Принципиальная схема трансмиссии самоходной машины с автоматическим управлением

Перспективные быстроходные гусеничные машины должны иметь в составе трансмиссий бесступенчатую передачу. В настоящее время из всех известных регулируемых бесступенчатых передач наиболее перспективной и пригодной как объект промышленного применения является гидрообъёмная (гидростатическая) передача. Один из возможных вариантов схемы такой передачи показан на рис. 1.

Рис.1. Принципиальная схема гидрообъёмной бесступенчатой передачи

При одном и том же объёме жидкости в передаче ее расход и направление движения меняются в зависимости от положения наклонной шайбы гидронасоса. Следовательно, гидромотор при изменении наклона шайбы в гидронасосе имеет переменную скорость вращения вала . Если шайба насоса перпендикулярна оси вала, то производительность насоса, а следовательно и скорость , равна нулю.

Гидрообъёмная бесступенчатая передача является, в реальном исполнении, весьма сложной и дорогой машиной. Мощность гидрообъёмной передачи для транспортной машины имеет пределы, определяемые реально достижимым максимальным давлением в нагнетательных гидромагистралях порядка 400 кг/см². Трансмиссия с бесступенчатой гидрообъёмной передачей в соответствии с поставленными целями должна быть в составе автоматической системы (АС), организующей стабилизацию мощности двигателя машины на требуемом уровне.

Мощность – энергетическая величина, представляющая собой произведение двух сложных величин (крутящего момента и угловой скорости) в соответствии со статической характеристикой двигателя внутреннего сгорания (ДВС), установленного на машине. Чтобы процесс управления был более простым, в качестве управляемой, регулируемой величины следует выбрать не энергетическую, а силовую. Статический крутящий момент по характеристике ДВС выделять трудно, т.к. валопроводы трансмиссии нагружены суммой статического и динамического крутящих моментов. Поэтому в качестве управляемой величины выбираем кинематическую величину – частоту вращения вала ДВС, которой на статической характеристике однозначно соответствуют величины крутящего момента и мощности двигателя.

Для измерения частоты вращения используем центробежный регулятор, а для изменения передаточного отношения бесступенчатой передачи – гидросервопривод, состоящий из золотника и исполнительного двигателя в виде гидроцилиндра и поршня, который перемещает орган управления бесступенчатой передачи.

Принципиальная схема автоматической системы показана на рис. 2. Из различных вариантов АС выбран вариант, использующий гидропривод с жёсткой обратной связью движения золотника и поршня. Хотя при этом АС является статической, т. е. может работать только с установившейся ошибкой управляемой величины, но в то же время конструкция АС получается более простой и процессы управления более стабильными, чем при астатической АС. Такое решение оправдано тем, что ошибка управления по величине может быть установлена заранее и не будет превышать назначенных предельных значений. К тому же совершенно строгая стабилизация мощности машины по ее назначению не обязательна.

Кроме перечисленных элементов, в системе имеется механизм перестройки режимов работы АС – кулачок, связанный тягой с педалью: он, поворачиваясь, меняет сжатие пружины регулятора. Поворот кулачка происходит от движения педали подачи топлива в ДВС: при максимальной подаче топлива сжатие пружины максимально и стабилизация скорости вала должна происходить на уровне с заданной точностью.

Рис. 2. Принципиальная схема автоматической системы класса «мощность»

При частичной подаче топлива педаль отпускается, пружина несколько разжимается. Профиль кулачка проектируется таким образом, чтобы ослабление пружины приводило к стабилизации частоты вращения вала ДВС на уровне, соответствующем максимальной экономии топлива.Рассмотрим взаимодействие элементов АС на режиме работы машины при максимальной мощности, т.е. при полной подаче топлива и максимально сжатой пружине регулятора. Положение педали и кулачка остаются неизменными, так как от машины требуется максимальная производительность. Дорожные же условия изменяются независимо от механика-водителя. Задачей АС является сохранение с заданной точностью максимального уровня мощности ДВС независимо от дорожных условий изменением передаточного числа бесступенчатой трансмиссии.