книги из ГПНТБ / Гаспарянц, Г. А. Некоторые автоматические системы автомобиля учеб. пособие
.pdf
|
j-ОЭ |
— |
|
двигателя дадут |
ряд режимов совместной работы двигателя с |
|
|
обусловленных взаимосвязанными значениями A Ht К ^ ^ |
- Дпя |
||
каждого из этих |
режимов определяют к .ц .д . и |
|
|
|
М г = М е к } |
ЛтПе ■L . |
|
Используя полученные таким образом исходные данные, строят затем характеристику выхода ГТ (ф иг.68, 5 ) .
Объемная гидропередача
Объемная гидропередача (ОГЛ) представляет собой сочетание объемного насоса с таким же гидромотором (ф иг.7 0 ). Насос приво
дится в действие первичным двигателем автомобиля (бензиновым или дизелем), а гидромотор через главную передачу приводит во враще ние ведущие колеса автомобиля.
|
Диаметр цилиндра, ход поршня и обороты в минуту обозначим |
||||||||
соответственно с/, 6, |
Л |
с индексами: |
для насоса „и " |
, |
для |
гидро |
|||
мотора,, лу" . Тогда объемы, оциоываемые |
поршнями насоса |
и гидромо |
|||||||
тора |
за один оборот |
их |
валов |
(рабочий объем) будут равны |
|
||||
|
\/ - ^ d н р |
М - Я м р _ . |
|
|
|
||||
|
VH ~ |
lj |
~ ' н I |
ч ч _ |
^ |
|
|
|
|
|
Если не учитывать утечки жидкости, то теоретические секунд |
||||||||
ные |
подачии расход |
будут равны |
|
|
|
|
|
||
|
= VH -gfr ; |
t™f |
^ = v „ |
|
( ^ 1 |
||||
|
Очевидно, что объем жидкости, ежесекундно вытесняемый насо |
||||||||
сом, должен быть за |
то же время реализован в гидромоторе, т .е . |
||||||||
|
Отсюда, |
принимая во внимание |
выражения |
(чв) |
«следует, |
||||
что |
|
|
Пн _ |
Ум _ / |
|
|
|
|
|
|
|
|
п„- |
]/н'~ '■ |
|
|
|
|
|
|
- 170 |
- |
|
T .f.. |
теоретическое кинематическое |
передаточное число |
i T 0П1 |
p a r’о |
отношению рабочих объемов гидро"отора и насоса.Следова- |
||
тс.-./по, кинематическое передаточное число ОГП можно |
регулировать |
||
изменением рабочих объемов или мотора, или насоса, или одновре-
менчыл: изменением VM и |
Vh . |
|
|
Теоретические мощность и крутящий момент, необходимые для |
|||
прихода насоса, найдутся из |
очевидных |
равенств |
|
о ^ Л Р п |
|
|
|
Г ц ЬПн |
р ^ п Р |
(47, а) |
|
/V rM = М тнс Он - |
- - ^ |
||
60 |
|
|
|
где о =. ,о? - р - перепад давлений в гидромагистралях привода.
Аналогично для гидромотора получим
^Гм~ ^ г м СОм- |
Л1" Р ~ |
(47,(0 |
Из выражений (46) и (47) следует, что
is _ |
М |
Vп |
_ ; |
ЛГ~ |
'■ I/ |
~ Lr ’ |
|
|
' 1тн |
Vн |
|
т ,е , теоретическое силовое передаточное число ОГП также равно от ношению рабочих объемов гидромотора и насоса.
Фиг,70 Схема объемной гидропередачи.
- 171 -
На основании полученных зависимостей можно заключить:
1) теоретические значения кинематического и елового переда
точных чисел ОГЛ равны между |
собой, |
т .е . |
в |
ОГЛ отсутствует сколь |
|
жение ; |
|
|
|
|
|
2) ОПТ может |
быть использована |
в трех |
качествах. Она может |
||
выполнять функции: |
гидровала (l = con st) , |
редуктора (L Ф / = const) |
|||
и трансформатораf L £ c o n s t) |
; |
|
|
|
|
3) для использования ОШ в качестве трансформатора (бессту |
|||||
пенчатой передачи) необходимо применять |
гидромотор иля насос (или |
||||
одновременно и мотор и насос |
) с регулируемым рабочим объемом V . |
||||
Изменение рабочих объемов может быть произведено только принуди
тельно, поэтому бесступенчатая ОГД является несаморегулируемой.
Чтобы сформулировать программу автоматического регулирова
ния ОШ с помощью средств внешней автоматики, рассмотрим несколь
ко подробнее |
все |
три |
возможных |
варианта pei у .чарования передаточ |
|||||||
ного |
числа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-й |
вариант |
- |
VH У- con st; |
Ум - const . |
в |
этом случае при |
||||
nH^const |
условие |
равенства |
подачи |
&тн насоса и расхода <3гпмо |
|||||||
тора |
запишется так |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Унmax Пн - |
Уm Пм > |
|
|
|
|||
где |
- |
VH ' |
Унтах |
|
- параметр регулирования передачи по насо |
||||||
су, величина |
которого |
может изменяться от 0 до |
1 ,0 . |
||||||||
Из написанного равенства получим |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
ён Унтах |
„ |
|
|
. |
|
|
|
|
|
Пм------- Z------------Пн |
|
|
(48) |
||||
|
|
|
|
|
|
VM |
|
|
|
|
|
|
Моменты на валах насоса и мотора |
с учетом ( |
^ |
а и б) будут |
|||||||
равны |
соответственно |
|
|
|
|
|
|
||||
Птн = ~ ~ £ . " ’a* -p i Мг„ = - ~ р - const
- 172 -
Таким образом, при регулируемом насосе, когда сохраняют по стоянным обороты насоса, обороты мотора изменяются прямо пропор ционально 6н .момент, необходимый для привода насоса (а следо вательно и потребляемая модность) , - пропорционально произведе нию Вн Р , а диапазон регулирования с учетом (48) оказывается равным
та* |
Vh/ |
н m a x |
Д* = 7 m i n |
\/к |
н топ |
|
1///Л |
|
Известно, что для получения идеальной ) гиперболической тяго вой характеристики автомобиля необходимо такое регулирование пе редаточного числа трансмиссии, при котором достигается работа двигателя с n£ -c o n s t и Ne - const . В рассматриваемом олу-
чае что соответствует уоловию
= |
= const , |
откуда |
|
р . |
гтгМтч |
|
Сн VИ max |
В итоге при регулировании трансформатора изменением объема
насоса мокно достигнуть линейного изменения скорости вала гидро мотора и изменения момента на том яе валу в гиперболической за
висимости от е н |
( т .е , от Пп ) . Графи этого варианта регули |
||
ровался |
приведен |
на фиг.71;а . |
|
2-й |
вариант |
|
VM ^ c o n s t ; VH-con st; Пн -co n st;М тН= const- |
Аналогично первому варианту регулирования из уоловия равенства подачи насоса и расхода мотора получим
п" = е V H |
Пн ’ |
z м *м max |
|
— 173
а) |
б) |
Фиг. 71 График регулирования ОШ изменением объема:! а) насоса ; б) мотора.
'ФИГ.72 График регулирования ОШ . последовательным изменением объема наоооа и мотора.
|
|
|
- 174 |
- |
|
где |
б м - Ум Умтац |
- |
параметр |
регулирования |
передачи по наоо- |
оу. |
Далее: |
|
|
|
|
|
М ТН= -j~ P - const, откуда р г |
- cans t ; |
|||
|
|
2К |
|
|
|
|
м |
— |
Ум max |
' } |
|
|
' /гм - |
|
|
||
Г) Ум max
мVm min
Таким образом, при регулировании мотора изменяются по ги
перболической зависимости обороты его вала, а момент Мтм- ли
нейно относительно параметра регулирования. Характеристика ОГП
со 2-м вариантом |
регулирования приведена на фиг.71,(Г . |
|
|
3-й вариант |
- |
регулируются и насос и мотор в такой последо |
|
вательности, при которой характеристика их совместной |
работы, |
||
т .е . характеристика ОГП имеет вид, приведенный на фиг,72. Не |
|||
трудно видеть, что |
в этом случае не только значительно |
расширя |
|
ется диапазон регулирования ОГП, который теперь равен
JJН- Л1 = D h ’ Вм >
но и характеристика приобретает вид, удобный для автомобиля.
Действительно например, при трогании автомобиля с места и разго
не момент М Тм должен быть максимальным, а обороты Пм возра
стать от 0 . Это требование удовлетворяется при первом варианте регулирования, но диапазон регулирования оборотов ограничен. При
втором |
способе регулирования плавное трогание автомобиля невоз |
|||
можно, |
так |
как моментМтм достигает величины приведенного |
к ва |
|
лу мотора |
момента сопротивления движению автомобиля М у |
при ко |
||
нечном |
значении оборотов П птр |
(фиг.71, 5 ) . |
|
|
Из рассмотренного можно заключить: для достижения оптималь |
||||
ных результатов регулирования ОГП необходимо: |
|
|||
■- использовать в качестве |
насоса и мотора обьемлые гидрома- |
|||
г-ьш о |
регулируемым рабочим объемом, снабдив ОГП средствами ав- |
|||
- 175 -
тематического изменения объемов |
этих |
машин |
; |
|
|
|
- САР должна обеспечивать |
постоянство |
Мн и П,., |
при неиз |
|||
менном положении педали управления и изменение |
Мм нс xapairis- |
|||||
ристике, приведенной на фиг.72. Т .е . |
в зоне |
/7 |
должна произво |
|||
дить регулирование |
насоса при |
е м - 1 |
, а в |
зоне |
М - регули |
|
рование мотора при |
е н -1 . |
|
|
|
|
|
Типы (объемных) гидромашин, которые могут быть попользова |
||||||
ны в качестве элементов ОГЛ различны. |
Преимущественное |
распрост |
||||
ранение получили поршеяьковые машины о радиальным или акоималъ-
ным расположением цилиндров ( фиг. 73 ) .
Схема радиально-иоршеньковой машины приведена на фиг.73 , а
В роторе I , который расположен эксцентрично относительно стато
ра 2, имеются цилиндрические полости, в которых размещены пор шеньки 3, являющиеся вытеснителями жидкости. При вращении рото ра поршеньки, скользя по внутренней поверхности статора, побуж даются к совершению возвратно-поступательного движения относи тельно ротора. Рабочие камеры машины через радиальные отверстия сообщаются попеременно то с приемной, то с отдающей камерами центральной (распределительной) полости насоса. Регулирование
насоса осуществляется изменением эксцентриситета в . Эти ма
шины имеют небольшие осевые размеры при значительных диаметраль ных. Поэтому их можно рекомендовать для использования в качеотве
гидромоторов при компоновке типа "М отор-колесо".
На фйг.73; (Г приведена охема аксиально-поршеньковой маяны .
Зцеоь рабочие полости в роторе I расположены параллельно оои ва ла, а поршеньки 2 совершают возвратно-поотупательное движение благодаря их взаимодействию во время вращения ротора о наклонным опорным диском 3 . Распределительное устройство представляет со бой неподвижное кольцо 4 , к которому ротор плотно прилегает св о -
— 17 6 —
Фиг,73 Схема радиальной ( а ) и аксимааьной(5 )
поршеньновых объемных гидромашин.
50
- I77 -
им торцам, |
имеющим два дугообразных окна» |
Одно из |
них сообщаем |
ся с приемной, а другое с отдающей камерами машин. |
Регули^юна- |
||
яие машины осуществляется изменением угла |
сХ наклоне опорного |
||
диска. Эти |
машины отличаются от радиально-ггоршеиысовых меньшими |
||
радиальными |
и большими осевыми размерами, |
а также |
меньшим весом |
граь/споргиои
на единицу восаУмакхнк. Эти машины могут работать как в режиме
насоса, так и в режима |
гидромотора. |
Существует много их конструк |
|
тивных разновидностей |
и типо-размеров. Максимальное давление,соз- |
||
|
|
|
tfР |
даваемое ими |
(или реализуемое) достигает 250-300 ом*** . |
||
К .п .д . |
объемной гидропередачи. |
В ОГП имеют место три вида |
|
энергетических потерь: объемные, гидравлические и механические.
Объемные потери обусловлены главным образом утечками жидко сти в машинах через зазоры поршеньковой пары и распределительно го устройства. Они практически не зависят от оборотов и увеличи
ваются с увеличением давления. Для одной машины эти потери оцени
вают |
отношением |
(Яоэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О-Г ’ |
|
|
|
|
где |
О-ср - фактическая подача (или |
расход) машины, |
|
||||
|
&т ~ теоретическая подача (или |
раоход) |
машины, |
|
|||
|
'2 |
- объемный к .п .д . |
машины. |
|
|
|
|
Из условия, что фактическая подача |
насоса |
равна фактическо |
|||||
му расходу |
гидромотора, и учитывая, |
что |
утечки |
в насосе |
и мото |
||
ре имеют разное направление, имеем |
|
|
|
|
|||
|
|
&тм |
|
|
|
|
|
откуда объемный к .п .д |
ОШ равен |
|
|
|
|||
|
|
_ |
У“ГМ |
|
|
|
|
|
|
7 „ - - 1 ОН ? ОМ - |
Q. |
|
|
|
__ |
|
|
|
w ТНI П |
|
|
|
|
Гидравлические потери, имеющие место в трубопроводах |
ОШ, |
||||||
|
|
|
|
|
|
- |
178 - |
|
|
|
|
|
приводят к тому, что давление |
рм |
на входе в |
гидромотор |
оказы |
||||||||
вается |
меньше давления р |
|
на выходе иг насоса. |
Потеря напора |
||||||||
оценивается гидравлическим к .п .д . ОГП |
|
, |
равным отношению |
|||||||||
|
|
|
|
h |
= I tl ■ |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
(г |
|
Рн |
|
|
|
|
|
|
|
<1 учетом рассмотренных |
и |
механических потерь у ^ |
и исполь- |
||||||||
sobph |
выражения ( |
47, а и б |
) |
можпо определить |
фактические мощно |
|||||||
сти |
( |
и крутящие моменты): |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
и |
п |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iон ( мн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/V/v; - Мм LO м - &Р Чан |
Чмн |
* |
|
|
||||
откуда к .п .д , всей ОГП равен |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
^оп= jf--- Ьн• V, ■ |
7„н |
■ь -- Ь 7и7м> |
|
|||||||
где |
Ч н ’л |
Iri ~ |
°^шие К>П*Д* |
соответственно насоса и мотора. |
||||||||
|
Величина общего к .п .д . для современных образцов ОГП, приме |
|||||||||||
нявшихся на |
автомобилях, |
колеблется |
чаще |
всего |
|
в пределах |
||||||
П |
|
= Й7С-Й 5 5 |
и не является постоянной, |
так как к.п.д.машин, |
||||||||
чmax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
составляющих ОГП, зависит от давления, оборотов и подачи (расхода)
жидкости (см .ф иг.74 ) ,
В заключение отметим, что,несмотря на низкий к .п .д ..гр ом озд кость и высокую стоимость ОШ, в настоящее время ведут интенсив ный инженерный поиск возможности е9 применения на автомобиле.
Привлекает ряд существенных достоинств этой передачи:
- возможность бесступенчатого регулирования силового и кине матического передаточных чисел в широком диапазоне, а также ревер сирование ;
- возможность автоматизации этой передачи относительно про стыл? средствами;