3.3 Трансмиссии.

Трансмиссией называют систему устройств, посредством которых передается движение от силовой установки к механизмам и рабочим органам машины. Трансмиссии позволяют изменять по величине и направлению развиваемые силовой установкой скорости, крутящие моменты и усилия.

По способу передачи энергии трансмиссии МЗР подразделяют на механические, электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. Все они, кроме механических трансмиссий, имеют участки, на которых механическая энергия первичной силовой установки преобразуется в энергию других видов (электрического тока, рабочей жидкости, сжатого воздуха), а затем снова в механическую. В комбинированных трансмиссиях такое преобразование может происходить неоднократно. Любая трансмиссия представляет собой разомкнутую систему, имеющую вход и выход. Вход ее соединен с силовой установкой, а выход- с исполнительным механизмом рабочего органа. К основным параметрам входа и выхода относятся: момент М_вх (М_вых) или усилие Р_вх (Р_вых), угловая скорость ω_вх (ω_вых) или линейная V_вх (V_вых), а также мощность N_вх (N_вых).

Показателем, оценивающим эффективность работы трансмиссии как системы является коэффициент полезного действия:

; ; ; (3.4)

К важным показателям трансмиссии относится степень прозрачности. Под которой понимают ее способность передавать колебания внешней нагрузки силовой установке.

Механические трансмиссии подразделяют на редукторные и канатно-блочные. Первые представляют собой системы редукторов в сочетании с муфтами, тормозами и различными передачами (зубчатыми, планетарными зубчатыми, карданными, цепными, ременными и др.). Составными частями вторых служат лебедки и канатные полиспасты с направляющими блоками.

Редукторные трансмиссии могут передавать движения только на короткие расстояния. При относительно больших размерах передач (на экскаваторах) используются канатно-блочные трансмиссии.

Положительными качествами механических трансмиссий является относительная простота конструкций, сравнительно небольшая стоимость, а также достаточная надежность в работе. К их недостаткам следует отнести значительные потери энергии в муфтах и тормозах, зубчатых и других передачах, ступенчатое изменение скоростей и моментов, сложность компоновки передач при большом числе скоростей, затруднительность автоматизации управления рабочим процессом машины. Существенным недостатком механических трансмиссий является их полная прозрачность.

Значительный эффект дает совмещение механических трансмиссий с гидромеханическими. Последние обеспечивают быстрый разгон и торможение, хорошо гасят крутильные колебания, выполняют функции автоматических бесступенчатых коробок скоростей, согласовывают работу механизмов, получающих энергию от одного приводного двигателя.

Гидравлические трансмиссии. К гидравлическим трансмиссиям относят гидродинамические и гидрообъемные передачи.

Гидродинамические трансмиссии выполняют с гидромуфтами или гидротрансформаторами. Их особенность в отсутствии жесткой связи между ведущей и ведомой частями. Мощность предается за счет кинетической энергии рабочей жидкости, воздействующей на лопасти рабочих колес.

Гидромуфта состоит только из двух колес (рис. 3.3 а): ведущего (насосного) 3 и ведомого (турбинного) 2. Первое соединяют с двигателем, второе – с ведомым элементом 1 трансмиссии. Оба колеса образуют замкнутое кольцевое пространство – рабочую полость, которую заполняют жидкостью. Лопатками насосного колеса, приводимого во вращение двигателем, жидкость отбрасывается к периферии рабочей полости и попадая на лопатки турбинного колеса, приводит его во вращение. Затем жидкость снова поступает к насосному колесу.

Г идромуфта не предназначена для преобразования величины и направления крутящего момента. Она может служить лишь надежной защитой механических трансмиссий и силовых установок МЗР от перегрузок.

Рис. 3.3 Принципиальные схемы гидродинамических трансмиссий: а – гидромуфты; б – гидротрансформатора.

Гидротрансформатор (рис. 3.3 б) состоит из 3-х рабочих элементов: насосного колеса 3, закрепленного на ведущем валу, турбинного колеса 2, жестко посаженного на ведомый вал и неподвижного направляющего аппарата (реактора) 7. Межлопаточные каналы этих рабочих элементов заполняют, как и в гидромуфте, циркуляционной жидкостью. Благодаря наличию направляющего аппарата при изменении внешней нагрузки в гидротрансформаторе преобразуется не только скорость вращения, но и крутящий момент. Коэффициент трансформации может меняться в пределах от 2 до 6.

Гидротрансформаторы в трансмиссиях МЗР могут выполнять роль бесступенчатых редукторов, плавно и автоматически изменяющих величины крутящих моментов. Гидротрансформатор надежно предохраняет двигатель от перегрузок. Однако из-за сравнительно низкого КПД гидротрансформатора возникает необходимость увеличивать мощность силовой установки на 10-15%, что снижает экономичность машины. Гидродинамические трансмиссии широко применяют на экскаваторах, самоходных скреперах, колесных бульдозерах и погрузчиках.

Более совершенны по сравнению с гидродинамическими трансмиссиями гидрообъемные трансмиссии. В конструкцию такой трансмиссии входят насосы, гидромоторы, гидроцилиндры, соединяющие их рабочие линии высокого и низкого давления, а также регулирующие и вспомогательные устройства.

По возможности регулирования различают трансмиссии нерегулируемые и регулируемые. В последних, количество жидкости поступающей в гидродвигатель в единицу времени, может изменяться за счет изменения сопротивления участка трубопровода (дросселированием) и регулированием производительности насоса путем изменением рабочего объема (объемное регулирование).

По количеству насосов (потоков) различают трансмиссии однопоточные и многопоточные. В однопоточных питание гидродвигателей происходит от одного насоса или группы их, подающих жидкость в одну линию. В многопоточных гидродвигатели питаются двумя и более насосами, которые подают жидкость в несколько напорных линий.

Схему гидрообъемной трансмиссии с нерегулируемыми насосами и дроссельным регулированием скорости применяют в приводах рабочих органов и механизмов, движение которых имеет остановочный характер (привод подъема отвалов бульдозеров и автогрейдеров, ковшей скреперов и одноковшовых экскаваторов).

Закрытую схему с объемным регулированием скорости движения применяют для привода рабочих органов, постоянно работающих во время технологического цикла машин (привод рабочего хода экскаваторов непрерывного действия, многоковшовых погрузчиков и конвейеров, грейдер - элеваторов).

Применение насосов переменной производительности с регуляторами мощности позволяет автоматически изменять скорости рабочих органов в зависимости от внешней нагрузки. С увеличением скорости при уменьшении нагрузки повышается производительность машины. Уменьшение скорости при увеличении нагрузки снижает динамические нагрузки и повышает надежность машины.