5.2 Смешанные виды привода в автопогрузчиках

При использовании двигателей внутреннего сгорания для ком­пенсации характерных для них недостатков (отсутствие перегрузоч­ной способности и малые пределы регулирования) преимуществен­но применяются смешанные (комбинированные) виды привода: с ме­ханическими, гидравлическими, гидростатическими и электрически­ми передачами. Смешанные виды приводов широко используются в МНБТ. Удельный вес распространенности передач зависит от грузо­подъемности и с ее увеличением доля механических передач умень­шается. В среднем машины с механическими передачами составля­ют около 15%, с бесступенчатыми гидродинамическими и гидроста­тическими – 83%, электрические и другие разновидности комби­нированных передач до 2%, хотя на машинах большой грузоподъем­ности их доля достигает 15–20%.

На рисунке 32 показано устройство механизма передвижения по­грузчика с гидравлической передачей. Первичный вал гидротранс­форматора 4 непосредственно связан с двигателем внутреннего сгорания 6, от этого вала через коробку отбора мощности приводит­ся в движение гидронасос 5. Гидротрансформатор состоит из реак­тора 8, турбинного колеса 9, насосного колеса 10. Для повышения коэффициента полезного действия при работе на максимальных скоростях гидротрансформатор имеет муфту свободного хода 7, она переключает реактор, когда входящий и выходящий моменты на валах гидротрансформатора выравниваются. Насосное колесо пода­ет рабочую жидкость на лопасти турбинного колеса и вращает его. Закрепленный на муфте свободного хода реактор дополнительно изменяет направление потока жидкости и увеличивает крутящей момент, поэтому выходной момент может быть больше входного.

Рисунок 32 – Гидродинамическая передача погрузчика с колесными редукторами

Для одноступенчатого гидротрансформатора характерны величины коэффициента трансформации 2–3,5, кроме того, использование гидротрансформатора при высоких значениях коэффициента транс­формации уменьшает КПД. Для исключения неэкономичных режи­мов и увеличения общего передаточного отношения гидротрансфор­матор обычно работает последовательно с одной, двумя, а иногда и с тремя понижающими передачами. Для этих целей механизм пере­движения снабжается коробкой передач с синхронизатором включе­ния 12, дифференциальной передачей 13 и колесными редукторами, сцеплением переднего хода 3 и заднего хода 11, торможение ходо­вых приводных колес 1 выполняется гидравлическими сервотормо­зами 2.

Схема гидростатического привода дана на рисунке 33. Двигатель внутреннего сгорания 3 вращает гидронасосы 1 и 2 постоянной про­изводительности, питающие рабочей жидкостью механизмы подъе­ма, навесное оборудование и гидропривод усилителя рулевого уп­равления, а также гидронасос 9 регулируемой производительности, питающий два параллельно присоединенных гидродвигателя 4, кото­рые приводят ведущие колеса 8 через колесные редукторы 7. Колеса или редукторы оборудуются дисковыми или колодочными тормоза­ми 5. Подвод рабочей жидкости к мотор-колесам, объединяющим приводные гидродвигатели, редукторы, ведущие колеса, тормоза, происходит через жесткие и гибкие трубопроводы 6.

Рисунок 33 – Гидростатический привод вилочного погрузчика с колесными редукторами

В качестве регулируемого насоса преимущественно применяются аксиально-поршневые гидронасосы с наклонной шайбой. Гидродвигатели могут быть аксиально-поршневого или любого другого типа с нерегулируемым рабочим объемом. Во время стоянки регулируе­мый гидронасос занимает нейтральное положение, при этом поршни не двигаются и рабочая жидкость не подается. Вывод гидронасоса из нейтрального положения и подача рабочей жидкости зависят от положения наклонной шайбы, перемещаемой гидроцилиндром по команде с пульта управления.

На рисунке 34 представлена блок-схема регулируемого дизель-электрического привода с электронной системой управления, дизельный двигатель 14 вращает генератор постоянного тока 15, питающий исполнительные электромоторы постоянного тока с параллельным возбуждением рабочих механизмов 18, управление полем электро­мотора и частотой вращения осуществляется устройством 17 и тран­зисторной системой 19.

В соответствии с требованиями графика нагрузки исполнитель­ного механизма параллельное поле электромотора регулируется в зависимости от силы тока транзисторной системой управления.

Рисунок 34 – Схема дизель-электрического привода с электронной системой управления

Этим создается возможность лучшего согласования оборотов электромо­тора, скорости движения исполнительного механизма, а также воз­можность использования требуемого диапазона мощности. Управле­ние движением в прямом и обратном направлениях выполняется переключателем 1. Для согласования режимов работы дизеля и гене­ратора блок-схемой предусмотрены системы контроля и обратной связи. Педаль движения 5 связана с датчиком скорости 3, устанавливающим через интегратор 2 заданное значение скорости движе­ния. От генератора 2 сигналы поступают к регулятору скорости 6, регулятору тока 7 и мощности 9. Регулятор мощности 9 связан с датчиками исполнительных механизмов 10, переключателем поляр­ности 16, управляющим конечной ступенью 11, генератора 15.

В регуляторе скорости 6 происходит сравнение заданного зна­чения скорости с фактическим, поступающим от тахогенератора 8. Подача топлива к дизельному двигателю регулируется сравнивателем частоты вращения 4 и потенциометром топливного насоса 12. Тахогенератор 8 получает сигналы от потенциометра топливного насоса 12 и генератора освещения 13. Отклонения в скорости ис­полнительных механизмов компенсируется полем возбуждения гене­ратора через исполнительный орган и конечную ступень. Чтобы предотвратить электрическую или механическую перегрузку системы используются регуляторы тока.

Системы регулирования скорости и силы тока контролируются регулятором мощности, этим предотвращается перегрузка и глуше­ние дизельного двигателя. Системой предусмотрено сравнение ско­ростей генератора-освещения 13 и заданной дизельного двигателя 14, зависящей от положения рычажного механизма топливного насо­са. Если разница в оборотах получается от уменьшения частоты вращения дизеля вследствие перегрузки, то регулятор мощности снижает мощность силового генератора 15. Такая регулировка поля возбуждения генератора происходит при движении и при торможе­нии, что дает возможность рекупирировать энергию и повысить эко­номичность привода.

Описанная блок-схема дизель-электрического привода машин в сравнении с традиционными обладает следующими преимущества­ми: скорость движения может регулироваться педалью независимо от сопротивления (в пределах диапазона скоростей), торможение погрузчика до полной остановки и удержание его при работающем двигателе производится без трения (отсутствует сцепление), лучше используется мощность дизеля во всем диапазоне благодаря элек­тронной системе регулирования (оптимальное согласование), привод рабочей гидравлики других механизмов управляется независимо от скорости движения, максимальное ускорение и замедление регу­лируются переключателем и соответствуют командам педали движе­ния, весь привод имеет эластичную подвеску и не передает вибра­ции на раму машины.

Недостатки привода: электрические моторы имеют меньшую удельную мощность, больше по размерам и весу, чем гидравличес­кие двигатели, электромоторы требуют хорошей вентиляции для ох­лаждения.