Загальні положення. Гідрооб'ємні трансмісії (ГОТ) підрозділяються на повнопотокові, коли вся потужність двигуна передається гідравлічним шляхом

Гідрооб'ємні трансмісії (ГОТ) підрозділяються на повнопотокові, коли вся потужність двигуна передається гідравлічним шляхом, і двопотокові гідрооб’ємно-механічні трансмісії (ГОМТ) з диференціалами на вході і виході, де менша частина потоку потужності (20...50%) передається гідравлічним шляхом, а інша частина (зазвичай велика) - механічним шляхом [4].

Одним з головних переваг повнопотокової гідрооб'ємної трансмісії є можливість підведення регульованого (по будь-якому закону) потоку потужності індивідуально до кожного колесу або елементу рушія незалежно від його відстані від живильної установки і положення в просторі.

У ГОМТ гідравлічна частина приводу виконує функції регулятора частоти обертання і моменту на вихідному валу при постійній потужності, підведеної до ведучого валу ГОМТ. Загальний ККД ГОМТ більше спільного ККД повно потокової гідрооб'ємної трансмісії і досягає величини 0,9-0,93. Однак ГОМТ має конструктивне виконання у вигляді єдиного агрегату із загальним корпусом і з загальним вихідним валом, тобто може здійснювати тільки груповий привід коліс автомобіля високої прохідності за існуючими схемами приводу механічних трансмісій (рис. 5.1) і може розглядатися як заміна ступінчастих ККД.

Особливо ефективне застосування ГОМТ на гусеничних машинах в якості гідрооб'ємного механізму повороту (рис. 5.2), де вона забезпечує легкість управління і безступінчастість повороту при мінімальних втратах циркулюючої між бортами потужності, про що свідчить її застосування практично на всіх сучасних танках, таких як «Леопард», М1А «Абрамс», «Леклерк», «Чифтен», «Меркава», а також на вітчизняних швидкохідних гусеничних машинах сімейств «219Р», «569», «688».

ДВЗ - двигун внутрішнього згорання; Н - симетрично регульований, реверсивний та зворотній насос; М - регульований гідромотор; Д1 - розподільний диференціал; Д2 - сумарний диференціал Рисунок 5.1 – Гідродинамічна схема двопотокової гідрооб’ємно-механічної трансмісії для повнопривідного автомобіля з бортовим приводом

ДВЗ - двигун внутрішнього згорання; ГТР - гідротрансформатор; ГМП - гідромеханічна передача; СД - сумарний диференціал; Н - симетрично регульований, реверсивний та зворотній насос; М - нерегульований гідромотор; Р - рульове керування Рисунок 5.2 – Гідрокінематична схема гідрооб’ємного механізму повороту гусеничної машини «569», «688»

ГА - система гідроавтоматики Рисунок 5.3 – ГОТ автомобіля високої прохідності з індивідуальним приводом (трансмісією) на кожне колесо

ГОМТ володіє значно меншим, ніж ГОТ силовим діапазоном регулювання (не більше 4,5), відсутністю симетричного реверсу, наявністю циркуляції потужності на ряді режимів, труднощами автоматизації управління по заданому закону.

Різноманіття гідрокінематичних схем ГОТ трохи поступається варіантам схем механічних трансмісій повнопривідних автомобілів. Пояснюється це тим, що схема з'єднання насосів і гідромоторів визначається, в першу чергу, призначенням транспортної машини, способом її управління (бортова система повороту, диференційний зв'язок між керованими колесами, секційний блокований привід та ін.), необхідним силовим діапазоном регулювання трансмісії, а також розрахунковими параметрами гідромашин і номенклатурою гідроагрегатів, що знаходяться в розпорядженні розробника.

Розрізняють такі схеми ГОТ:

- привід кожного з коліс утворений індивідуальним контуром «насос-гідромотор»;

- з індивідуальними бортовими контурами і підведенням потужності до коліс, об'єднаним бортовим механічним блокувальним зв'язком.

5.1 Привід кожного з коліс утворений індивідуальним контуром «насос-гідромотор» (рис. 5.3, 5.4)

Привід ГОТ має істотну перевагу, яка полягає у тому, що передавальне число приводу від двигуна до колеса може примусово безступінчасто змінюватися (регулюватися). За рахунок цього автоматичною системою управління ГОТ здійснюється регулювання крутних моментів по колесах за бажаним законом з урахуванням поточних характеристик контакту «колесо-грунт» під кожним з коліс.

Шляхом установки клапанів між відповідними магістралями гідроконтури можуть закільцьовуватися в єдину гідросистему, утворюючи гідродиференційний привід. Однак кількість насосів і контурів управління, яка дорівнює кількості ведучих коліс, відносно ускладнює схему, конструктивно важко здійснимо і тому, для застосування на автомобілях з числом ведучих коліс більше чотирьох недоцільно.

Д - механічний диференціал підвищеного тертя; К - клапан кільцювання; ГА - система гідроавтоматики; ПС - шарнірно-поворотне з’єднання з 3-ма ступенями свободи Рисунок 5.4 – ГОТ зчленованого автомобіля НАМІ-0352 8x8 з візковою схемою привода

Прикладом ГОТ з індивідуальним приводом є схема зчленованої машини НАМИ-0352 8x8, зображена на рис. 5.4, де гідрооб'ємний привід поєднується з механічним.

За цією схемою всі колеса одного візка (зазвичай 4) мають загальний привід від своєї ГОТ. Зв'язок між осями всередині візку - механічна блокована (в ряді ймовірності повного вивішування однієї з осей). Міжвізковий зв'язок - гідравлічна блокована (роздільний привід обслуговуючих візки насосів) або диференційна (контури обох насосів об'єднуються в загальну гідросистему за допомогою клапанів кільцювання «К»). Міжколісний зв'язок - через механічні диференціали підвищеного тертя «Д».

Гідравлічний зв'язок насоса ГОТ задньої секції з задніми гідромоторами - через шарнірно-поворотне з'єднання (з трьома ступенями свободи) «ПС» з торцевими гідравлічними ущільненнями каналів підведеної до них магістралі.

Розглянута схема не передбачає роздільного підведення потужності й крутного моменту до кожного окремого колеса з індивідуальним «гнучким» їх регулюванням за оптимальними законами.

Гідродиференційний привід всіх коліс кращий для багатовісних повнопривідних автомобілів, призначених для руху по підготовлених трасах, (наприклад, для великовантажних багатоколісних повнопривідних шасі, призначених для монтажу спеціальних установок). Але такий привід малопридатний для автомобілів, призначених для руху по бездоріжжю.

Як приклад практичної реалізації цієї схеми на рис. 5.5 наведена схема ГОТ багатоколісного шасі з колісною формулою 16x16 МЗКТ-79221 з усіма поворотними колесами.

Прагнення подолати недоліки, властиві повністю гідродиференційному приводу коліс, призвело, як і в механічних трансмісіях, до створення комбінованих схем ГОТ. У цьому випадку всі колеса повнопривідного автомобіля розбиваються на групи, в межах якої зв'язки між колесами гідродиференційні, а зв'язок між групами еквівалентна аналогу механічної блокованого зв'язку, оскільки кожна група коліс приводиться від окремого насоса, що не має гідравлічного зв'язку з гідроконтурами інших груп коліс. З точки зору підвищення надійності руху автомобіля по місцевості, бажано мати не менше трьох груп коліс. Тому, така схема бажана для автомобілів з великим числом осей (більше п'яти).

Рисунок 5.5 – ГОТ багатоколісного шасі (16х16) МЗКТ-79221

Рисунок 5.6 – Загальний від шасі автомобіля «Гідрохід - 49061»

Для автомобілів з колісною формулою 6x6, 8x8, 10x10 авторами була розроблена комбінована схема ГОТ, коли в групу об'єднані два колеса однієї умовної осі, що утворюють з насосом своєрідний гідромодуль (рис. 5.7).

Трансмісія автомобілів з такою гідрокінематичною схемою ГОТ являє собою сукупність однотипних Гідромодуль, що полегшує комплектування і налагодження ГОТ, і, що найголовніше, дозволяє підвищити надійність руху по грунтах з низькою несучою здатністю.

У цьому варіанті трансмісії число насосів вдвічі менше числа провідних коліс, що конструктивно раціонально. Регулювання розподілу крутних моментів по мостах здійснюється за рахунок різниці передавальних чисел гідроконтурів. У цьому випадку відбувається перерозподіл потужності між мостами при збереженні сумарної потужності, що підводиться від двигуна.

При русі по дорогах з твердим покриттям всі модулі гідрооб'ємної трансмісії можуть закільцьовуватися в єдину гідросистему. В цьому випадку утворюється повна гідродиференційний зв'язок між усіма провідними колесами, що виключає циркуляцію потужності без прийняття будь-яких додаткових заходів з боку автоматичної системи управління ГОТ.

Як приклад практичної реалізації цієї схеми на рис. 5.8 зображена схема ГОТ автомобіля високої прохідності «Гідроход-49061». Іншим прикладом ГОТ з модульним принципом побудови є схема зчленованої машини 12x12, зображена на рис. 5.9.

Рисунок 5.7 – Модульний принцип будови ГОТ

Рисунок 5.8 – Трьохмодульна схема ГОТ автомобіля «Гідрохід-49061»

М - муфта редукторів гідромоторів; НЗ - обслуговуючий насос муфт; ПС - гідравлічний шарнір Рисунок 5.9 – ГОТ сполученого автомобіля (або автомобіля з напівпричепом) з активним приводом усіх коліс

Представлена схема показує передачу потужності на провідні колеса задньої секції зчленованого автомобіля або активного напівпричепа гідравлічним шляхом.

На насосній станції є окремий один або два регульований реверсивний і оборотний насос зі своєю системою гідроавтоматики «ГА», який обслуговує тягові регульовані гідромотори задньої секції (напівпричепа) через шарнірно-зворотне з'єднання «ПС» (з трьома ступенями свободи), що одночасно виконує роль тягово-зчіпного пристрою. Так як за своєю конструкцією (карданний шарнір з торцевими гідравлічними ущільненнями в цапфах його хрестовини) дане поворотне з'єднання може пропустити через себе тільки два магістральних канали високого тиску. Гідромотори задніх коліс можуть бути з'єднані між собою тільки паралельно, з гідродиференційним зв’язком. У цьому випадку доцільно механічно об'єднати колеса кожного борту в блокований привід, що приводиться в обертання одним або двома гідромоторами. Тоді міжбортовий зв'язок ведучих коліс буде регульованим гідродиференційним, з максимальним коефіцієнтом блокування 4,85. На тягачі (передній секції) зберігається індивідуальне гнучко-регульоване підведення потужності й крутного моменту до кожного ведучого колеса (до пари коліс однієї умовної осі) з оптимальним керуванням.