8.10. Гидростатический привод моста ведущих колес

8.10.1.Назначение и устройство гидросистемы

Объемный гидростатический привод ГСТ-90 предназначен для передачи мощности от двигателя самоходной машины к ее ходовой части при бесступен­чатом регулировании скорости движения и реверсировании хода.

Объемный гидропривод ГСТ-90 включает в себя регулируемый аксиально-плунжерный насос в сборе с шестеренным насосом подпитки и гид­рораспределителем, нерегулируемый гидромотор с клапанной коробкой, бак для масла, масляный радиатор, фильтр тонкой очистки с манометром, трубопроводы высокого и низкого давления. Она имеет замкнутую циркуляцию масла и состоит из четырех систем: главной (высокого давления), подпитки, ре­гулирования и слива (дренажа).

Технические данные гидропривода ходовой части

Давление на выходе из насоса, МПа (кгс/см2):
номинальное	20,6 (206)
максимальное рабочее	34,3 (343)
Рабочий объем гидромашин, см3:
насоса	0-89
гидромотора	89
Частота вращения гидромотора, мин1	2500
Потребляемая мощность, кВт	46,05
Гидробак:
емкость, л	25
фильтр очистки масла	Бумажный, сменный
тонкость фильтрации, мкм	10

При работе объемной гидропередачи гидронасос, приводимый в движе­ние двигателем комбайна, нагнетает рабочую жидкость по одному из трубопро­водов высокого давления к гидромотору, где энергия давления рабочей жид­кости преобразуется в механическую энергию, вращающую вал гидромотора. По второму трубопроводу жидкость возвращается из гидромотора в насос и бак. Вал гидромотора соединен с ведущим валом коробки диапазонов.

Аксиально-плунжерный насос НП-90 называется реверсивным и регули­руемым потому, что его конструкция позволяет изменять направление потока рабочей жидкости с целью изменения направления вращения вала гидромотора и изменять объем подаваемой жидкости для регулирования частоты вращения гидромотора. За один оборот вала насос перекачивает до 89 см³ рабочей жидкости.

Детали насоса смонтированы в корпусе 7 (рис.8.71), к которому болтами прикреплены крышка 21 и фланец 30, для точного соединения крышки и флан­ца с корпусом они устанавливаются на штифтах. С наружной стороны на корпу­се закреплен гидрораспределитель 35, на задней крышке - насос подпитки 19.

Рис.8. 71. Аксиально-плунжерный насос НП-90:

А, Б, В, Г - отверстия, 1 - вал, 2 - уппотнительное устройство; 3, 18, 31 - подшипники, 4 - люлька; 5 - опора, 6 - сферическая втулка;7 - корпус; 8 - ^лунжер; 9 - блок цилиндров; 10, 38, 40 - шайбы; 11, 28 - проушины, 12, 27 - серьги, 13, 24, 33, 39 - пружины,14 - приставное дно; 15 - распределитель, 16 и 22 - сервоцилиндры; 17 - предохранительный клапан, 19 - насос подпитки, 20 - обратный клапан, 21 - крышка; 23, 42t- резьбовые пробки, 25 - поршень; 26 - ось; 29 - цапфа; 30 - фланец, 32, 34 - пальцы; 35 - гидрораспределитель;36, 45 - рыча! 1,37 - золотник; 41 - футорка, 43 - втулка, 44 - дифференцирующий рычаг; 45,46 - тяги; 47 - рычаг люльки

Вал насоса 1 вращается на двух роликовых конических подшипниках 3, 18. На заднем торце вала имеется паз, в который вставлен хвостовик вала привода насоса подпитки. Передний шлицевой конец вала 1 выходит из корпуса через уплотнительное устройство 2, установленное в расточке фланца 30. В средней части вала на шлицах монтируется блок цилиндров 4 (рис.8.72).

Блок цилиндров 4 имеет шлицевую ступицу, которой он устанав­ливается на шлицы вала гидронасоса. В теле блока цилиндров выполнено де­вять отверстий, равномерно распределенных по окружности. С одной стороны отверстия выполнены цилиндрическими и в них запрессованы бронзовые втул­ки 5, с другой они имеют форму овального паза Б и совмещаются с овальными пазами В приставного дна 7. В отверстия блока цилиндров вставляются плун­жеры 2.

Плунжер полый, его сферический конец обеспечивает шарнирное соеди­нение с бронзовым подпятником 1. Центральные отверстия в плунжере и под­пятнике служат для подвода масла, обеспечивающего смазку высоконагружен­ных поверхностей подпятника и опорной пластины.

Подпятники 1 всех плунжеров вставляются в отверстия сепаратора 3. Во внутреннюю расточку сепаратора входит сферическая втулка 6 (рис.8.71). Другой стороной сферическая втулка упирается в шесть пружин, которые сво­бодно проходят через отверстия А (рис.8.72) блока цилиндров и прижимают сепаратор с подпятниками к опоре 5 (см. рис.8.71) люльки 4.

Рис 8.72. Блок цилиндров:

А, Б, В, Г - отверстия; Д - кольцевые пазы; 1 - подпятник; 2 - плунжер; 3- сепаратор; 4 - блок цилиндров; 5 - втулка, 6 - штифт; 7 - приставное дно; 8 - распределитель

Пружина 13, установленная в центральной расточке блока цилиндров, с левой стороны упирается в шайбу 10, а с правой стороны через шайбу в сто­порное кольцо блока цилиндров и прижимает его через приставное дно 14 и распределитель 15 к крышке 21. Приставное дно 14 и распределитель 15 вы­полняют функцию упорного подшипника и уплотнительного устройства каналов для прохода масла от вращающегося блока цилиндров 9 к неподвижной крыш­ке 21. Приставное дно 7 (см. рис.8.72) посредством штифта 6 соединяется с блоком цилиндров 4 и вращается вместе с ним. Овальные пазы блока цилинд­ров Б и приставного дна В совпадают. Распределитель 8 с прорезями Г непод­вижно соединен с крышкой 21 (см. рис.8.71) штифтом. Прорези Г связаны через два паза крышки 21 в виде полуокружностей, разделенных вертикально, с гид­ролиниями высокого давления. Для уменьшения эффекта отжимания соприка­сающихся поверхностей друг от друга давлением рабочей жидкости у пристав­ного дна 14 имеются радиальные пазы и осе­вые отверстия, а у распределителя 15 проточены две кольцевые канавки Д, через которые масло отводится в дренажную систему на­соса.

Опора 5 неподвижно закреплена в люльке 4. Вместе с люль­кой она может поворачиваться на подшипниках 31, установленных на цапфах 29, закрепленных болтами на корпусе насоса.

Рычаги 28 изменения угла наклона люльки серьгами 27 связаны с порш­нями 25 двух сервоцилиндров 16 и 22. Пружины 24, установленные между поршнями 25 и регулировочными болтами 23, служат для возврата поршней при неработающем насосе в положение, перпендикулярное оси вала 1 насоса. Сервоцилиндры управляются распределителем 35, закрепленным болтами над люком в верхней части корпуса насоса.

Рычаг 47 люльки через тягу 46 и дифференцирующий рычаг 44 связан с золотником 37 распределителя. В среднем положении золотник удерживается пружиной 39. Управление золотником осуществляется рычагом 36, который ус­тановлен снаружи корпуса на валу. На него внутри корпуса жестко посажена втулка 43 с пальцем 34. На втулку 43 надета спиральная пружина 33, которая отогнутыми концами захватывает палец 32 тяги 45. Такая конструкция обеспе­чивает упругое соединение рычага 36 и золотника 37 и обратную механическую связь золотника распределителя 37 с люлькой 4. Эта связь необходима для возврата золотника в нейтральное положение после установки люльки на за­данный угол.

Масло к распределителю подается по каналам в корпусе через калибро­ванный дроссель В. В гидроцилиндры сервомеханизма масло нагнетается че­рез каналы Б и Г.

В нагнетательной магистрали насоса подпитки 19 установлен предохранительный клапан 17, связывающий ее с дренажной системой. Подача масла в плунжерное пространство блока цилиндров осуществляется насосом подпитки по каналам корпуса через два обратных клапана 20.

Работает насос НП-90 следующим образом. От двигателя комбайна вра­щение передается на вал 1 насоса. Вместе с валом вращается установленный на нем блок цилиндров 9 и приводится насос подпитки 19, который забирает масло из масляного резервуара и нагнетает его через обратный клапан 20, распределитель 15 и приставное дно 14 в плунжерное пространство блока ци­линдров 9. Если люлька 4 установлена перпендикулярно оси вала 1, то плун­жеры, вращаясь с блоком цилиндров не перемещаются в осевом направлении и не перекачивают рабочую жидкость. Для изменения положения люльки 4 масло, нагнетаемое насосом подпитки 19, распределителем 35 направляется в сервоцилиндр 16 или 22, который поворачивает люльку, устанавливая ее под углом к оси вала 1. При таком положении люльки скользящие по ее опоре 5 подпятники перемещают плунжеры 8 в осевом направлении. При движении плунжера влево происходит всасывание масла через один из клапанов 20, при движении плунжера вправо масло через другой клапан нагнетается в гидролинию.

Аксиально-плунжерный мотор МП-90 имеет корпус 6 (рис.8.73), к кото­рому крепятся крышка 12 и клапанная коробка 13. Основные узлы гидромотора имеют аналогичную конструкцию с узлами гидронасоса НП-90 и то же назначе­ние. Только вместо регулируемой люльки в моторе установлена шайба 23 с по­стоянным углом наклона.

Клапанная коробка 13 крепится болтами к крышке 12. В расточках корпуса клапанной коробки установлены два клапана высокого давления 1 (рис.8.74), золотник 2 и переливной клапан 3. В корпус ввернуты три пробки, которые за­крывают каналы для подсоединения манометров при регулировке клапанов.

Рис.8.73. Аксиально-плунжерный гидромотор МП-90:

А - кольцевой паз, Б - отверстие; 1 – вал; 2,11- подшипники; 3 - магистраль дренажа; 4 - подпятник; 5, 18 - пружины; 6 - корпус, 7 - втулка; 8 - плунжер, 9 - приставное дно; 10 - распределитель; 12 - крышка; 13 - клапанная коробка; 14 - клапан высокого давления; 15, 19 - пробки; 16 - золотник, 17 - штифт; 20 - блок цилиндров; 21 -сферическая втулка; 22 - сепаратор, 23 - наклонная шайба; 24 - уплотнительное устройство

Рис.8.74. Клапанная коробка

А, Б, В - магистрали 1 - клапан высокого давления 2 - золотник,

3 - переливной клапан, 4 - поршень, 5 - клапан 6 - пробка 7 - шайба,

8 — корпус

Каналы А и Б соединены с магистралью высокого давления, они, через зо­лотник 2, могут соединяться с каналом В переливного клапана 3.

Клапаны высокого давления предохраняют магистрали А и Б при повыше­нии его сверх допустимого. В расточке корпуса 8 клапана установлен подпру­жиненный поршень 4 с дроссельным отверстием в центре. Его пружинная по­лость перекрыта клапаном 5. Пружина клапана 5 определяет начало срабаты­вания клапана высокого давления, давление может быть отрегулировано про­кладками 7 между ней и резьбовой пробкой 6. Одна прокладка толщиной 0,1 мм изменяет давление на 2 МПа.

Во время срабатывания клапана высокого давления масло из магистрали высокого давления перетекает в магистраль подпитки.

В отличие от насоса в гидромоторе происходит обратный процесс - энер­гия давления рабочей жидкости преобразуется в механическую энергию вра­щения его вала.

Работа ГСТ-90. ГСТ-90 обеспечивает холостой ход, движение вперед или назад и остановку комбайна.

Во время стоянки комбайна с запущенным двигателем система работает в режиме холостого хода (рис.8.75). При этом вал 3 аксиально-плунжерного насо­са вращается вместе с блоком цилиндров 1 и валом насоса подпитки 14. Рычаг управления распределителем 6 сервомеханизма находится в нейтральном по­ложении. Насос подпитки забирает масло из бака 11 через фильтр 10 и нагне­тает его в полости плунжеров и к золотнику распределителя 6. Поскольку зо­лотник распределителя находится в нейтральном положении, масло не может попасть в сервоцилиндры 8, 15, и люлька 4 находится в положении, перпен­дикулярном оси вала 3. При вращении блока цилиндров подпятники 2 плунже­ров будут скользить по опорной пластине люльки, не вызывая осевого переме­щения плунжеров 5, следовательно, масло не будет перекачиваться от насоса к гидромотору.

Так как золотник 13 клапанной коробки гидромотора, с обеих сторон испы­тывающий одинаковое давление масла, находится в нейтральном положении, доступ масла к переливному клапану 12 закрыт. Масло, нагнетаемое насосом подпитки 14, через предохранительный клапан 9 уходит во внутреннюю полость корпуса аксиально-плужерного насоса (дренаж), а затем через радиатор воз­вращается в бак.

Рис.8.75. Схема работы ГСТ на холостом ходу:

1 - блок цилиндров, 2 - подпятник, 3 - вал, 4 - люлька, 5 - плунжер, 6 - гидрораспределитель, 7 - радиатор 8, 15 - сервоцилиндры, 9 - предохранительный клапан, 10 - фильтр, 11 - бак, 12 - переливной клапан, 13 - золотник, 14 - насос подпитки

Чтобы комбайн начал двигаться вперед, необходимо плавно перемещать вперед рычаг на рулевой колонке в кабине комбайна. Через систему рычагов и тяг движение передается на рычаг 12 (рис.8.76) управления распре­делителем ГСТ. Рычаг 12 через пружину и тягу 10 поворачивает на оси 9 диф­ференцирующий рычаг 11, который смещает золотник 13 вправо.

Золотник 13 своей выточкой соединяет канал Б от насоса подпитки с кана­лом А подачи масла в нижний сервоцилиндр 1, одновременно он открывает ка­нал В верхнего сервоцилиндра 7, соединяя его с системой дренажа насоса. Под давлением масла нижний сервоцилиндр 1 поворачивает люльку 5. При этом поршень верхнего сервоцилиндра 7 вытесняет масло в дренажную систему на­соса. Канал В (см рис.8.71) имеет дроссельное отверстие, которое ограничива­ет скорость подачи масла в сервоцилиндры и обеспечивает плавный поворот люльки

Рис.8.76. Схема работы ГСТ при движении вперед:

А, Б, В, Г, Д, Е, Ж – магистрали; 1,7- сервоцилиндры; 2 - блок цилиндров; 3 – подпятник; 4, 20- валы; 5 – люлька; 6, 18, 21 - плунжеры, 8, 12-рычаги 9 - ось, 10 - тяга, 11 -дифференцирующий рычаг; 13, 23 - золотники, 14 - радиатор, 15, 24 - обратные клапаны, 16 - предохранительный клапан; 17 - переливной клапан; 19 - наклонная шайба; 22 - клапан высокого давления; 24 - насос подпитки

Возврат золотника 13 (см рис.8.76) в нейтральное положение после поворота люльки на угол, заданный рычагом на рулевой колонке осуществляется ме­ханизмом обратной связи. При остановке рычага 12 масло про­должает поступать в сервоцилиндр 1, поворачивая люльку, а она, в свою оче­редь, рычагом 8 поворачивает рычаг 11 против часовой стрелки, верхнее плечо рычага 11 передвигает золотник 13 влево до нейтрального положения, люлька 5 будет удерживаться под установленным углом к оси вала 4 насоса.

Как только люлька получила наклон, подпятники 3 плунжеров, скользя по ее поверхности, заставляют их перемещаться по оси в цилиндрах блока 2. Плунжеры 6, вращаясь с блоком цилиндров от нижней точки к верхней (ближ­ние по рисунку), смещаются вправо, нагнетая масло в гидролинию Г высокого давления. Обратный клапан 15 закрыт. Плунжеры, которые перемещаются по люльке от верхней точки к нижней (дальние по рисунку), смещаются влево. Увеличивающийся объем этих цилиндров заполняется на 80 % маслом от гидромотора магистрали Ж и на 20 % - насосом подпитки 24 через обратный клапан 25.

По гидролинии Г высокого давления масло нагнетается в гидромотор, по каналу Е к блоку цилиндров, к предохранительному клапану 22 высокого дав­ления и золотнику 23, который давлением масла смещается вниз, соединяя ка­нал Ж с переливным клапаном 17. Нагнетаемое масло воздействует на плун­жеры 18 (ближние по рисунку) гидромотора, выталкивая их из блока цилиндров. Упираясь подпятниками в неподвижную наклонную шайбу 19, плунжеры, сколь­зя по ее поверхности, приводят во вращение блок цилиндров и вал 20 гидромо­тора.

Другая половина плунжеров 21 (дальше по рисунку) при вращении блока цилиндров смещаются влево, вытесняя масло в гидролинию Ж, а часть его че­рез золотник 23 и переливной клапан 17 сливается в дренажную систему гид­ромотора, далее в дренажную систему насоса и затем через радиатор 14 в бак. Насос 24 подпитки постоянно подает масло через обратный клапан 25 в гидро­линию Ж низкого давления для восполнения внутренних утечек и отвода тепла от деталей насоса и гидромотора.

Частота вращения вала 20 гидромотора зависит от объемной подачи мас­ла насосом, которая определяется углом наклона люльки 5: нулевая подача - при положении люльки перпендикулярно оси вала насоса; максимальная пода­ча 89,0 см³ за один оборот вала насоса (203 л/мин) - при положении люльки под углом 18° к вертикали.

Крутящий момент на валу гидромотора зависит от нагрузки на гидропри­вод. При превышении крутящего момента на валу гидромотора больше 450 Нм давление в гидролинии высокого давления достигнет 35 МПа. Это приведет к срабатыванию предохранительного клапана высокого давления 22.

Остановка комбайна производится перемещением рычага на рулевой колонке на себя до упора. Это приведет к повороту рычага 12 и смеще­нию золотника 13 в положение, при котором с каналом Б системы подпитки со­единится полость верхнего сервоцилиндра 7; он повернет люльку 5 в положе­ние, перпендикулярное оси вала 4 насоса. Плунжеры 6 не будут перемещаться в осевом направлении, и подача масла в гидромотор прекратится, а возникшее при этом высокое давление в магистрали Ж остановит его вал. Масло из сис­темы подпитки через предохранительный клапан 16 будет сливаться во внут­реннюю полость насоса.

Для движения комбайна назад нужно рычаг на рулевой колонке отвести впра­во и плавно перемещать на себя. Сервомеханизм наклонит люльку в другую сторону (максимальный угол поворота люльки для движения назад 9°). При том же направлении вращения вала насоса нагнетаемое плунжерами масло будет подаваться в гидролинию Ж. Нижний обратный клапан 25 насоса закроется, а золотник 23 гидромотора сместится вверх, соединив гидролинию Г через канал Д с переливным клапаном 17. Избыток масла, нагнетаемый насосом подпитки 24, будет сливаться в дренажную систему. Вал гидромотора нач­нет вращаться в другую сторону.