انتقال با حداقل نرخ خروجی تعیین می شود که در آن این توان باید منتقل شود.

  

  شکل 4

  به عنوان مثال، اگر حداقل سرعتی که با نقطه A در منحنی توان در شکل 1 نشان داده شده است. 4 نصف حداکثر توان است (و ممان نیرو حداکثر است)، سپس نسبت گشتاور - سرعت 2: 1 است. حداکثر توان قابل انتقال نصف حداکثر تئوری است.

  در کمتر از نصف حداکثر سرعت، گشتاور ثابت می ماند (در حداکثر مقدار خود)، اما قدرت به نسبت سرعت کاهش می یابد. سرعت در نقطه A سرعت بحرانی است و توسط دینامیک اجزای انتقال هیدرواستاتیک تعیین می شود. در زیر سرعت بحرانی، توان به صورت خطی (با گشتاور ثابت) در دور صفر در دقیقه به صفر کاهش می یابد. بالاتر از سرعت بحرانی، گشتاور با افزایش سرعت کاهش می یابد و قدرت ثابتی را ارائه می دهد.

  طراحی یک انتقال هیدرواستاتیک بسته
  
  در توصیف انتقال هیدرواستاتیک بسته در شکل. 3 ما فقط روی پارامترها تمرکز کردیم. در عمل، توابع اضافی باید در GTS پیش بینی شود.

  اجزای اضافی در سمت پمپ.

  به عنوان مثال، گشتاور ثابت HTS را در نظر بگیرید که بیشتر در سیستم های فرمان برق با یک پمپ متغیر و یک موتور هیدرولیک غیر متغیر استفاده می شود (شکل 5a). از آنجایی که مدار بسته است، نشتی از پمپ و موتور در یک خط تخلیه جمع آوری می شود (شکل 5b). جریان تخلیه ترکیبی از طریق خنک کننده روغن به مخزن جریان می یابد. یک کولر روغن در درایو هیدرواستاتیک توصیه می شود با قدرت بیش از 40 اسب بخار نصب شود.
  یکی از مهمترین اجزای انتقال هیدرواستاتیک بسته بوست پمپ است. این پمپ معمولاً در پمپ اصلی تعبیه می شود، اما می توان آن را به صورت جداگانه نصب کرد و به گروهی از پمپ ها خدمات رسانی کرد.
  صرف نظر از مکان، بوستر پمپ دو عملکرد را انجام می دهد. ابتدا با جبران نشتی پمپ و سیال موتور از کاویتاسیون پمپ اصلی جلوگیری می کند. ثانیاً، فشار روغن مورد نیاز مکانیسم های کنترل جابجایی دیسک را فراهم می کند.
  روی انجیر 5c شیر تسکین A را نشان می دهد که فشار پمپ تقویت کننده را که معمولاً 15-20 بار است، محدود می کند. شیرهای بازرسی B و C که در مقابل یکدیگر نصب شده اند، اتصالی را بین خط مکش پمپ آرایش و خط فشار کم ایجاد می کنند.

  

  برنج. 5

  اجزای اضافی در سمت موتور هیدرولیک.

  یک HTS نوع بسته معمولی باید شامل دو شیر اطمینان نیز باشد (D و E در شکل 5d). آنها را می توان هم در موتور و هم در پمپ تعبیه کرد. این شیرها وظیفه محافظت از سیستم را در برابر بار اضافی که در طول تغییرات ناگهانی بار رخ می دهد، انجام می دهند. این شیرها همچنین با منحرف کردن جریان از خط فشار قوی به خط فشار پایین، حداکثر فشار را محدود می کنند. همان عملکرد سوپاپ اطمینان را در سیستم های باز انجام می دهد.

  علاوه بر شیرهای اطمینان، سیستم دارای یک شیر F "یا" است که همیشه فشار سوئیچ می شود تا خط فشار ضعیف را به شیر اطمینان فشار ضعیف G متصل کند. شیر G جریان اضافی پمپ پرایمینگ را به محفظه موتور هدایت می کند و سپس این جریان از طریق خط تخلیه و مبدل حرارتی به مخزن باز می گردد. این به تبادل شدید روغن بین مدار کار و مخزن کمک می کند و سیال کار را به طور موثرتری خنک می کند.

  کنترل کاویتاسیون در انتقال هیدرواستاتیک

  سفتی در GTS به تراکم پذیری سیال و مناسب بودن سیستم اجزاء یعنی لوله ها و شیلنگ ها بستگی دارد. اثر این اجزا را می توان با اثر یک آکومولاتور فنری مقایسه کرد اگر از طریق سه راهی به خط تخلیه متصل شود. با یک بار سبک، فنر باتری کمی فشرده می شود. تحت بارهای سنگین، باتری به میزان قابل توجهی تحت فشار بیشتری قرار می گیرد و حاوی مایع بیشتری است. این حجم اضافی مایع باید توسط بوست پمپ تامین شود.
  عامل مهم میزان افزایش فشار در سیستم است. اگر فشار خیلی سریع افزایش یابد، سرعت رشد حجم جانبی بالا (تراکم پذیری جریان) می تواند از ظرفیت پمپ شارژ بیشتر شود و حفره در پمپ اصلی رخ می دهد. این امکان وجود دارد که سیستم های دارای پمپ های متغیر و کنترل اتوماتیک بیشترین حساسیت را نسبت به کاویتاسیون داشته باشند. هنگامی که کاویتاسیون در چنین سیستمی رخ می دهد، فشار کاهش می یابد یا به طور کلی ناپدید می شود. کنترل‌های خودکار ممکن است سعی کنند پاسخ دهند و در نتیجه یک سیستم ناپایدار ایجاد شود.
  از نظر ریاضی، نرخ افزایش فشار را می توان به صورت زیر بیان کرد:

  dp/dt =بودنQcp/V

  ب ه – مدول حجم موثر سیستم، kg/cm2

  V حجم مایع در سمت فشار بالا cm3 است

  Qcp - عملکرد بوستر پمپ در cm3 / s

  اجازه دهید فرض کنیم که HTS در شکل. 5 با لوله فولادی 0.6 متر، قطر 32 میلی متر متصل می شود. بدون توجه به حجم پمپ و موتور، V حدود 480 سانتی متر مکعب است. برای روغن در لوله فولادی، مدول حجیم موثر حدود 14060 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است. با فرض اینکه بوست پمپ 2 سانتی متر مکعب بر ثانیه می دهد، نرخ افزایش فشار برابر است با:
  dp/dt= 14060 × 2/480
  = 58 کیلوگرم بر سانتی متر مربع در ثانیه
  اکنون اثر یک سیستم با 6 متر شیلنگ سه سیم بافته 32 میلی متری را در نظر بگیرید. سازنده شیلنگ داده های B را می دهد ه حدود 5906 کیلوگرم بر سانتی متر مربع

  از این رو:

  dp/dt\u003d 5906 × 2 / 4800 \u003d 2.4 کیلوگرم / سانتی‌متر مربع / ثانیه.

  از این نتیجه می شود که افزایش عملکرد بوست پمپ منجر به کاهش احتمال کاویتاسیون می شود. به عنوان یک جایگزین، اگر بارهای ناگهانی مکرر نباشد، می توان یک باتری هیدرولیک به خط سوآپ اضافه کرد. در واقع، برخی از تولیدکنندگان GTS یک پورت برای اتصال باتری به مدار تعویض می‌سازند.

  اگر سفتی GTS کم باشد و مجهز به کنترل خودکار باشد، انتقال باید همیشه با دبی پمپ صفر شروع شود. علاوه بر این، سرعت مکانیزم شیب دیسک باید محدود شود تا از شروع ناگهانی جلوگیری شود که به نوبه خود می تواند باعث افزایش فشار شود. برخی از تولید کنندگان GTS سوراخ های میرایی را برای اهداف صاف کردن ارائه می دهند.

  بنابراین، سختی سیستم و نرخ کنترل تجمع ممکن است در تعیین عملکرد پمپ پرایمینگ از نشتی‌های پمپ داخلی و موتور مهم‌تر باشد.

  ______________________________________

PUMP قابل تنظیم موتور ثابت

1 – دریچه ایمنی بوستر پمپ؛ 2 – شیر چک؛ 3 - بوست پمپ 4 - سیلندر سرو; 5 - شفت پمپ هیدرولیک؛
6 - گهواره; 7 - شیر سروو; 8 - اهرم سوپاپ سروو؛ 9- فیلتر; 10 - مخزن؛ 11 - مبدل حرارتی؛ 12 - شفت موتور هیدرولیک؛ 13 - تاکید;
14 – قرقره جعبه سوپاپ; 15 – شیر سرریز؛ 16 – شیر ایمنی فشار بالا

گیربکس هیدرواستاتیک GTS

گیربکس هیدرواستاتیک HST برای انتقال حرکت چرخشی از موتور محرک به دستگاه های اجرایی، به عنوان مثال، به شاسی ماشین های خودکششی، با تنظیم بدون پله فرکانس و جهت چرخش، با راندمان نزدیک به یکپارچگی طراحی شده است. مجموعه اصلی GST از یک پمپ هیدرولیک پیستونی محوری قابل تنظیم و یک موتور هیدرولیک پیستون محوری تنظیم نشده تشکیل شده است. شفت پمپ به طور مکانیکی به شفت خروجی موتور محرک و شفت موتور - به محرک متصل می شود. سرعت شفت خروجی موتور متناسب با زاویه انحراف اهرم مکانیزم کنترل (دریچه سروو) است.

انتقال هیدرولیک با تغییر سرعت موتور محرک و تغییر موقعیت دسته یا جوی استیک مربوط به اهرم شیر سروو پمپ (به صورت مکانیکی، هیدرولیکی یا الکتریکی) کنترل می شود.

هنگامی که موتور محرک در حال کار است و دسته کنترل در وضعیت خنثی قرار دارد، شفت موتور ثابت است. هنگامی که موقعیت دسته تغییر می کند، شفت موتور شروع به چرخش می کند و در حداکثر انحراف دسته به حداکثر سرعت می رسد. برای معکوس کردن، اهرم باید از حالت خنثی فاصله بگیرد.

نمودار عملکردی GTS.

به طور کلی، یک درایو هیدرولیک حجمی مبتنی بر HST شامل عناصر زیر است: یک مجموعه پمپ هیدرولیک پیستونی محوری قابل تنظیم با یک پمپ آرایشی و یک مکانیسم کنترل متناسب، یک مجموعه موتور پیستون محوری تنظیم نشده با یک جعبه سوپاپ، یک فیلتر خوب با یک گیج خلاء، مخزن روغن برای مایعات کار، مبدل حرارتی، خطوط لوله و شیلنگ های فشار قوی (HPR).

عناصر و گره های GTS را می توان به دو دسته تقسیم کرد 4 گروه های عاملی:

1. مدار اصلی مدار هیدرولیک HTS. هدف از مدار اصلی مدار هیدرولیک HTS انتقال جریان برق از شفت پمپ به شفت موتور می باشد. مدار اصلی شامل حفره های محفظه کار پمپ و موتور و خطوط فشار قوی و کم با سیال کاری است که در آنها جریان دارد. مقدار جریان سیال کار، جهت آن توسط چرخش های محور پمپ و زاویه انحراف اهرم مکانیسم کنترل متناسب پمپ از خنثی تعیین می شود. هنگامی که اهرم از موقعیت خنثی در یک جهت یا جهت دیگر منحرف می شود، تحت عمل سیلندرهای سرو، زاویه شیب صفحه swash (گهواره) تغییر می کند که جهت جریان را تعیین می کند و باعث تغییر متناظر در حجم کار می شود. پمپ از صفر به مقدار فعلی، با حداکثر انحراف اهرم، حجم کار پمپ به حداکثر مقادیر خود می رسد. حجم کار موتور ثابت و برابر با حداکثر حجم پمپ است.

2. خط مکش (خوراک). تعیین خط مکش (خوراک):

· - تامین مایع کار به خط کنترل؛

· - پر کردن سیال کار مدار اصلی برای جبران نشتی؛

· - خنک شدن سیال کار مدار اصلی به دلیل پر شدن مایع از مخزن روغن که از مبدل حرارتی عبور کرده است.

· - اطمینان از حداقل فشار در مدار اصلی در حالت های مختلف.

· - تمیز کردن و نشانگر آلودگی سیال کار.

· - جبران نوسانات حجم سیال عامل ناشی از تغییرات دما.

3. هدف از خطوط کنترل:

· - انتقال فشار به سرو سیلندر اجرایی چرخش گهواره.

4. هدف از زهکشی:

· - حذف نشت به مخزن روغن؛

· - حذف مایع کار اضافی؛

· - حذف حرارت، حذف محصولات سایش و روانکاری سطوح اصطکاک قطعات ماشین های هیدرولیک؛

· - خنک شدن سیال کار در مبدل حرارتی.

عملکرد درایو هیدرولیک حجمی به طور خودکار توسط سوپاپ ها و قرقره های موجود در پمپ، بوست پمپ، جعبه موتور سوپاپ ارائه می شود.