4.Применение гидравлического привода в механизмах передвижения вилочных автопогрузчиках

На погрузчиках с приводом от двигателей внутреннего сгорания применяют в основном четыре типа трансмиссий, передающих энер­гию от двигателя к ведущим колесам: 1) механическая коробка пе­редач с обычной муфтой сцепления; 2) механическая коробка пере­дач с обычным сцеплением и гидромуфтой; 3) механическая коробка передач с гидротрансформатором и обычным сцеплением; 4) авто­матическая коробка передач с гидротрансформатором.

Условия работы вилочных погрузчиков характеризуются боль­шим числом маневренных операций и частым изменением направле­ния и скорости движения. Рассмотрим устройство и принципы рабо­ты применяемых в настоящее время схем трансмиссий погрузчики», Механическая коробка передач с обычной муфтой сцепления. Схема трансмиссии показана на рисунке 25, а.

Рисунок 25 – Схемы и тяговые характеристики трансмиссий с механической коробкой передач (кривые 1 и 2 – соответственно тяговые усилия на 1 и 2 передачах)

От двигателя крутящий момент передается на сухое дисковое сцепление, которое через поводковый патрон вращает шестерню коробки передач. Передвижной опок шестерен коробки приводит в движение основной вал и позво- ляет двигаться погрузчику передним или задним ходом. При движе­нии в обоих направлениях вращение передается валу, соединенному с гипоидной шестерней. Кривая тягового усилия в зависимости от скорости движения погрузчика показана на том же рисунке. Она по­добна кривой крутящего момента в зависимости от режима работы двигателя. При режимах работы до точки 1 проскальзывание сцепле­ния не позволяет увеличивать скорость движения.

Механическая коробка передач с обычным сцеплением и гидро­муфтой, Схема трансмиссии показана на рисунке 25, б. Она отличается от ранее рассмотренной схемы наличием гидромуфты, установлен­ной между двигателем и сцеплением. Муфта обычной конструкции лишь передает крутящий момент, не увеличивая и не уменьшая его; для этой цели требуется муфта сцепления с коробкой передач.

В гидромуфте происходит некоторая потеря общего КПД из-за ее проскальзывания, однако проскальзывание позволяет плавно нара­щивать мощность двигателя и уменьшать таким образом ударную нагрузку при внезапном пуске. Благодаря проскальзыванию можно постепенно увеличивать скорость двигателя, пока не будет достиг­нута мощность, достаточная для пуска погрузчика без риска заглу­шить двигатель. Это важно также для тягачей, работающих с прице­пами.

Этот тип трансмиссии позволяет за счет принудительного сколь­жения гидромуфты увеличивать частоту вращения двигателя, доводя п о мощность до максимальной, и тем самым повышать тяговое усилие на ведущих колесах погрузчика. Однако такая система, улуч­шая эксплуатационную характеристику двигателя, не позволяет уве­личивать крутящий момент. Таким образом, тяговое усилие транс­миссии с гидромуфтой (рис. 25, б) не может превосходить тягового усилия механической коробки передач с обычным сцеплением при одинаковых скоростях движения автопогрузчика.

Механическая коробка передач с гидротрансформатором и обыч­ным сцеплением. Схема трансмиссии показана на рисунке 26, а. От дви­гателя вращение передается гидротрансформатору; последний вра­щает сухое дисковое сцепление, которое передает крутящий момент па вал коробки передач. В такой трансмиссии посредством гидро­трансформатора можно в значительных пределах изменять величину крутящего момента, особенно в зоне малых скоростей, приводя тяговое усилие в соответствие со скоростью перемещения автопогруз­чика.

Гидротрансформатор представляет собой гидромуфту с одним или несколькими направляющими элементами – реакторами, поми­мо других элементов насосного и турбинного колес. Форма лопастей этих трех элементов определяет характеристики гидротрансформа­торов и позволяет увеличить крутящий момент. Реактор вступает и действие во время движения с ускорением, при преодолении по­дъемов либо во время грузовых операций при работе с ковшом, когда необходимо увеличить крутящий момент на приводных коле­сах. Рабочая жидкость циркулирует от насосного колеса к тур­бинному, к реактору и затем обратно к турбинному колесу, что и обеспечивает увеличение крутящего момента. Лопасти устроены таким образом, что когда погрузчик движется по горизонтальному пути с постоянной высокой скоростью и не требуется увеличения крутящего момента, то они не препятствуют вращению реактора на холостом ходу внутри турбинного колеса, и установка работает как гидромуфта.

Обычное дисковое сцепление используется при движении на больших скоростях, а также для изменения направления движения погрузчика.

Тяговая характеристика в зависимости от скорости автопогрузчи­ка с механической коробкой, гидротрансформатором и обычным сцеплением показана на рисунке 26, а.

Рисунок 26 – Схемы и тяговые характеристики трансмиссий автопогрузчиков с гидротрансформатором

До точки II тяговое усилие увеличивается за счет возрастания вращающего момента гидротранс­форматора, а от точки II до точки III зависит от скорости погрузчи­ка; в этой зоне гидротрансформатор работает как гидромуфта.

Автоматическая коробка передач с гидротрансформатором. Схе­ма трансмиссии показана на рисунке 26, б. Она отличается от предыду­щей наличием автоматической коробки передач. Трансмиссия имеет следующие особенности: гидротрансформатор позволяет добиться высокого крутящего момента при трогании погрузчика с места и приводят постоянно в соответствие необходимое тяговое усилие со скоростью движения машины. Сцепление, расположенное в автоматической коробке передач, приводится в действие от гидропривода автоматически в соответствии с направлением движения. Сцепление смазывается и охлаждается циркулирующим маслом. Изменяя давление масла, можно менять передаточное число механизма коробки передач и получать необходимую величину крутящего момента, которая ограничивается проскальзыванием сцепления. Проскальзы­вание, кроме того, гарантирует сцепление от поломок.

Схема позволяет в зависимости от условий работы комбиниро­вать величину тягового усилия и скорость движения автопогрузчика. Сцепление с гидроприводом допускает увеличивать крутящий мо­мент в 7,6 раза больше, чем в рассмотренных ранее схемах. Кривая тягового усилия в зависимости от скорости движения автопогрузчи­ка (рис. 26, б) аналогична рассмотренной ранее.

Первый тип трансмиссии, получивший широкое распространение, хорошо известен, второй и третий типы трансмиссий имеют некото­рые преимущества по сравнению с первым, но им еще в значитель­ной степени свойственны недостатки, присущие механической ко­робке передач, что связано с необходимостью частого переключения передач при маневрировании погрузчика. Это утомляет водителя и уменьшает сроки службы трансмиссии и двигателя.

Автоматическая коробка передач с гидротрансформатором лише­на недостатков, присущих первым трем типам трансмиссий, поэтому рассмотрим более подробно особенности управления автопогруз­чиками с такой трансмиссией и ее устройство.

Изменение направления движения автопогрузчика производится перемещением рычага, расположенного под штурвалом; нет необхо­димости нажатия педалей или перевода рычагов даже при трогании с места или при движении на малых скоростях. Переключение пере­дач осуществляется перемещением той же рукоятки без каких-либо дополнительных включений. Торможение на ходу производится на­жатием на тормозную педаль. Для остановки работающего двигате­ля рычаг переключения передач ставят в нейтральное положение. Ускорение движения осуществляется нажатием на педаль.

Преодоление подъемов выполняется на малых скоростях, при этом водитель левой ногой должен нажимать на педаль тягового усилия, а правой – на педаль газа. Включением рычага смены пе­редач и нажатием на педаль газа повышают скорость на уклоне, и нажатием на педаль тягового усилия меняют тяговую характеристи­ку автопогрузчика, уменьшая его скорость,

Конструктивная схема автоматической коробки передач с гидро­трансформатором показана на рисунке 27. Маховик 1 двигателя враща­ет через зубчатый вал диафрагму 2, которая, в свою очередь, враща­ет насос 3 гидротрансформатора. Жидкость приводит в движение турбину 4 и затем отклоняется реактивными лопастями 5, закреплен­ными неподвижно относительно картера передачи 6. Турбина 4 вра­щает через шестерню 7 вала зубчатое колесо 8, находящееся с ней в постоянном зацеплении. Через вал 9 зубчатое колесо постоянно вращает внутренние лопатки сцепления.

Рисунок 27 – Кинематическая схема автоматической коробки передач с гидротрансформатором

При движении автопогрузчика передним ходом рабочая жидкость проходит через канавку 13, постоянно соединенную с одной из по­верхностей цилиндра 12. Изменение давления в канавке вызывает перемещение цилиндра вправо; он сжимает внутренние и внешние диски, соединяющие вал 9 и корпус 10, на котором закреплена ше­стерня 15. Последняя передает крутящий момент зубчатому колесу 16, которое вращает вал 17 с закрепленной на нем шестерней 18. Эта шестерня вращает зубчатое колеси 19, насаженное на вал, который вращает гипоидную шестерню, передавая вращающий момент на ведущие колеса.

При движении автопогрузчика задним ходом рабочая жидкость проходит по канавке 14. Изменение давления в канавке вызывает перемещение цилиндра 12 влево; он сжимает диски сцепления, со­единяя корпус сцепления 11 с валом 9. На корпусе 2 закреплена шестерня 20, которая через передаточную шестерню 21 вращает зубчатое колесо 22. От последнего крутящий момент передается на ведущие колеса через вал.

В нейтральном положении рабочая жидкость не подается к по­верхностям сцепления цилиндра 12. В этом случае корпусы сцепле­ния 10 и 11 разъединены с валом 9, который вращается от двигателя через зубчатую пару 7 и 8.

Гидросистема механизма передвижения автопогрузчика с автома­тической коробкой передач и гидротрансформатором работает сле­дующим образом. Рабочая жидкость, находящаяся в картере переда­чи, всасывается через фильтр с помощью шестеренного насоса, ко­торый подает ее под давлением к гидрораспределителю. Последний выполняет три рабочих функции:

1)ограничивает предельное давление рабочей жидкости в гидро­системе с помощью предохранительного клапана. Жидкость, прохо­дящая через клапан, частично направляется на смазку подшипников вала сцепления, а частично – на охлаждение гидротрансформатора. На турбинном валу последнего расположена заслонка, которая пре­дотвращает его полное опорожнение при остановке двигателя;

2) регулирует направление движения погрузчика, направляя рабо­чую жидкость через золотник на левую или правую поверхность цилиндра сцепления. Нейтральная позиция гидрораспределителя, выключающая сцепление, позволяет заводить двигатель стартером;

3) регулирует скорость движения погрузчика при максимальном режиме работы двигателя через золотник, который позволяет изме­нять давление в гидротрансформаторе и полостях цилиндра сцепле­ния, чем ограничивает величину крутящего момента, превышение которой ведет к проскальзыванию.

Трансмиссия с автоматической коробкой передач и гидротранс­форматором по сравнению с другими видами трансмиссий обеспе­чивает: 1) плавность управления благодаря гидравлической передаче преобразования крутящего момента; 2) быстроту и легкость пере­ключения передач и изменения направления движения, исключаю­щую необходимость пользования педалью сцепления; 3) соответ­ствие величины крутящего момента нагрузке при преодолении подъ­емов; 4) безопасность, легкость и простоту управления.

Автоматизация управления обеспечивает устранение операций, свя­занных с управлением сцеплением, устранение перегрузок, смягчение ударов, передаваемых от колес двигателю, отсутствие осевых усилий на коленчатый вал в момент включения сцепления, эффективность охлаждения сцепления циркулирующей рабочей жидкостью и улучше­ние условий работы зубчатых передач за счет применения смазывания под давлением. Все это повышает срок службы трансмиссии.