ТРАНСМИССИИ МИНИ-ТРАКТОРОВ. Гидрообъемные трансмиссии
Рассмотренные конструкции трансмиссий мини-тракторов предусматривают ступенчатое изменение их скорости движения и тягового усилия. Для более полного использования тяговых возможностей, особенно микротракторов и микропогрузчиков, большой интерес представляет применение бесступенчатых передач и, в первую очередь гидрообъемных трансмиссий. Такие трансмиссии имеют следующие преимущества [6]:
1) высокую компактность при небольшой массе и габаритных размерах, что объясняется полным отсутствием или применением меньшего числа валов, шестерен, муфт и других механических элементов. По массе, приходящейся на единицу мощности, гидравлическая трансмиссия мини-трактора соизмерима, а при высоких рабочих давлениях превосходит механическую ступенчатую трансмиссию (по данным работы [3], 8-10 кг/кВт для механической ступенчатой и 6-10 кг/кВт для гидравлической трансмиссии мини-тракторов);
2) возможность реализации больших передаточных чисел при объемном регулировании;
3) малую инерционность, обеспечивающую хорошие динамические свойства машин; включение и реверсирование рабочих органов может осуществляться на доли секунды, что приводит к повышению производительности сельскохозяйственного агрегата;
4) бесступенчатое регулирование скорости движения и простую автоматизацию управления, что улучшает условия труда водителя;
5) независимое расположение агрегатов трансмиссии, позволяющее наиболее целесообразно разместить их на машине: мини-трактор с гидравлической трансмиссией может быть скомпонован наиболее рационально с точки зрения его функционального назначения;
6) высокие защитные свойства трансмиссии, т. е. на-дежное предохранение от перегрузок основного двигателя и системы привода рабочих органов благодаря установке предохранительных и переливных клапанов.
Недостатками гидробъемной трансмиссии являются: меньший, чем у механической трансмиссии, коэффициент полезного действия; более высокая стоимость и необходимость использовать качественные рабочие жидкости с высокой степенью чистоты. Однако применение унифицированных сборочных единиц (насосов, гидромоторов, гидроцилиндров и т. д.), организация их массового про-изводства с использованием современной автоматизированной технологии позволяют снизить себестоимость гидрообъемной трансмиссии.
Поэтому сейчас увеличивается переход на массовый выпуск тракторов с гидрообъемной трансмиссией, и прежде всего садово-огородных, предназначенных для работы с активными рабочими органами сельскохозяйственных машин. В трансмиссиях микротракторов уже более 15 лет используются как простейшие схемы гидрообъемных трансмиссий с нерегулируемыми гидромашинами и дроссельным регулированием скорости, так и современные передачи с объемным регулированием.
Примером простейшей гидропередачи служит трансмиссия микротрактора «Кейс» схема компоновки которой на машине показана на рис. 2.13. Насос 5 шестеренного типа с постоянным рабочим объемом (нерегулируемый подачей) крепится непосредственно к дизелю микротрактора. В качестве гидромотора 3, куда устремляется через клапанно-распределительное регулирующее устройство 10 нагнетаемый насосом 5 поток масла, используется одновинтовая (роторная) гидромашина оригинальной конструкции. Винтовые гидромашины выгодно отличаются от зубчатых тем, что обеспечивают почти полное отсутствие пульсации гидравлического потока, имеют малые размеры при больших подачах, а кроме того, бесшумны в работе.
Винтовые гидромоторы при небольших размерах способны раз-вивать большие вращающие моменты на малых скоростях вращения и высокие скорости при малых нагрузках. Однако широкого применения винтовые гидромашины в на-стоящее время не имеют из-за низкого КПД и вы-соких требований к точ-ности изготовления.
Гидромотор 3 крепится через двухступенчатую коробку передач 2 к заднему мосту / микротрактора. Коробка передач обеспечивает два режима движения машины: транспортный и рабочий. Внутри каждого из режимов скорость микротрактора бесступенчато изменяется от О до максимума при помощи рычага 4, который служит также для реверсирования машины. При перемещении рычага 4 из нейтрального положения от себя микротрактор увеличивает скорость, двигаясь вперед, при повороте в обратном направлении обеспечивается движение задним ходом.
При нейтральном положении рычага 4 масло не поступает в трубопроводы, а следовательно, в гидромотор 3. Масло направляется от регулирующего устройства 10 непосредственно в трубопровод 8 и далее в масляный радиатор 7, масляный бак 6 с фильтром, а затем по трубопроводу 9 возвращается в насос 5. При нейтральном положении рычага 4 ведущие колеса 12 микротрактора не вращаются, так как гидромотор 3 отключен.
При повороте рычага 4 в обратном направлении перепуск масла в регулирующем устройстве прекращается, а направле-ние его потока в трубопроводах // меняется на обратное. Этому соответствует обратное вращение гидромотора 3, а следовательно, и движение микротрактора задним ходом. В микротракторах «Боуленс-Хаски» (Bolens-Husky, США) для управления гидрообъемной трансмиссией используется двухконсольная ножная педаль (рис. 4.17). В этом случае нажатию педали носком ноги соответствует движение микротрактора вперед (положение П), а пят-кой — движение назад (положение 3). Среднее фикси-рованное положение Н является нейтральным, а скорость машины (вперед и назад) увеличивается по мере увеличения угла поворота педали от ее нейтрального положения.
На рис. 4.18 представлен внешний вид заднего веду-щего моста микротрактора «Кейс» со вскрытой крышкой двухступенчатой коробки передач, совмещенной с главной передачей и трансмиссионным тормозом 6. К совмещенному картеру 12 заднего моста с двух сторон закреплены кожухи левой / и правой 7 полуосей, на концах которых расположены фланцы 8 крепления колес. Перед левой боковой стенкой картера 12 установлен гидромотор 2, выходной вал которого соединен с первичным валом коробки передач.
На внутренних концах полуосей находятся полуосевые цилиндрические шестерни 9 и 11 с прямыми зубьями, входящими в зацепление с зубьями шестерен 4 и 5 коробки передач. Между шестернями 9 к 11 размещен механизм блокирования полуосей между собой. Переключение режимов работы гидрообменной трансмиссии (передач в коробке передач) осуществляется от механизма 3, который позволяет установить либо рабочий режим, вводя в зацепление шестерни 5 и 9, либо транспортный, вводя в зацепление шестерни 4 и 11. При замене масла опорожнение совмещенного картера производится через спускное отверстие, закрываемое пробкой 10.
Упрощенная (с одним гидромотором) принципиальная гидравлическая схема гидропривода с замкнутой циркуляцией жидкости и объемным регулированием приведена на рис. 4.19. Основой системы являются регулируемый насос 2 и нерегулируемый гидромотор 9. Насос и гидромотор — аксиально-поршневого типа. Насос 2 подае’1 жидкость по магистральным трубопроводам 1 к гидромотору 9. Давление в магистрали слива поддерживается при помощи системы подпитки, состоящей из вспомогательного насоса 3, фильтра 5, переливного клапана 6 и обратных клапанов 7. Насос 3 забирает жидкость из гидробака 4.
Принципиальная магистральных гидролиний жидкость отводится через переливной клапан 11 обратно в гидробак 14. Обратимые аксиально-поршневые гидромашины (насос-моторы) бывают двух видов: с наклонным диском и с наклонным блоком. Конструкция первой из этих гидромашин показана на рис. 4.20. В гидро-машинах с наклонным диском 1 блок цилиндров 3 не только вращается в корпусе насоса 4 соосно с валом 5, но поршни 2 в цилиндрах 3 совершают возвратно — поступательное движение. Варьирование передаточного числа достигается плавным изменением рабочего объема насоса.
Поршни 2 упираются торцами в диск 1, который может поворачиваться вокруг оси 16. За половину оборота вала 5 Поршень 2 переместится в одну сторону на полный ход. Рабочая жидкость от гидромоторов 13 (по линии всасывания 6) входит в цилиндры 3. За следующую половину оборота вала 5 жидкость будет поршнями 2 вытолкнута в напорную магистраль 7 к гидромоторам 13. Подпиточный насос 10 восполняет утечки, собираемые в баке 14.
Изменяя угол р наклона диска 1, меняют производи-тельность насоса при неизменной скорости вращения вала5. Когда диск 1 находится в вертикальном положении (показано на рис. 4.20 штриховыми линиями), гидронасос не перекачивает жидкость (режим его холостого хода). При наклоне диска 1 в другую сторону от вертикального положения изменяется на обратное направление потока жидкости: магистраль 6 становится напорной, а магистраль 7 — всасывающей.
Обратимая гидромашина (насос-мотор) (рис. 4.21, см. вклейку) состоит из качающего узла, установленного внутри корпуса /. Корпус закрыт передней 3 и задней 15 крышками. Разъемы уплотнены резиновыми кольцами 2 и 14. Качающий узел гидромашины установлен в корпусе и зафиксирован стопорными кольцами 4, 5 и 17. Он состоит из приводного вала 6, вращающегося в подшипниках 7 и 8, семи поршней 10 с шатунами 9, блока цилиндров 12, центрируемого сферическим распределителем 13 и центральным шипом И. Поршни 10 завальцованы на шатунах 9 и установлены в цилиндры блока 12.
Шатуны укреплены в сферических гнездах фланца приводного вала. Блок цилиндров вместе с центральным шипом отклонен на угол 25 ° относительно оси приводного вала, поэтому при синхронном вращении блока и приводного вала поршни совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах, всасывая и нагнетая рабочую жидкость через каналы в распределителе (при работе в режиме насоса). Распределитель неподвижно установлен и зафиксирован относительно задней крышки штифтом.
Каналы распределителя 13 совпадают с каналами 16 крышки. За один оборот приводного вала каждый поршень совершает один двойной ход, при этом поршень, выходящий из блока, засасывает рабочую жидкость, а при движении в обратном направлении вытесняет ее. Количество рабочей жидкости, нагнетаемое насосом (подача насоса), зависит от частоты вращения приводного вала. При работе гидромашины в режиме гидромотора жидкость поступает из гидросистемы через каналы 16 в крышке 15 и распределителе 13 в рабочие камеры блока цилиндров.
Давление жидкости на поршни передается через шатуны на фланец приводного вала. В месте контакта шатуна с валом возникают осевая и тангенциальная составляющие силы давления. Осевая составляющая воспринимается радиально-упорными подшипниками 8, а тангенциальная создает вращающий момент на валу. Вращающий момент пропорционален рабочему объему и давлению гидромотора.
При изменении количества рабочей жидкости или направления ее подачи изменяются частота и направление вращения вала гидромотора. Аксиально-поршневые гидромашины рассчитаны на высокие значения номинального и максимального давлений (до 32 МПа), поэтому они имеют незначительную удельную металлоемкость (до 0,4 кг/кВт). Полный КПД достаточно высок (до 0,92) и сохраняется при снижении вязкости рабочей жидкости до 10 мм2/с. Недостатками аксиально-поршневых гидромашин являются высокие требования к чистоте рабочей жидкости и точности изготовления цилиндропоршневой группы.
Источник
Гидрообъемная трансмиссия своими руками
Сообщение Алексей Гарагашьян » 22 фев 2010, 11:04
Здравствуй, Дмитрий!
Давно подбираюсь к постройке вездехода, похожего на Планетоход, но с гидроприводом. Мне не хватает как теоретических, так и практических знаний. Очень интересует твое мнение по следующей схеме привода:
Дизель Кубота 1505-т (33 кВт, 3000 мин-1), насос(ы) с ручным регулированием, замкнутый контур, 2 мотора со звездочками на валах, цепная передача с отношением от 1 до 4, по два колеса 1450 на борт. Полная масса до 1300 кг.
Требуется:
Высокий КПД,
Низкая масса гидравлики, желательно до 100-120 кг,
Высокий момент с нулевой скорости,
Максимальная скорость 40 км/ч (150 мин-1 на колесе).
Максимально простая и надежная схема.
Есть ли у тебя готовое решение или рациональные варианты комплектации? Если тема интересна, перенесем на форум.
С уважением, Алексей.
Сообщение shum d » 22 фев 2010, 11:24
добрый день, сразу предупрежу что спец в гидравлике я не великий, немного занимался и пришлось почитать а то тема не простая. То что вы описали это трансмиссия Бобкета практически один в один, в принципе есть каталоги по таким насосам http://lunohoda.net/forum/viewtopic.php?t=1172 там же есть и каталоги по гидроматорам, по весу уложиться пожалуй можно вот к примеру; не подбирал просто как то обсуждали на http://krpb.ru/viewtopic.php?t=767&start=220 взял что бы не заливать других картинок.
EATON модель 70360.
Выпускается в двух вариантах, с небольшими различиями в характеристиках.
1) Максимальный объем-40.6 см³
Макс. производительность-140 л/мин.
Макс. обороты-3600 об/мин.
Ном. давление-210 бар.
Макс. давление-345 бар.
Вес-14.1 до 15.9 кг. В зависимости от комплектации.
2) Максимальный объем-49.2 см³
Макс. производительность-169 л/мин.
Макс. обороты-3600 об/мин.
Ном. давление-172 бар.
Макс. давление-268 бар.
Вес-14.1 до 15.9 кг. В зависимости от комплектации.
Насос предназначен для закрытых гидравлических систем и имеет встроенный питательный насос, управление производительностью с помощью изменения наклонной планшайбой, на изображении квадратный вал, поворотом +17-0-(-17) градусов, в ручную (рычаги, руль, штурвал на выбор). Крайние положения соответствуют максимальной производительности насоса, среднее нулевой.
Если знать еще и обороты на ведущей звездочке можно попробовать подобрать гидромотор. Тут есть «засада», импорт подобрать проще, больше данных по ним.
Давайте так пока пообщаемся, у меня сейчас период немного нагруженный так что оперативно не смогу.
Слава голову кружит
Власть сердца щекочет
Грош цена тому кто стать
Над другим захочет
Сообщение Алексей Гарагашьян » 24 фев 2010, 00:59
Давай перейдем на «ты», если не возражаешь.
Пока не могу открыть предложенные тобой учебники (нахожусь в Липецке, а рабочий компьютер имеет некоторые ограничения).
Сколько мог, изучал по каталогам и справочникам разые моторы и насосы, но не могу понять правильного ПРАКТИЧЕСКОГО соотношения мощности дизеля — объема и производительности насосов — объема и мощности моторов.
Если у меня дизель 33 кВт, то каждый из моторов должен быть такой же мощности, либо меньше, например по 20 кВт?
Каким моторам отдать предпочтение: аксиальным, радиальным или героторным? Последние мне нравятся больше. Прав ли я?
Какие, кроме Бобкэта, есть машины с подобной мощностью и приводом, чтобы посмотреть аналоги по комплектации?
Алексей.
Сообщение shum d » 24 фев 2010, 17:27
Ок, таблица соотношений, там дынные по КПД надо подставлять от рассчитываемых агрегатов, те что там стоят относятся к конкретным гидроагрегатам из каталога откуда и таблица.
По мощности; если обороты совпадают то можно по аналогии, или поворот как у дифа то есть ½ момента на полуось тогда надо брать в половину мощности от двигателя или как бортовые фрикционы, но там наверно можно и 1 и ½, тут ты все же больше разбираешься.
Аксиальные имеют слишком большие обороты, нужен будет редуктор а они и сами не дешевые да и редуктор веса и цены добавить сильно, радиально – поршневые это вариант для ступичного привода, огромный момент и низкие обороты.
А вот героторные пожалуй можно подобрать что бы без редуктора, там только не ясно на сколько большие утечки внутри гидромотора при остановке, чтобы не вращался при запирании.
Это из каталога Эатон, похож на Бобкет, и гидромоторы там вроде как раз героторные.
Из отечественной техники есть еще;
Не помню в каком но комплектация странная с нерегулируемыми насосами, проектировали в трудные времена.
Можно еще в поисковике запрос «фронтальный минипогрузчик»
Слава голову кружит
Власть сердца щекочет
Грош цена тому кто стать
Над другим захочет
Сообщение lunatik-1 » 27 фев 2010, 17:37
Сообщение lunatik-1 » 27 фев 2010, 17:38
Сообщение lunatik-1 » 27 фев 2010, 17:40
Алексей Гарагашьян писал(а): Дмитрий, не совсем тебя понял с передачами и процентами.
По управлению планирую примерно так: рычаги механического управления насосами будут иметь между собой жесткую связь с механической регулировкой (при повороте штурвала эта связь будет удлинняться или укорачиваться, задавая поворот или разворот на месте). В то же время всю эту связь можно будет двигать от рычага выбора отношения (вроде рычага КП или АКП).
Может быть удастся как-то связать это с педалью газа, чтобы получился автомат. Но все это вторично. Сейчас самое главное подобрать качественные и хорошо сбалансированные между собой комплектующие.
Только что заказал дизель Кубота 1505-Т 33кВт. Пока сделаю с ним механическую трансмиссию. Потом куплю еще один такой же мотор и сделаю гидравлический вездеход, чтобы можно было их сравнивать по всем показателям.
Сообщение lunatik-1 » 27 фев 2010, 17:43
shum d писал(а): Попробую попонятней; на мех коробке переключая передачи меняем ПЧ, к примеру на пятой прямой передаче будут максимальные обороты на выходе и минимальный момент, на четвертой обороты будут меньше а момент выше и. т. д., но мощность на валу останется постоянной.
У гидравлики есть особенность; момент на валу гидромотора определяется объемом гидромотора и давлением в системе. (давление х объем) / 62.83 = момент, и потребляемая мощность гидронасоса (давление х объем) / (60000) = мощность. Мощность гидронасоса будет считаться при максимальном наклоне шайбы, то есть максимальной производительности.
Теперь представь себе шайба наклонена на 50% (производительность 50%) от максимума, но момент на валу ужу ограничен давлением в системе, получается что если брать только по мощности приводного двигателя в этой ситуации мощность на гидромоторе составит только половину от мощности двигателя. С другой стороны брать гидроагрегаты с сильно завышенными характеристиками тоже не стоит, вот и спрашиваю на каком положении наклона шайбы считать максимальный момент, можно по аналогии ПЧ классической трансмиссии (2я. 3я. передача). Чем больше ПЧ тем больше будет гидротрансмиссия, по аналогии 1я. передача большая тр. 5я. меньшая.
В общем это как расчет прочности классической трансмиссии, я как то на эту тему разговаривал с Андреем (Nitro) он сказал что у дорожных машин трансмиссия рассчитывается по моментам на 3й передаче, у вездеходов возможно на 2й, но по вездеходам точно не знает.
Источник