Шестеренные гидромашины находят все большее применение в качестве исполнительных механизмов в трансмиссиях транспортных средств. [1, 2, 4]. Отличительной особенностью гидромашин с шестернями внутреннего зацепления является наличие неуравновешенного гидростатического момента, образующегося давлением потока рабочей жидкости на коронные колеса и сателлиты гидронасоса и гидромотора, причем направление гидростатического момента совпадает с направлением вращения входного момента, благодаря чему достигается увеличение максимального значения коэффициента трансформации. На рисунке 1 представлена схема для определения гидростатического момента. Рис.1:

Проекции криволинейных поверхностей зубчатых венцов, на которые давит поток жидкости, сводятся к прямоугольной площадке длиной L и шириной b. Равнодействующая сил давления жидкости F направлена перпендикулярно прямой АВ и создает неуравновешенный гидростатический крутящий момент на водиле

М ГС = FH ,                                                                              (1)

 где Н – плечо действия силы F, м.

 В тоже время на коронном колесе момент равнодействующих сил давления равен нулю так как вектор равнодействующих сил давления проходит через ось вращения коронного колеса.

В общем случае величина силы F равна

 F = рн S = pн Lb ,                                                                       (2)

где pн – давление жидкости, МПа; L – длина хорды проходящей через точки А и В, м; b – ширина зуба, м.

Окончательно значение гидростатического момента на водиле равно

где M ГН –   момент на входном валу гидронасоса, Н∙м; i54’ – передаточное число гидронасоса.

 При ведущей коронной шестерни

М ГС = M ГН .

Благодаря простоте конструкции шестеренные гидромашины получили очень широкое распространение в качестве нерегулируемых насосов, применяемых для питания гидропередач небольшой мощности с дроссельным управлением, для подачи смазки, для питания систем управления. Зубчатые шестеренные гидромашины являются обратимыми механизмами, самыми простыми и имеющими наименьшую стоимость из всех гидрообъёмных гидромашин. Однако они не нашли широкого применения в трансмиссиях транспортных средств из-за сложности обеспечения бесступенчатого регулирования крутящего момента на выходном валу и изменения его частоты вращения.

Проблема осуществления регулирования зубчатых гидромашин решается в случае преобразования их в гидромеханические дифференциальные механизмы [3, 5]. Использование в качестве исполнительных механизмов в дифференциальных гидрообъемных передачах шестерёнчатых гидронасосов и гидромоторов обусловлено следующими свойствами последних:

-      зубчатые шестеренные гидромашины легко трансформируются в дифференциальный механизм, в котором центральная шестерня является ведущей, если это гидронасос, или ведомой, если это гидромотор, шестерни в количестве не менее двух, установленные на осях в подвижном корпусе являются сателлитами;

-      величина потока мощности на каждой из шестерён изменяется с изменением размеров шестерён и, соответственно, с изменением передаточного числа между ними;

-       суммирование мощности происходит частично за счёт силового взаимодействия в зубчатом зацеплении при передаче мощности с одной шестерни   на   другую,   и   частично   за   счет   преодоления   моментов сопротивления         обусловленных         действием         неуравновешенных гидростатических  сил   давления   жидкости,   которые   создают   неравные окружные моменты на каждой из шестерен.

Заключение.

 

Исходя из анализа сил и моментов, действующих в шестеренных гидромашинах можно сделать вывод, что шестеренные гидромашины можно преобразовать в гидромеханические дифференциальные механизмы. Это позволит решить задачу создания высокомоментных гидромеханических вариаторов.

Список литературы

 

1.     Мавлеев И.Р. Разработка рациональных схем и конструкций высокомоментных        гидромеханических        вариаторов           для транспортных  средств:   автореф.   дис.   …канд.   техн.   наук.   – Набережные Челны, 2007. – 19 с.

2.     Салахов И.И. Разработка рациональных схем автоматических коробок передач на основе  планетарной системы универсального многопоточного  дифференциального  механизма:   автореф.   дис.…канд. техн. наук. – Ижевск: ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, 2013. – 23 с.

 3.     Волошко В.В., Мавлеев И.Р., Салахов И.И., Галимянов И.Д. Автоматическая      коробка     передач      с      дифференциальным гидромеханическим трансформатором // Новый университет. Серия: Технические науки. – 2013. – № 10 (20). – С. 33-36.

4.     Мавлеев И.Р. Разработка рациональных схем и конструкций высокомоментных        гидромеханических        вариаторов       для транспортных средств: дис. …канд. техн. наук. – Набережные Челны, 2007. – 147 с.

5.     Фасхиев Х.А., Волошко В.В., Мавлеев И.Р. Гидромеханический дифференциальный механизм // Справочник. Инженерный журнал с приложением. – 2007. – №10. – С. 39-45.

6.     Мавлеев И.Р., Сафин Д.Ф., Салахов Н.И. Проектирование автомобильной многоступенчатой коробки передач для транспортных средств // В сборнике: Приоритеты мировой науки: эксперимент и научная дискуссия Материалы X международной научной конференции. 2016. – С. 77-81.

7.     Волошко В.В., Мавлеев И.Р., Салахов И.И., Шайхутдинов И.Ф. Автомобильная многоступенчатая коробка передач //Справочник. Инженерный журнал. – 2014. – №11. – С. 46-49.

8.     Salakhov I.I., Mavleev I.R., Tsybunov E.N., Basyrov R.R., Salakhov N.I. Car Gearbox on the Basis of the Differential Mechanism / Biosciences Biotechnology Research Asia. 2015. Vol. 12. С. 41-44.

9.     Salakhov I.I., Mavleev I.R., Shamsutdinov I.R., Basyrov R.R., Vladimirovich V.V. Research and Development of Hydro-Mechanical Differential                    Variator  /   Biosciences   Biotechnology  Research   Asia. 2015.Vol. 12. №1. С. 619-625.

10.        Salakhov I.I., Mavleev I.R., Shaykhutdinov I.F., Ildarkhanov R.F. The Differential Hydro-Mechanical Variator / Contemporary Engineering Sciences. 2015. Т. 8. №1-4. С. 191-196.