Гидравлические системы управления трансмиссиями

ЯЩИК ПАНДОРЫ, ИЛИ ТАК ЛИ СТРАШЕН «АВТОМАТ».

ЯЩИК ПАНДОРЫ, ИЛИ ТАК ЛИ СТРАШЕН

Как уже говорилось ранее, реализация идеи гидромеханической АКП в том виде, в котором она существует сегодня, стала возможной только с изобретением гидродинамического преобразователя крутящего момента (гидромуфты, гидротрансформатора (ГТ), а в народе — «бублика»). Как это устройство выполняет в гидромеханической коробке передач (ГМП) функцию традиционного сцепления, а также автоматически изменяет крутящий момент в зависимости от нагрузки и частоты вращения колес автомобиля, рассматривалось в предыдущей части материала. А вот что происходит дальше, после того как крутящий момент через ГТ подается на входной («турбинный») вал диапазонной коробки?

Два классических трехзвенных планетарных механизма. «Корона» левого ТПМ жестко закреплена на «водиле» правого

Прежде чем ответить на этот вопрос, необходимо отметить, что все диапазонные коробки гидромеханических коробок передач (ГМП) можно разделить на две группы:
1) планетарные ГМП;
2) ГМП вального типа.

Классический ТПМ. Отчетливо видно «водило» с сателлитами. «Солнце» снято и лежит отдельно. «Корона» данного ТМП отсутствует — установлена на «водиле» другого

Солнечная система, или Немного кинематики.
Исторически сложилось так, что на сегодняшний день наибольшее распространение у основных производителей автоматических трансмиссий получили ГМП планетарного типа, включающие в себя систему трехзвенных планетарных механизмов (ТПМ) и управляющих ими гидравлических фрикционных муфт и тормозов. Такие агрегаты имеют целый ряд преимуществ. Крутящий момент в них передается одновременно через несколько пар зубьев (соответственно числу имеющихся в ТМП сателлитов). Это позволяет уменьшить размеры зубьев шестерен, а значит, и сами шестерни и обеспечить их большую прочность. Кроме того, планетарная ГПМ представляет собой соосную коробку передач — все механизмы (включая ведущий и ведомый валы) расположены внутри нее на одной оси, что конструктивно проще, а также позволяет сделать КП компактнее в диаметре.

Ленточный тормоз и его ответная часть (барабан)

Планетарный механизм в принципе можно назвать упрощенной моделью Солнечной системы. Как известно, в Солнечной системе вокруг светила вращаются его спутники — планеты. Одновременно каждая планета вращается вокруг своей оси. А в планетарной передаче вокруг центральной («солнечной») шестерни вращаются шестерни-спутники (сателлиты). При этом каждый сателлит вращается вокруг собственной оси, смонтированной на общей корпусной детали (коробка сателлитов, или «водило»). Все сателлиты своим внутренним радиусом находятся в зубчатом зацеплении с «солнечной» шестерней, а своим внешним радиусом — с «коронной» шестерней. Такой ТПМ является соосным — все его звенья вращаются вокруг одной центральной оси.
То есть классический трехзвенный планетарный механизм (ТПМ) устроен следующим образом:
1. Центральная («солнечная») шестерня всегда расположена вдоль оси ТПМ (как уже сказано, вокруг нее, в общем-то, все и вертится). Представляет собой шестерню внешнего зацепления.
2. «Водило» — корпусная деталь с осями для сателлитов (ошибочно именуется в народе «планетаркой») плюс сами сателлиты (маленькие шестерни).
3. Внешняя («коронная») шестерня, или «эпицикл», — самая большая по числу зубьев шестерня в ТПМ. Обязательно внутреннего зацепления.
Второй разновидностью планетарных механизмов, применяемых в ГМП, является ТПМ со спаренными сателлитами. Здесь «водило» несет пары сателлитов, находящихся в непосредственном зацеплении друг с другом (внутри пары).
Независимо от разновидности все планетарные передачи имеют одну общую особенность — одна из шестерен («солнце» или «эпицикл») может быть неподвижной, а оси сателлитов обязательно перемещаются. Этим передачи планетарного типа отличаются от обычных шестеренчатых. (Там вращаются все шестерни, но оси их не перемещаются.)
Существенным конструктивным отличием планетарной ГМП от обычных МКП является переключение передач без разрыва потока мощности. Управляют таким процессом переключения многодисковые фрикционные муфты (приводятся гидравликой) и ленточные (или дисковые) тормоза. Непосредственно за выбор самой передачи отвечают гидравлический и электронный блоки управления АКП.
Элементы управления в ГМП планетарного типа:
1. Фрикционные муфты.
Служат для соединения смежных звеньев планетарной передачи. (Собственно понятие «муфта» в кинематике и означает соединение двух подвижных деталей.)
2. Тормоз.
Служит для торможения на корпус звена планетарной передачи вплоть до полной его остановки. Бывает двух видов — дисковый и ленточный. Неоспоримым преимуществом последнего является компактность в силу небольших габаритов.
3. Муфты свободного хода.
Принцип их действия хорошо иллюстрирует задняя каретка велосипеда: возможна передача крутящего момента только в одном направлении или же торможение звена планетарной передачи только в одном направлении.

Для передачи крутящего момента на каждой передаче в планетарной ГМП должно быть включено минимум два элемента — либо две муфты, либо муфта и тормоз, либо фрикционная муфта и муфта свободного хода.
Передаточное отношение ГМП планетарного типа формируется в зависимости от того, какое из звеньев планетарного механизма получает нулевую степень свободы. Определяющим фактором здесь становятся элементы управления — они либо тормозят на корпус и останавливают планетарный механизм, либо соединяют его с другим звеном планетарной передачи для передачи крутящего момента. Например, так называемая прямая передача в планетарных ГМП подразумевает, что произошло соединение всех звеньев планетарных механизмов в одно целое и вращение их с одной и той же скоростью. Как говорят специалисты, «вращается вся коробка». Сами звенья планетарных механизмов неподвижны относительно друг друга. (К примеру, сателлиты не вращаются относительно «водила» или друг друга.)

А вот так это все выглядит в сборе: состыкованные между собой ТПМ и барабан с лентой тормоза

Вальная ГМП 722.7 Mercedes A-klasse. Для сравнения: поперечный размер этой АКП сопоставим с длиной шариковой ручки

«Япона мать», или «Дойче фактор»
ГМП вального типа не получили столь широкого признания и распространения у производителей автоматических трансмиссий, как планетарные гидромеханические «автоматы». На сегодняшний день главными производителями вальных ГМП являются Honda и Mercedes-Benz.
В отличие от АКП планетарного типа в вальных ГМП легковых автомобилей для каждой передачи включается лишь один элемент, шестерни которого находятся в постоянном зацеплении. Поэтому в принципе ГМП вального типа конструктивно напоминают механические коробки передач. Подобно МКП, вальные «автоматы» не являются соосными коробками и имеют несколько валов, расположенных в параллельных плоскостях. Основное отличие от «механики» состоит в том, что роль синхронизирующих муфт механических коробок (синхронизаторов) в вальных ГПМ выполняют фрикционные муфты. А для включения «передний/задний ход» в АКП Honda применяется гидроуправляемая зубчатая муфта.
Основное преимущество ГМП вального типа перед планетарной АКП — максимальная компактность конструкции, в итоге обеспечивающая и небольшие геометрические габариты всего агрегата.
Но есть у данного фактора и отрицательная сторона. Так, в вальных «автоматах» производства Honda осуществить замену масляного фильтра без снятия самой АКП и ее частичной разборки нельзя! А гидравлический модуль системы автоматического управления (САУ) этой же АКП скомпонован внутри корпуса самой коробки на ее передней крышке. Поэтому работать с этим узлом можно только после демонтажа и полной разборки «автомата».

Звенья планетарного механизма планетарной ГМП стыкуются между собой подобно матрешке

Проблемы с компоновкой ГМП планетарного типа в моторном отсеке моделей А- и B-klasse на этапе их проектирования, по-видимому, послужили причиной для создания инженерами Mercedes АКП, получившей индекс 722.7. Эта система представляет собой вальную ГМП «5+1» с фрикционными управляющими устройствами, шестернями постоянного зацепления и ЭБУ, смонтированным внутри коробки непосредственно на ее гидросхеме. («Автоматы» с ЭБУ, смонтированным внутри самой КП на ее гидросхеме, получили название «Мехатроник».) Интересная особенность АКП 722.7 — все ее электрогидравлические клапаны (ЭГК, или соленоиды) являются пропорциональными и помимо включения передач обеспечивают плавность этого процесса, а также отсутствие разрыва потока мощности (каждый ЭГК отвечает за свою передачу). Клапан управления АКП 722.7, приводимый в действие ручкой-селектором передач, конструктивно выполнен в виде крана, что также способствовало уменьшению геометрических габаритов коробки (что и было нужно для модели А-klasse).

Сергей КРУК, Егор АЛЕСИН, фото Глеба МАЛОФЕЕВА.

Устройство гидросистемы — принцип работы и конструкция. Плюсы применения оборудования гидравлических систем

Устройство гидросистемы — принцип работы и конструкция. Плюсы применения оборудования гидравлических систем 14 августа 2020

Читайте также  Замена масла в трансмиссии рено каптур

Устройство гидравлической системы — представляет собой машину или оборудование, которое при использовании мощности жидкостной среды может справиться с поставленными задачами, за счет преобразования незначительного усилия в значительное. Гидравлическую систему в современном мире активно используют в:

  • промышленной сфере — в качестве конструкционного элемента металлорежущих станков, прессах, тяжёлых манипуляторах или комплектующего механизма, с помощью которого выполняются разрузочно-погрузочные или транспортировочные работы;
  • авиакосмической сфере — активно применяется в шасси и различного рода системах управления;
  • сельскохозяйственной отрасли. Главным назначение гидравлической системы является преобразование гидравлической энергии в механическую энергию, тем самым позволяя использовать разнообразные навесные агрегаты на такой спецтехнике как трактор или бульдозер, которые активно задействованы в аграрии;
  • автомобилестроении — применяется в тормозной системе транспортного средства;
  • разнообразной специализированной технике (строительной, горнодобывающей, дорожной, лесозаготовительной, коммунальной и пр.);
  • судовом оборудовании. Гидравлика задействована в рулевом управлении и турбинах.

С течением времени список отраслей, в которых всё чаще используют гидрооборудование только увеличивается, так как гидравлика это не только выгодно, но и надежно.

Гидросистема, назначение которой заключается в преобразовании энергии гидравлической в механическую, может быть закрытого или открытого типа. Открытый тип системы чаще всего имею устройства небольшой или средней мощности, закрытый тип предназначен для более сложных систем, где вместо гидравлического цилиндра задействован гидравлический двигатель.

Принцип гидросистемы и особенности её конструкции

Принцип гидравлической системы такой же, как и у жидкостного рычага, где используя гидростатическое давление можно преобразовать малое усилие на относительно небольшой площади в достаточно большое.

Для того, чтобы понять принцип работы гидравлической системы, необходимо изначально разобраться с её конструкцией и основными комплектующими. Рассмотрим конструкцию гидросистемы специализированной техники, которая включает в себя:

  • устройство гидравлического бака с рабочей жидкостью внутри, где она не только находится в безопасности, но и поддерживается её необходимая для гидросистемы рабочая температура;
  • гидронасос — основа системы. Используя механический или электрический двигатель через ремни или муфту устройство гидравлического насоса (шестеренного, поршневого или пластинчатого) приводится в движение, которое под давлением подает рабочую жидкость к остальным комплектующим системы;
  • гидравлический распределитель (золотниковый, клапанный или крановый) — устройство ответственного за управление потоков рабочей жидкости;
  • механизмы управления (кнопки, пневматические джойстики и прочие приводы);
  • различные трубопроводы, рукава высокого давления, шланги, соединительные фитинги и крепежные элементы;
  • гидравлические цилиндры и механизмы отбора мощности (коробку и вал).

Несмотря на то, что конструкция установленной гидравлики может быть разной в зависимости от сферы использования, принцип работы гидросистемы остается неизменным.

Например, рассмотрим принцип гидросистемы сложного промышленного оборудования, где под воздействием силы тяжести рабочая жидкость попадает в устройство гидронасоса, а после к гидравлическому распределителю, который перенаправляет рабочую жидкость к поршню гидроцилиндра, тем самым создавая давление.

Оборудование гидравлических систем — преимущества применения и недостатки

Устройство гидросистемы достаточно широко применяется практически во всех отраслях, так как обладает рядом преимуществ, среди которых выделяют:

  • высокую эффективность — возможность перемещения крупногабаритного и тяжелого груза с максимальной точностью;
  • гибкость работы — наличие возможности регулировать как большие, так и малые усилия;
  • наличие практически неограниченного диапазона скоростей;
  • долговечность и надежность оборудований гидравлических систем, так как устройства можно предварительно оснастить клапанами сброса давления для защиты от перегруза;
  • компактность и экономичность — дают возможность агрегатировать навесные устройства, тем самым уменьшая расходы на покупку новой специализированной техники.

К недостаткам использования оборудований гидросистем относят:

  • вероятность возникновения течи рабочей жидкости, которую необходимо устранять;
  • большую чувствительность комплектующих гидравлической системы к разнообразным загрязнениям и наличию абразивных частиц в рабочей жидкости (масле);
  • наличие вероятности возгорания в процессе работы, так как чаще всего в качестве рабочей жидкости используют горючую жидкость.

Если следовать рекомендациям по обслуживанию и уходу за устройствами гидравлической системы, следить за чистотой рабочего масла, то тогда недостатки гидросистемы теряют свою значимость.

Устройство автомобилей

Система управления переключением передач в ГМП (рис. 1) состоит из двух частей (подсистем): управляющей и исполнительной. Исполнительной частью системы управления является масляная система (рис. 1, а). Основными составными частями ее являются масляный насос 2, фильтр 3, управляющие клапаны 4, 5, главный золотник 6, гидравлические цилиндры 7, 8.

Масляный насос 2 создает давление в главной магистрали, которое подается к управляющим клапанам 4 и 5 золотникового типа. В зависимости от положения золотников управляющих клапанов и давления на выходе из них главный золотник занимает такое положение, при котором масло поступает в один из гидравлических цилиндров 7 или 8 включения фрикционов или ленточных тормозных механизмов.

управление гидромеханической передачей

Положение золотника управляющего клапана 4 изменяется пропорционально изменению положения педали подачи топлива, т. е. нагрузке, а золотника клапана 5 – пропорционально скоростному режиму автомобиля.
Скоростной режим контролирует центробежный регулятор, который через рычаг воздействует на золотник. Таким образом обеспечивается работа коробки передач в автоматическом режиме.

Чаще управление основными режимами работы коробки передач осуществляется в полуавтоматическом режиме. В этом случае в управляющую систему вводится пульт с кнопками или специальный селектор, устанавливаемый на рулевой колонке или на месте рычага переключения передач.

Упрощенно работа системы управления в полуавтоматическом режиме представлена на рис. 1, б.

При установке селектора в нейтральное положение в коробке передач все передачи выключены.

В положение селектора А1 автоматически включаются первая и третья передачи и блокировка гидротрансформатора на третьей передаче.

В положении селектора А2 включаются первая и вторая передачи и блокировка гидротрансформатора на второй передаче.

При установке селектора в положение ЗХ включается передача заднего хода.

В положении ПП принудительно включается первая передача.

При изменении положения главного золотника, которое зависит от скоростного и нагрузочного режима работы, масло из главной магистрали подается под давлением к одному из выключателей 15, 16, 17, которые замыкают цепь питания электромагнитов 9, 10, 13, 14 клапанов, которые, в свою очередь, открывают доступ масла к исполнительным механизмам коробки передач.

На современных легковых автомобилях система управления автоматическими коробками передач имеет более сложную конструкцию, включающую электронные блоки управления, способные проводить анализ многих параметров и выдавать соответствующие команды исполнительным механизмам.

Пример применения электроники в управлении механической коробкой передач приведен на рис. 2.

Управление коробкой автоматическое или в ручном режиме с помощью подрулевых переключателей 4 или селектора 5, являющегося по сути джойстиком. Переход на автоматический режим работы коробки передач осуществляется кнопкой 6.
Информация от контрольных систем тормозных механизмов, электронного блока двигателя поступает в электронный блок 3 коробки передач. Туда же поступают данные о положении педали 7 управления подачей топлива и датчика 2 частоты вращения первичного вала коробки передач.

управление автоматической коробкой передач

Электронный блок коробки передач выдает в нужный момент команду устройству 1 переключения передач и устройству 8 выключения сцепления, при этом номер включенной передачи высвечивается на табло панели приборов.
В ручном режиме электронный блок коробки передач обеспечивает снижение частоты вращения коленчатого вала при переходе на высшую передачу и увеличение частоты вращение при переходе на низшую передачу с целью выравнивания угловых скоростей блокируемых валов.

Система гидравлического привода — Hydraulic drive system

Система гидравлического привода — это квазигидростатический привод или система трансмиссии , которая использует гидравлическую жидкость под давлением для питания гидравлического оборудования . Термин гидростатический относится к передаче энергии от разницы давлений, а не от кинетической энергии потока.

Система гидравлического привода состоит из трех частей: генератора (например, гидравлического насоса ), приводимого в действие электродвигателем или сгорания двигателя или ветряной мельницы ; клапаны, фильтры, трубопроводы и т. д. (для направления и управления системой); и привод (например, гидравлический двигатель или гидроцилиндр ) для привода оборудования.

Содержание

Принцип Паскаля

Закон Паскаля — основа систем гидравлического привода. Поскольку давление в системе одинаково, сила, которую жидкость передает окружающей среде, равна давлению × площадь. Таким образом, маленький поршень ощущает небольшую силу, а большой поршень — большую силу.

Читайте также  Какое масло заливать в трансмиссию саньенг актион

Тот же принцип применяется к гидравлическому насосу с небольшим рабочим объемом, который требует небольшого крутящего момента , в сочетании с гидравлическим двигателем с большим рабочим объемом, который дает большой крутящий момент. Таким образом можно построить трансмиссию с определенным передаточным числом.

В большинстве систем гидравлического привода используются гидроцилиндры. Здесь используется тот же принцип — небольшой крутящий момент может быть передан в большую силу.

Путем дросселирования жидкости между частью генератора и частью двигателя или с помощью гидравлических насосов и / или двигателей с регулируемым рабочим объемом можно легко изменить передаточное число трансмиссии. В случае использования дросселирования эффективность трансмиссии ограничена. Однако в случае использования регулируемых насосов и двигателей КПД очень велик. Фактически, примерно до 1980 года система гидравлического привода практически не имела конкуренции с другими системами регулируемого привода.

В настоящее время системами электропривода, использующими электрические серводвигатели, можно отлично управлять и они могут легко конкурировать с системами вращающегося гидравлического привода. Фактически, гидравлические цилиндры не имеют конкуренции по линейным силам. Для этих цилиндров, при наличии гидравлических систем, легко и логично использовать эту систему для вращающихся приводов систем охлаждения.

Важным преимуществом гидропривода является его высокая удельная мощность: масса гидропривода в несколько раз меньше массы электропривода той же мощности.

Классификация гидравлической системы

Гидравлические приводы традиционно делятся на три класса. Эти:

  • Промышленная гидравлика.
  • Мобильная гидравлика
  • Гидравлика самолета

Классификация в основном связана с тем, что компоненты классифицируются по этим категориям, хотя существует некоторое совпадение между промышленной и мобильной гидравликой, компоненты гидравлической системы самолетов являются узкоспециализированными из-за экстремальных требований к весу и сертификации.

Гидравлический пресс

Гидравлический пресс представляет собой машину (см машины пресса ) с помощью гидравлического цилиндра , чтобы создать сжимающее усилие. В нем используется гидравлический эквивалент механического рычага , и он был также известен как пресс Брамы в честь изобретателя Джозефа Брамы из Англии. Он изобрел и получил патент на этот пресс в 1795 году. Когда Брама (который также известен своими разработками унитаза со смывом ) устанавливал унитазы, он изучил существующую литературу по движению жидкостей и применил эти знания при разработке Нажмите.

Гидравлический цилиндр

Гидравлические цилиндры (также называемые линейными гидравлическими двигателями) — это механические приводы , которые используются для создания линейной силы посредством линейного хода. Гидравлические цилиндры способны создавать толкающее и тянущее усилие в несколько тонн с помощью только простой гидравлической системы. В прессах используются очень простые гидроцилиндры; здесь цилиндр представляет собой объем в куске железа с вдавленным в него поршнем, закрытым крышкой. При нагнетании гидравлической жидкости в объеме плунжер выталкивается наружу с силой давления в зоне плунжера.

Более сложные цилиндры имеют корпус с торцевой крышкой, шток поршня и головку блока цилиндров . Например, с одной стороны нижняя часть соединена с одной вилкой , тогда как с другой стороны шток поршня также предусмотрен с одной вилкой. Кожух цилиндра обычно имеет гидравлические соединения с обеих сторон; то есть соединение на нижней стороне и соединение на стороне головки блока цилиндров. Если масло попадает под поршень, шток поршня выталкивается, и масло, которое находилось между поршнем и головкой блока цилиндров, выталкивается обратно в масляный бак.

Толкающая или тянущая сила гидроцилиндра следующая:

  • F = Ab * pb — Ah * ph
  • F = Толкающая сила в Н
  • Ab = (π / 4) * (Нижний диаметр) ^ 2 [в м2]
  • Ah = (π / 4) * ((Нижний диаметр) ^ 2- (Диаметр поршневого штока) ^ 2)) [в м2]
  • pb = давление внизу в [Н / м2]
  • ph = давление на стороне головки блока цилиндров в [Н / м2]

Простые гидроцилиндры имеют максимальное рабочее давление около 70 бар . Следующий шаг — 140 бар, 210 бар, 320/350 бар и далее. Как правило, цилиндры изготавливаются на заказ. Хода гидравлического цилиндра ограничен производственный процесс. Большинство гидроцилиндров имеют ход между 0, 3 и 5 метрами, при этом также возможен ход 12-15 метров, но для этой длины на рынке присутствует лишь ограниченное количество поставщиков.

Если длина втянутого цилиндра слишком велика для того, чтобы цилиндр мог быть встроен в конструкцию, можно использовать телескопический цилиндр . Следует понимать, что для простых задач толкания могут быть легко доступны телескопические цилиндры; для цилиндров с более высокими усилиями и / или двойного действия они должны быть специально разработаны и очень дороги. Если гидроцилиндры используются только для толкания, а шток поршня снова вводится другими способами, можно также использовать поршневые цилиндры . Плунжерные цилиндры не имеют уплотнения над поршнем, если поршень вообще существует. Это означает, что необходимо только одно масляное соединение. В целом диаметр плунжера довольно большой по сравнению с обычным поршневым цилиндром, тогда как гидравлический двигатель всегда будет давать утечку масла. Гидравлический цилиндр не имеет утечек ни через поршень, ни через уплотнение головки блока цилиндров, поэтому механический тормоз не требуется.

Гидравлический мотор

Гидравлический двигатель является вращающейся частью гидроцилиндра . По идее, гидравлический двигатель должен быть взаимозаменяемым с гидравлическим насосом , поскольку он выполняет противоположную функцию. Однако большинство гидравлических насосов нельзя использовать в качестве гидравлических двигателей, поскольку они не имеют обратного привода . Кроме того, гидравлический двигатель обычно рассчитан на рабочее давление с обеих сторон двигателя. Еще одно отличие состоит в том, что двигатель можно реверсировать с помощью реверсивного клапана.

Давление в гидравлической системе похоже на напряжение в электрической системе, а расход жидкости эквивалентен току. Размер и скорость насоса определяют скорость потока, нагрузка на двигатель определяет давление.

Гидравлические клапаны

Эти клапаны обычно очень тяжелые, чтобы выдерживать высокое давление. Некоторые специальные клапаны могут контролировать направление потока жидкости и действовать как блок управления для системы.

Классификация гидрораспределителей

  • Классификация по функциям:
  1. Клапаны регулирования давления (клапаны PC)
  2. Клапаны регулирования расхода (клапаны FC)
  3. Клапаны управления направлением (клапаны постоянного тока)
  • Классификация по способу активации:
  1. Клапан прямого действия
  2. Клапан с пилотным управлением
  3. Клапан с ручным управлением
  4. Клапан с электрическим приводом
  5. Открыть регулирующий клапан
  6. Сервоуправляемые клапаны
  7. многообразие

Открытые и закрытые системы

Открытая система — это система, в которой гидравлическая жидкость возвращается в большой резервуар без давления в конце цикла через систему. Напротив, в закрытой системе гидравлическая жидкость остается в одном замкнутом контуре под давлением, не возвращаясь в основной бак после каждого цикла. Смотрите открытые и закрытые системы .

Система управления

Системы управления машин предназначены для силового управления движением рабочих органов или управления режимом работы двигателя, муфт, тормозами, коробкой передач и иными элементами привода.

Требования к системам управления машин сводятся к тому, чтобы управление механизмами осуществлялось с минимальными затратами нервных и физических усилий машиниста (оператора) и обеспечивало максимальную производительность машины.

Управление силовой установкой и машиной в целом связано с регулированием нескольких параметров, которые для удобства объединяют. Такие агрегаты представляют собой пульты управления, механизмы которых связаны между собой кинематически. Обычно их устанавливают в кабине машиниста.

К устройству кабины машиниста и пультов управления предъявляют высокие требования. В частности, крайне важно расположение сидения машиниста относительно рукоятей, рычагов и педалей, их взаимное размещение, а также комфортабельность кабины, величина углов обозрения.

Система управления классифицируется по следующим основным признакам:

– способу передачи энергии к исполнительному механизму – механические (рычажные и канатно-блочные), гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные;

– источнику энергии – мускульная энергия машиниста или основная (вспомогательная) силовая установка;

– принципу действия – ручные и автоматические.

Механическая рычажная системаиспользуется для управления с помощью рычагов (приводимых в движение педалями и рукоятками), муфт и тормозов. Нормальное усилие на рычагах не более 30-40 Н при ходе 25 см и менее, а на педали не более 80 Н при том же ходе. Прикладываемое к рукоятке или педали усилие увеличивается посредством рычагов трансмиссии и передается к исполнительным органам.

Читайте также  Комплект прокладок трансмиссии дт 75

На рисунке 2.7 показано управление ленточным тормозом от рукоятки. .

Рисунок 2.7 – Рычажная система управления /1/

Движение рычага – 1 через регулировочную тягу – 2 и рычаг – 3 передается толкателю – 4, который через рычаг – 5 затягивает ленту – 6. Этот вид управления прост по устройству, удобен для обслуживания, но утомителен для машиниста из-за относительно больших усилий на перемещение рукояток и педалей.

Гидравлические системы управлениябывают двух видов – насосные и безнасосные. В первом случае рабочее давление жидкости гидросистемы создается насосом, во втором – мускульной силой оператора.

Безнасосные системы управления обычно применяют для управления механизмами, требующими наибольшей чувствительности и плавности включения – тормозами, например. Эти системы не очень уменьшают усилие на рычагах и педалях в сравнении с рычажными механическими системами управления.

Гидравлические безнасосные системы управления (рисунок 2.7) имеют по два цилиндра: командный – 8 и исполнительный – 5, соединенные трубопроводом – 6.

Рисунок 2.7 – Гидравлическая безнасосная система управления /1/

Диаметры цилиндров d1 и d 2 подбирают так, чтобы при малом усилии и большом ходе на педали управления получить большое усилие и малый ход на штоке – 3 исполнительного цилиндра – 5.

При нажатии на педаль – 12 с фиксирующей защелкой – 11 кулачок поворачивается вокруг своей оси и воздействует на поршень цилиндра – 8 через систему регулировочных тяг. Поршень выдавливает часть рабочей жидкости из командного цилиндра в исполнительный.

Под действием давления рабочей жидкости поршень – 4 перемещается влево, давит на шток – 3, связанный рычагами с тормозной лентой ­ 1.

При снятии нагрузки с педали, возвратная пружина – 7 возвращает педаль в исходное положение. Одновременно с этим поршень цилиндра – 8 под действием пружины, расположенной внутри, перемещается влево, а рычаги тормозной системы под действием возвратной пружины – 2 освобождаются от шкива. Возможные утечки рабочей жидкости компенсируются ее поступлением из бачка – 9 при открытой запорной игле – 10.

Насосное гидравлическое управление принципиально отличается от безнасосного тем, что необходимое усилие создается насосом, подающим жидкость под давлением в исполнительный цилиндр. При этом не требуется большого усилия на рычагах управления, т.к. машинист перемещает лишь золотники распределителей, соединяющие исполнительные цилиндры с насосом или сливным баком.

Один из основных показателей, характеризующих режим работы гидравлических насосных систем управления, является число включений – за 1 час. По этому показателю режимы работы бывают легкими – Z < 300, средними – Z = 300-700 и тяжелыми – Z > 700.

Достоинством гидравлических систем управления являются компактность и малые размеры пульта управления, рабочих цилиндров и двигателей вследствие применения значительных давлений, возможность передачи усилий к отдаленным точкам, отсутствие сложных рычажных систем и шарнирных соединений.

При гидравлическом управлении усилие на рычагах управления и их ход значительно ниже, чем при рычажном механическом управлении. Это уменьшает утомляемость машиниста и повышает производительность труда.

К недостаткам гидравлических систем относятся резкость включения механизмов, вызывающую возникновение динамических нагрузок, потребность в специальных сортах рабочих жидкостей и повышенный класс точности изготовления гидроаппаратуры. При этом наблюдаются затруднения при эксплуатации машин в условиях холодного и жаркого климата.

Пневматические системыуправления отличаются от гидравлических тем, что в них вместо жидкости используют сжатый воздух (рисунок 2.8).

Рисунок 2.8 – Пневматическая система управления /1/

В этой системе сжатый воздух от компрессора – 1 поступает в масловлагоотделитель – 2 и затем в ресивер – 3. Контроль давления воздуха в системе осуществляет манометр – 4, а сброс его избытка – предохранительный клапан – 5. Воздух от ресивера направляется к распределителям – 6, а затем к рабочей камере – 10 и пневмоцелиндру – 9, управляющими соответственно ленточным – 12 и колодочным – 8 тормозами машины. Рабочие пружины – 11 и – 7 осуществляют возврат рабочих органов управления в исходное положение.

Преимущество пневматического управления состоит в в простоте конструкции и мягкости включения механизмов. Его недостатки связаны с трудностями очистки воздуха от влаги и пыли, а также низким его давлением – 0,7-0,8 МПа, что увеличивает габариты пневмоагрегатов.

Электрические системыуправления преимущественно используют в машинах с электрическим и дизель-электрическим приводами. Управление электроприводом включает пуск и остановку электродвигателя, его реверсирование, изменение частоты вращения и обеспечения безопасности работы.

Электродвигатели мощностью до 15 кВт включаются контроллерами или магнитными пускателями; более мощные – при помощи магнитных станций-контакторов, управляемых специальными командоаппаратами. При контроллерном и контакторном управлении возможно в определенных пределах регулировать частоту вращения вала асинхронных электродвигателей.

Электрическая система компактна по конструкции, надежна в эксплуатации, позволяет использовать автоматику.

Комбинированные системыуправления являются сочетанием электрической системы с гидравлической или пневматической. Их достоинства – применение дистанционного управления и сокращение длины масло- и воздухопроводов, составляющих данную комбинированную систему.

В зависимости от характера воздействия машиниста на управляемые механизмы различают системы управления непосредственного действия и с усилителями (сервоприводы). К первым относятся механическая рычажная и гидравлическая безнасосная системы управления, ко второй – пневматическая, гидравлическая насосная, электрическая и комбинированная системы.

В системах автоматизированного управления рабочими органами используют следящие системы гидропривода – гидравлическая система с обратной связью, обеспечивающей усиление мощности.

Конструкция унифицированного гидроруля пневмоколесных машин разработана ВНИИстроймашем (цит. по /1/). Гидроруль представляет собой рулевой механизм дозирующего типа с обратной связью по объему рабочей жидкости и отсутствием связи с механизмом поворота машины (рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 – Схема (а) и конструкция (б) унифицированного гидроруля для пневмоколесных машин: н, с, л, п – гидролинии напора, слива и поворота колес в лево и вправо /1/

Основным параметром гидроруля является объем рабочей жидкости (подача), подаваемой на один оборот вала гидроруля. Для машин с небольшой мощностью гидроруль (рисунок 2.9, а) выполнен в виде моноблочной конструкции по модульному принципу и состоит из трех модулей распределительного блока с золотником – 2, рулевым валом – 1 и винтовым дифференциальным устройством; планерного редуктора – 3 и дозатора – 4.

Дозирующее устройство, выполненное в виде гидромотора обратной связи, позволяет рулевой системе контролировать объем рабочей жидкости, поступающей к исполнительному цилиндру. При этом обеспечивается пропорциональность дозируемого объема рабочей жидкости угловому перемещению вала гидроузла.

Такие гидрорули бывают четырех типоразмеров с объемами подачи 125, 250, 500 1000 см 3 . Для машин большей мощности предусмотрен выпуск рулевых механизмов с объемом подачи 8000 см 3 .

В последние годы для автоматизации машин средней и большой мощностей стали использовать микроэлектронику, микропроцессоры и бортовые ЭВМ. В системе автоматизированного управления современных машин подсистема контроля над работой отдельных агрегатов и узлов может обеспечить проверку 20-30 параметров.

Контролируемые параметры часто разбивают на следующие основные группы: предпускового контроля; эксплуатационные, постоянно контролируемые во время работы; диагностические, облегчающие определение причин неполадок или указывающие на необходимость ТО или ремонта машины.

К параметрам предпускового контроля относят уровень топлива, масла в картере, рабочей и охлаждающей жидкости, а также положение передач, муфт и тормозов трансмиссии.

В эксплуатационных параметрах выделяют предупредительные и аварийные. К аварийным относят минимальное давление масла в двигателях, максимальную температуру охлаждающей и рабочей жидкости, максимальную частоту вращения вала двигателя, минимальный уровень жидкости в системах управления муфтами и тормозами, в баке системы гидропривода, минимальное давление в тормозных линиях, рулевом управлении, максимальный крен машины относительно горизонта, максимальное напряжение бортовой сети и др.

Выбор конкретных контролируемых параметров при установке на машине бортовой контрольно-информационной системы обязательно согласовывается с потребителями.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: