31 июля 2016г.
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.