Учебное пособие 800664

Рис. 3.15. Кинематическая схема гидромеханической коробки передач погрузчика ТО-17: 1 – карданная передача для связи с двигателем; 2 – комплексный гидротрансформатор; 3 – зубчатая муфта переключения диапазонов трансмиссии; 4 – фрикционная муфта включения 2-й и 4-й передач; 5 - фрикционная муфта включения 1-й и 3-й передач; 6 – фрикционная муфта включения реверса; 7 – выходной вал коробки перемены передач с карданами дач для связи с мостами ходовогооборудования

3.3.3. Согласованиеработыгидротрансформатораидвигателя

Выбор соответствующего гидротрансформатора для транспортнотехнологической машины с гидромеханической трансмиссией осложнен отсутствием жесткой кинематической связи между коленчатым валом двигателя и трансмиссией автомобиля. От соотношения скоростей вращения валов насосного и турбинного колес гидротрансформатора зависит величина коэффициента трансформации, определяющая значение момента, передаваемого на трансмиссию. Для установления зависимости между оборотами насосного колеса (nн) и турбинного (nт) вначале следует определить диапазон совместной работы двигателя и гидротрансформатора. Внешняя характеристика двигателя внутреннего сгорания была показана ранее

(рис. 2.3).

Гидротрансформатор для автомобиля следует выбирать комплексный, так как он сочетает в себе свойства гидротрансформатора и гидромуфты, что позволяет

90

увеличить его диапазон работы при достаточно высоком КПД. По мощности двигателя выбираютгидротрансформатор(табл. 3.1).

При расчете совместной работы двигателя и гидротрансформатора для того, чтобы режим работы гидротрансформатора с максимальным крутящим моментом соответствовал режимумаксимальной мощности двигателя, в трансмиссию включают согласующийредуктормеждудвигателем игидротрансформатором.

Передаточноечислосогласующегоредукторанаходится изуравнения

1 – коэффициент крутящего момента насосного колеса, соответствующий

максимальномузначениюКПД гидротрансформатора; Da –активныйдиаметргидротрансформатора.

Если нет отбора мощности с согласующего редуктора на привод вспомогательных механизмов, то параметры внешней характеристики двигателя приводят к валу насосного колеса гидротрансформатора, используя следующие зависимости:

Затем на основе (рис. 2.3) строится внешняя скоростная характеристика двигателя, приведеннаяквалунасосногоколеса(рис.3.16).

91

Приняв какое-либо значение передаточного отношения гидротрансформатора (iг.т = ωт/ωн.), по безразмерной характеристике (рис. 3.13) находят соответствующую величину коэффициента крутящего момента насосного колеса ( Н ). Задав несколько значений nН, находят для каждому из них момент на валу насосного колеса (Мн) по формуле

Рис. 3.16. Нагрузочная характеристика системы двигатель-гидротрансформатор

Величину Мн определяют для различных iг.т , равных 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 0,95 и заполняют табл. 3.2.

По данным табл. 3.2 строят семейство парабол (Мн) на внешней характеристике двигателя, приведенной к валу насосного колеса (рис. 3.16). Точки пересечения кривых Мн и Ме характеризуют область совместной работы двигателя и гидротрансформатора.

По абсциссам nн1, nн2, … nнi точек пересечения, соответствующих различным значениям передаточных отношений, определяют частоту вращения турбины:

92

Таблица 3.2 Формуляр значенийкрутящегомомента на валунасосного колеса

берут из безразмерной характеристики для соответствующих значений передаточного отношения. Затем определяют мощность на валу турбины по формуле

Результатывычисленийповышеприведенным формулам заносят втабл. 3.3.

Таблица 3.3 Формуляр основных характеристик гидротрансформатора

МТ

NT

Используя данные табл. 3.3, строят выходную характеристику системы двигатель-гидротрансформатор, образец которой представлен на рис. 3.17.

Рис. 3.17. Выходная характеристика системы двигатель-гидротрансформатор

93

3.4. Электрические трансмиссии

Электрические передачи бывают двух типов:

-однопоточные, когда вся мощность ДВС в генераторе преобразуется в электрическую мощность, а в электромоторах – в механическую, поступающую

крабочим органам машин;

-двухпоточные, с разделением потока мощности ДВС, когда часть мощности ДВС пропускается через систему генератор-электромотор, а другая ее часть -через механическую ветвь трансмиссии. Суммирование параллельных потоков осуществляется в дифференциальном механизме. Такие передачи значительно сложнее, но имеют более высокий КПД до 0,90.

Наибольшее распространение получили однопоточные передачи, как более простые.

В зависимости от рода тока электрические трансмиссии (ЭТ) делятся на передачи постоянного и переменного тока. Передачи на переменном токе более компактные и имеют меньший вес. Однако сложность регулирования машин переменного тока затрудняет их практическое применение.

ЭТ на постоянном токе различаются по числу электромоторов, по способу регулирования и пр.

В связи с созданием большегрузных высокоподвижных транспортных и тяговых средств и нецелесообразностью применения механических передач ЭТ позволяют легко при помощи электрокабелей обеспечить передачу электроэнергии на модули, находящиеся далеко друг от друга. Такие трансмиссии позволяют перейти к модульному принципу проектирования.

Типовая схема однопоточной ЭТ машины с колесной формулой 4х4 представлена на рис. 3.18.

Осуществленная схема ЭТ сложнее и содержит ряд дополнительных устройств: органы управления, регулирования и защиты.

Рис. 3.18. Схема однопоточной ЭТ многоприводной машины:

1 – двигатель внутреннего сгорания; 2 – электрический генератор; 3 – система управления; 4 – электромотор; 5 – колесный редуктор

94

Оригинальная конструкция электромотор-колеса с большим внешним передаточным числом и высоким КПД разработанная для большегрузных самосвалов БелАЗ, показана на рис. 3.19.

Рис. 3.19. Схема мотор-колеса с двухпоточным колесным редуктором

Главной особенностью таких бортовых редукторов является применение двух однорядных планетарных механизмов а и б (элементы 1, 2, 0 в каждом), работающих параллельно. Суммирование потоков мощности производится ободом колеса, с которым жестко связаны обе эпициклические (коронные) шестерни. Внешнее передаточное число таких редукторов лежит в пределах

10 – 20.

Наличие относительного потока (вращается водило в планетарном ряде «а») полезно, т.к. это приводит к снижению потерь мощности в мотор-колесе и повышает его КПД.

Включение электродвигателей в схему электрической трансмиссии разными способами позволяет достичь различных результатов (рис. 3.20).

Рис. 3.20. Схема включения электромоторов: G – генератор, М1 – М4 – электромоторы

95

1. Последовательное включение (включен контактор 1К).

Этот способ соединения тяговых электромоторов применяется при трогании с места и разгоне, при преодолении больших сопротивлений, действующих на движитель машины. В этом случае обеспечивается максимальная сила тяги.

При последовательном включении электромоторов

где СМ, СГ – постоянные электрических машин; ФМ, ФГ – магнитные потоки в обмотках возбуждения электромоторов и генератора соответственно:

где P – число пар полюсов электромашины; N – число проводов в якоре; а

–число пар параллельных ветвей обмотки якоря.

2.Параллельно-последовательное включение (включены контакторы 2К

и 3К).

При таком способе включения увеличивается скорость движения машины, несколько снижаются тяговые усилия и крутящие моменты на электромоторах.

В этом случае

где m – число параллельно-последовательных ветвей; q – число электромоторов в одной ветви.

Коэффициент трансформации

Поскольку m – целое число, большее единицы, то kT уменьшается.

96

3. Параллельное включение (включены контакторы 4К и 5К).

За счет предельного увеличения напряжения электромоторов и предельного снижения силы тока в якорях, достигаются максимальные обороты электромоторов, а следовательно – наивысшие скорости движения транспортных и тяговых средств.

Для этого случая

Тогда коэффициент трансформации

В этом случае коэффициент трансформации еще больше уменьшился. Таким образом, схема главной цепи электрических машин каждый раз

должна соответствовать режиму движения машины.

Рациональная схема главной цепи устанавливается автоматически работой специальной следящей системы, реагирующей на величину скорости машины. Изменение kT внутри каждого из трех рассмотренных способов включения электромоторов в нужном направлении производится регулированием магнитных полюсов. Это регулирование может быть автоматическим (электромоторы с сервисным возбуждением) или принудительным (электромоторы с независимым возбуждением).

При этом NГ = const, kT изменяется от 2 до 0,3, а КПД (ηT от 0,53 до 0,75). Преобразующие свойства ЭТ дает возможность оценить каноническая

характеристика, показанная на рис. 3.21.

Момент генератора МГ во всем диапазоне работы электромотора ММ практически постоянен, что соответствует NT = const. Коэффициент трансформации kT изменяется в пределах от 2 до 0,3 (при М 150 1/с, kT = 1,0), а КПД ηT – в пределах от 0,53…0,75.

Наиболее рациональной компоновкой ЭТ является размещение электромоторов непосредственно в ведущих колесах (мотор-колеса). Она компактна, число механических узлов сведено до минимума. Такая компоновка позволяет получить транспортные средства высокой проходимости и практически любой грузоподъемности.

97

Рис. 3.21. Каноническая характеристика ЭТ

Главными недостатками ЭТ являются:

-большой удельный вес, равный 6 – 11 кг/кВт, превосходящий вес механической передачи при сопоставимых условиях;

-сравнительно низкий КПД ηTmax = 0,75 – 0,80;

-дефицитность и относительно высокая стоимость цветных материалов, расходуемых на изготовление электромашин;

-возможность травматизма и пожарная опасность.

Глава 4. Рабочие органы транспортных машин

При выполнении строительных работ возникают задачи самого разнообразного вида. Здесь можно назвать такие технологические операции, как копание, разрыхление грунтов, подъем и перемещение различных грузов, уплотнение грунта, дробление, измельчение и разделение твердых материалов по фракциям, смешивание материалов, перемещение грунта и строительных материалов на небольшие или значительные расстояния и т. д. В табл. 4.1 названы рабочие органы машин, применяемых в различных технологических процессах строительной индустрии.

Основная часть большинства технологических машин, по сути, представляют собой транспортную машину (тягач) независимо от специального технологического оборудования.

98