Машины и оборудование для возобновления леса и для сбора, вывоза и обезвреживания бытовых отходов

1. Машины и оборудование для возобновления леса

1.1 Мульчеры

1.1.1 Самоходные

1.1.2 Навесные

1.2 Ротоваторы

1.3 Измельчители пней

1.4 Рубильные машины

1.4.1 Автономные

1.4.2 С приводом от ВОМ

2. Машины для сбора, вывоза и обезвреживания бытовых отходов

2.1 Машины для сбора и вывоза твердых бытовых отходов

2.1.1 Контейнерные мусоровозы

2.1.2 Кузовные мусоровозы

2.1.3 Транспортные мусоровозы

2.2 Машины для сбора и вывоза жидких бытовых отходов

3. Гидрообъемные и гидродинамические передачи

3.1 Гидромеханические трансмиссии

3.2 Гидрообъемная передача Список используемой литературы

Техника и оборудование. В результате тесного сотрудничества проектно-конструкторских и научно-исследовательских организаций, работающих в сфере лесозаготовительного отрасли, с машиностроительными предприятиями на сегодняшний день существует немалое количество моделей современных комплексных систем машин, предназначенных для автоматизации и механизации производственных процессов и адаптированных к различным условиям лесозаготовительного производства. Речь идет об оборудовании и технике, позволяющей автоматизировать и механизировать работу на лесозаготовках начиная от валки деревьев и заканчивая их переработкой.

Применение такой техники позволило практически полностью исключить тяжелый ручной труд, повысить производительность в два раза, существенно улучшить условия труда и свести до минимума травматизм на производстве. Дальнейшим направлением развития техники для заготовки леса является повышение надежности и производительности такой техники, минимилизация вредных воздействий на окружающую среду, повышения показателей эргономичности оборудования и машин. В настоящее время обширно используются машины для валки, трелевки, погрузки и вывозки деревьев, обрезания сучьев. В горных районах и в местах с малой несущей способностью на вспомогательных и подготовительных, а также на основных лесосечных работах одновременно с машинным способом применяют моторные переносные инструменты. Оборудование и машины для первоначальной обработки древесины используют на деревообрабатывающих предприятиях, нижних складах предприятий по заготовке леса. Даже в такой отрасли, как содержание и строительство дорог наравне со специальной дорожной строительной техникой, используются специализированные машины для строительства лесовозных дорог.

1. Машины и оборудование для возобновления леса

1.1 Мульчеры

Рисунок 1. Мульчер

Таблица 1 Технические характеристики мульчера

Под мульчированием понимается механическое измельчение органических материалов посредством вращающихся инструментов. Мульчирующие агрегаты продвигаются по направлению к материалу, измельченный материал остается в виде покрывающего слоя на почве.

Мульчирование оказывает постоянное благотворное действие на почвенные организмы и процессы самовосстановления почвы. В долгосрочной перспективе в почве повышается содержание перегноя. По сравнению с традиционными методами обработки, к примеру, сжигание биомассы на местах, вывоз или даже выжигание, обработка площадей при помощи технологии мульчирования является с точки зрения экологии предпочтительной.

Мульчер — механически измельчающее ДКР (древесно-кустарниковую растительность) устройство, основным рабочим органом которого является ротор с резцами. Мульчерами называют как самоходные машины, так и мульчирующие головки — навесное оборудование.

Самоходные мульчеры, могут иметь как колесное, так и гусеничное шасси. Навесные мульчерные головки делятся на два типа оборудования: с приводом от гидросистемы и с приводом от ВОМ базовых машин (энергоносителей).

1.1.1 Самоходные

Самоходные мульчеры разработаны специально для самых сложных задач, таких как тяжелое корчевание, управление вегетацией возле трубопроводов и линий электропередач, прокладка пожарных просек, рекультивация на профессиональных плантациях и в лесных хозяйствах. Все до мельчайших деталей направлено на долгий срок службы, простоту обслуживания и высокую производительность и рентабельность.

Самоходные мульчеры делятся на классы: малый-средний-тяжелый. К малому классу относятся машины массой от 5 до 10 тонн и мощностью до 200 л.с. Мульчеры среднего класса имеют снаряженную массу от 10 до 20 тонн и мощность двигателя до 400 л.с. Самые большие машины имеют массу более 20 тонн и двигатель мощностью более 600 л.с.

Преимущества самоходных мульчеров AHWI:

* Минимальные потери при передаче мощности от двигателя на рабочий орган через ВОМ

* Малое давление на грунт благодаря оптимизации общей массы

* Комфортабельная и эргономичная кабина с климат-контролем

* Оптимальная конструкция и комплектация для работы в реальных условиях России

* Длительная работа без дозаправки благодаря большому объему топливного бака

* Высококачественные комплектующие как гарантия большого ресурса и высокой надежности

1.1.2 Навесные

Навесные мульчеры разработаны для агрегатирования их с различными типами базовых машин, прежде всего с сельскохозяйственными тракторами. Они применяются для решения сложных задач, таких как управление вегетацией возле трубопроводов и линий электропередач, прокладка пожарных просек, рекультивация на профессиональных плантациях и в лесных хозяйствах. Все до мельчайших деталей направлено на долгий срок службы, простоту обслуживания и высокую производительность и рентабельность.

Навесные мульчеры делятся на классы: малый-средний-тяжелый. К малому классу относятся агрегаты с диаметром ротора до 500 мм и рекомендуемой мощностью энергоносителя до 200 л.с. Навесные мульчеры среднего класса имеют диаметр ротора 600−700 мм и им требуется базовая машина с мощностю двигателя до 400 л.с. Самые большие мульчерные головки имеют диаметр ротора до 700−900 мм и им требуется мощность двигателя более 500 л.с. Также навесные мульчеры делятся по типу привода: гидравлический или от ВОМ. Все мульчерные головки имеют различные варианты исполнения по ширине захвата (ширине ротора), а также множество опций и вариантов исполнения.

Преимущества навесных мульчеров AHWI:

* Запатентованная конструкция ротора с дополнительным измельчением

* Уникальные системы синхронизации скорости ВОМ при вертикальном перемещении

* Множество вариантов исполнения и комплектации каждой базовой модели

* Высококачественные материалы и комплектующие — как залог большого ресурса и высокой надежности

* Продуманная конструкция и удобство обслуживания для снижения стоимости эксплуатации

* Специальное исполнение для особо тяжелых условий эксплуатации

* Возможность замены и комбинации различных типов резцов на одном роторе

1.2 Ротоваторы

Рисунок 2. Ротоватор

Таблица 2. Технические характеристики ротоватора

Ротоватор — лесохозяйственная машина предназначена для глубокого измельчения корневых остатков. Представляет собой низкоскоростную фрезу с различными типами ножей, которая заглубляется в почву и размалывает и перемешивает с грунтом корневую систему деревьев. Ротоваторы различаются по диаметру фрезы и по ширине захвата. Данный вид оборудования является достаточно энергозатратным и требует высокой подводимой мощности. Привод обычно осуществляется либо через ВО, либо автономной гидростанцией.

Выгрузка твердых материалов происходит под воздействием гидравлически управляемого прессующего конуса, расположенного в передней части установки. Регулируемая частота вращения шнека и изменяемые размеры отверстий просеивающего цилиндра обеспечивают оптимальное обезвоживание материала, который прессуется с максимальной пропускной способностью. Области применения: бытовые и пищевые отходы, биомасса, отходы бумажной промышленности и т. п.

Преимущества ротоваторов:

* Отсутствие работ по корчеванию

* Возможность подготовки полос к посадке (не сплошная обработка)

* Рекультивация земель, повышение плодородности

* Возможность создания минерализованных полос

* Достаточная глубина обработки

* Высокая производительность

* Высокая стойкость режущего инструмента

1.3 Измельчители пней

Рисунок 3. Измельчитель пней

Таблица 3. Технические характеристики измельчителя пней

Измельчители пней (фрезеровщики пней, англ. stump grinder, stump cutter) — техника, предназначенная для удаления пня (в том числе ниже уровня почвы) с минимальным повреждением окружающей почвы.

По принципу работы измельчители пней классифицируются на:

— Проходные,

— Дисковые.

Рабочим органом проходного измельчителя пней является ротор, заглубляющийся в землю. Проходя по поверхности, данная машина измельчает все, что попадает под ротор: непосредственно пни, камни, корни и пр. После работы данной машины почва является достаточно рыхлой. Ширина прохода данных машин составляет несколько десятков сантиметров. Однако данным машинам трудно работать с пнями больших диаметров. Данные машины удобно использовать, в частности, для уборки вырубленных садов. Данные машины являются более универсальными.

Рабочий орган дискового фрезеровщика пней — диск с установленными на нем режущими зубьями. При работе диск движется вправо-влево, вверх-вниз и вырезает пень. Данные машины способны перерабатывать пни больших диаметров. Однако на данных машинах не рекомендуется «хватать» камни.

Фрезеровщики пней выпускают как на собственном шасси, так и для установки на различные энергоносители. Измельчители пней могут устанавливаться на:

— Трактора

— Погрузчики

— Экскаваторы

1.4 Рубильные машины

Рисунок 4. Рубильная машина

Таблица 4. Технические характеристики рубильной машины

Рубильные машины используются для экономичного производства высококачественной древесной щепы, для утилизации порубочных остатков и негодной древесины, которая превращается в энергосберегающие высококачественные продукты. Материал дробится измельчающим барабаном или диском с ножами из прочной стали. Размер частиц щепы можно быстро настроить, выбрав подходящие просеивающие корзины или изменив положение ножей в зависимости от требований. Измельченный продукт выгружается с помощью встроенного разгрузочного ротора.

Рубильные машины делятся на два больших класса — дисковые и барабанные. Основное отличие — рабочий орган: диск или барабан. Подача сырья может осуществляться: вручную или механизированно. Качество и размер щепы регулируется настройкой положения ножей, выбором просеивающих сит и регулировкой подачи сырья. Выгрузка щепы производится разгрузочным ротором. Рубильные машины малой и средней производительности обычно имеют привод от ВОМ. Высокопроизводительные рубильные машины приводятся в действие от автономной силовой установки. Большинство рубильных машин оснащено системой защиты от перегрузки, которая управляет скоростью подачи сырья в загрузочное окно.

1.4.1 Автономные

Автономные рубильные машины представляют собой рубильный агрегат сблокированный с силовой установкой. Автономные рубильные машины могут быть установлены на самоходные типы шасси (колесное и гусеничное), прицепы и полуприцепы (в том числе вездеходные), автомобильное шасси соответствующее по грузоподъемности, а также на другие носители. Управление рубильной машиной может осуществляться как по проводному так и беспроводному типу управления. Загрузка сырья осуществляется гидроманипулятором.

Преимущества автономных рубильных машин:

*Минимальные требования по мощности двигателя носителя

*Минимальная стоимость шасси (прицепной вариант)

*Согласованная по параметрам силовая установка

*Высокая скорость транспортировки

1.4.2 С приводом от ВОМ

Рубильные машины с приводом от ВОМ представляют собой рубильный агрегат, установленный на самоходное шасси или прицеп. Рубильные машины с приводом от ВОМ используют в качестве силовой установки двигатель шасси или тягача. Оборудование данного типа обычно меньшей производительности и преимущественно устанавливаются в качестве навесного оборудования на тракторы общего назначения. В основном это рубильные машины дискового типа. Управление рубильной машиной может осуществляться как по проводному так и беспроводному типу управления. Загрузка сырья осуществляется преимущественно вручную, иногда — гидроманипулятором.

Преимущества рубильных машин с приводом от ВОМ:

* Возможность агрегатирования с различными энергоносителями со стандартными типами ВОМ

*Минимальная стоимость оборудования

*Компактность, маневренность

*Проходимость ограничена возможностями базовой машины

* Простота обслуживания и ремонта

2. Машины для сбора, вывоза и обезвреживания бытовых отходов

2.1 Машины для сбора и вывоза твердых бытовых отходов

Начальное звено в технологической цепочке утилизации ТБО — специальные мобильные установки, называемые мусоровозами. У них может быть различное назначение, в соответствии с которым их комплектуют всевозможным оборудованием.

В большинстве случаев в качестве транспортной базы применяются двухосные или трехосные шасси стандартных грузовиков, доработанные под монтаж специальных надстроек и оборудования. Такой подход объясняется высокими показателями технической и экономической эффективности. Создание автомобилей оригинальной конструкции, как правило, разработанных с использованием уже выпускаемых узлов и агрегатов, вызвано стремлением превзойти характеристики серийных машин, которые не обеспечивают выполнение компоновочных, функциональных, а также иных требований, предъявляемых к некоторым типам мусоровозов. Отличия специально разработанных для мусоровозов шасси заключаются в несущих рамах оригинальной конструкции, кабинах, дублирующих органах управления и т. д.

Мусоровозы можно разбить на три основные группы: контейнерные, кузовные и транспортные (рис.5).

2.1.1 Контейнерные мусоровозы

Контейнерные мусоровозы представляют собой самоходные шасси, снабженные подъемно-транспортным оборудованием. Оно позволяет поднимать с земли, устанавливать на шасси, транспортировать, а при необходимости разгружать специальные съемные контейнеры (бункеры, платформы) с различными видами отходов. Их главное достоинство — относительная простота, а также использование одного автомобиля для последовательного обслуживания нескольких контейнеров по мере накопления отходов. Самый главный недостаток — невозможность их уплотнения. Между собой упомянутые машины различаются конструкцией контейнеров и устройством погрузочно-разгрузочного механизма. Открытые контейнеры позволяют собирать любой мусор, в том числе и крупногабаритный, тогда как их закрытые разновидности рассчитаны в основном на бытовые отходы. Вместимость контейнеров колеблется от 3 до 40 м³. Подъемно-транспортное оборудование выполнено в виде портального механизма или продольно расположенной рамы, которая снабжена устройствами для перемещения и фиксации контейнеров нескольких типов.

Рисунок 5. Классификация машин для сбора и вывоза ТБО

2.1.2 Кузовные мусоровозы

Кузовные мусоровозы получили наиболее широкое распространение. Они отличаются значительным разнообразием технического исполнения. Машины классифицируют по месту расположения загрузочного устройства (заднее, боковое или переднее), способу уплотнения отходов и полезному объему кузова.

В зависимости от грузоподъемности базового шасси, мусоровозы можно условно разделить на малотоннажные (вместимостью 2−8 м3), среднетоннажные (9−15 м3) и большегрузные (16−32 м3). Важнейший показатель, характеризующий эффективность работы мусоровоза, — степень (коэффициент) уплотнения твердых бытовых отходов. Чем она выше, тем большее количество отходов способна транспортировать машина и тем совершеннее ее конструкция. В настоящее время границы коэффициента уплотнения составляют от 1,9 до 7. Такой разброс объясняется не только прочностью кузова и типом уплотняющего устройства, но и свойствами самого мусора. Форма поперечного сечения кузова имеет прямоугольное (иногда со скругленными стенками), реже — круглое сечение.

Широкое распространение нашли мусоровозы с задней загрузкой (рис. 6). Они хорошо приспособлены для работы в стесненных условиях и могут использоваться там, где отсутствует контейнерная система сбора бытовых отходов. Большинство машин данного типа представляет собой грузовое шасси 1, на котором смонтирован кузов коробчатой формы 2 с шарнирно прикрепленным к нему задним бортом.

В его нижней части установлен приемный ковш 3 (загрузочный бункер), являющийся основанием для крепления подающей (верхней) плиты прессующего механизма, с которой шарнирно связана поворотная прессующая (нижняя) плита. Для привода обоих элементов служат гидроцилиндры. Загрузка мусора в приемный ковш осуществляется вручную или механизированным способом с помощью опрокидывателя (гидроманипулятора), который обеспечивает выгрузку содержимого стандартных уличных контейнеров различных типов. Внутри кузова находится перемещаемая гидроцилиндром выталкивающая плита, являющаяся его подвижной передней стенкой.

Рис. 6. Мусоровоз кузовной с задней загрузкой Чаще применяемыми становятся мусоровозы с задней загрузкой, выполненные несколько по иной схеме. Задний борт таких машин оборудован загрузочным ковшом, который для заполнения бытовыми отходами с помощью гидравлики опускается вниз. Погрузка мелкого мусора происходит вручную, а содержимого контейнеров — с помощью гидроманипулятора. После этого подъемный механизм перемещает загрузочный ковш вверх, поворачивает его и высыпает мусор в кузов машины. Поворотная толкающая плита, шарнирно соединенная с задней частью крыши кузова, уплотняет мусор, одновременно перемещая его к передней стенке. Выгрузка бытовых отходов осуществляется самосвальным способом и с помощью толкающей плиты. Подъем заднего борта обеспечивают гидроцилиндры.

Альтернативой мусоровозам с задней загрузкой являются машины с боковым расположением погрузочного механизма. Эти установки предназначены для механизированного сбора бытовых отходов из стандартных контейнеров. Кузов, смонтированный на раме автомобиля шарнирно, сзади закрыт бортом, а спереди — толкающей плитой (рис. 7).

Загрузка мусора через люк в крыше кузова производится при помощи манипулятора, который обеспечивает захват, подъем, опрокидывание, встряхивание и возврат контейнера на место. Рабочая зона погрузочного устройства позволяет осуществлять работу с несколькими контейнерами без передвижения машины. Перемещение отходов по ширине кузова (разравнивание) для равномерного заполнения осуществляется ворошителем. Мусор уплотняется в кузове при помощи периодически перемещающейся от передней стенки к заднему борту толкающей плиты. Она же, наряду с опрокидыванием кузова, обеспечивает выгрузку бытовых отходов, доставленных на полигон или мусороперегрузочную станцию. Для повышения поперечной устойчивости во время работы мусоровозы с боковой загрузкой оснащают выдвижными опорами.

Рисунок 7. Кузовной мусоровоз с боковой загрузкой кузова манипулятором Прогресс, достигнутый в последнее время, привел к появлению мусоровозов с боковой загрузкой, оборудованных пресс-камерой. Это устройство непосредственно соединено с основным кузовом, но имеет меньшее, чем у него, поперечное сечение. Внутри пресс-камеры, стенки которой сделаны очень прочными, находится уплотняющая подвижная плита бульдозерного типа, также обладающая высокой прочностью. Гидроманипулятор загружает бытовые отходы из стандартного контейнера в пресс-камеру через люк в ее крыше.

Перемещение уплотняющей плиты к заднему борту приводит к одновременному уплотнению мусора и вытеснению его в основной объем кузова. Благодаря такой схеме достигается высокая степень уплотнения твердых бытовых отходов в объеме кузова меньшем, чем у ранее упомянутых конструкций. Выгрузка мусора осуществляется самосвальным способом при подъеме гидрофицированного заднего борта.

Мусоровозы с передним расположением загрузочного устройства имеют главное достоинство — создание наиболее благоприятных условий для работы оператора, который, благодаря хорошей обзорности и высокой механизации технологических операций, может управлять всеми рабочими процессами, не выходя из кабины. Помимо этого, значительно облегчается маневрирование, что особенно важно при движении в стесненных условиях. Конструктивное исполнение мусоровозов данного типа, за исключением подъемного механизма, очень сходно с устройством их аналогов с боковой загрузкой. Следует отметить, что указанная техника отечественными предприятиями не выпускается.

2.1.3 Транспортные мусоровозы

Использование транспортных мусоровозов связано с развитием технологии двухэтапного вывоза бытовых отходов. При этом существуют две разновидности транспортных средств. Первая предусматривает использование длиннобазного большегрузного шасси либо автопоезда, на которые монтируется погрузочно-разгрузочное оборудование для работы со съемными кузовами типа «мультилифт». Пока один из кузовов загружается предварительно уплотненным мусором, другой, уже заполненный, транспортируется на полигон, где разгружается самосвальным способом. Таким образом, уменьшаются простои техники и, как следствие, достигается высокая производительность.

2.2 Машины для сбора и вывоза жидких бытовых отходов

Для сбора и вывоза жидких бытовых отходов предназначены вакуум-машины, которые обеспечивают извлечение жидких бытовых отходов из выгребных ям и их транспортирование к местам обеззараживания. Машины этого назначения имеют общую принципиальную схему работы — в емкости для нечистот создается вакуум, в результате которого нечистоты по всасывающему рукаву, опущенному в яму, поступают в цистерну.

В настоящее время изготовляют два основных типа вакуум-машин, различающихся грузоподъемностью базового шасси и конструктивным оформлением.

Наиболее распространенным типом машины, составляющим в основном парк этих технических средств, являются машины КО-503 на базе автомобиля ГАЗ-53А (рис.8). Машина состоит из цистерны, вакуум-насоса, трубопроводов, заборного рукава, механизмов привода насоса и двух ящиков, одновременно являющихся облицовкой машины.

Рисунок .8 Вакуум-машина КО-503:

1 — трубопровод; 2 — сигнально-предохранительное устройство; 3 — цистерна; 4 — яшик шланга; 5 ~ смотровое окно; б — всасывающий шланг; 7 — вакуум-насос; 8 — глушитель вакуум-насоса; 9 ~ четырехходовой кран; 10 — промежуточный бачок Цистерна цилиндрической формы со сферическими днищами имеет в верхней передней части горловину, на крышке которой установлено сигнально-предохранительное устройство и к которой подведен патрубок трубопровода от вакуум-насоса. На заднем днище цистерны в нижней его части установлен приемный лючок с запорным устройством. Цистерна прикреплена с помощью стремянок к лонжеронам базового шасси с уклоном в 30° в сторону слива. Приемный лючок служит для присоединения к цистерне заборного всасывающего рукава. Доступ из рукава в цистерну перекрывается запором, управляют которым с помощью рукоятки-рычага.

Вакуум-насос — лопастного типа, в его корпусе эксцентрично установлен ротор, в пазах которого перемещается шесть лопаток. Вакуум-насос работает от двигателя автомобиля с помощью коробки отбора мощности, прифланцованной с правой стороны коробки передач, карданного вала и клиноременной передачи. На корпусе насоса, размещенном на специальной раме за кабиной водителя, закреплен масляный бак, служащий для смазывания подшипников и рабочей поверхности корпуса насоса. Масло из бака подается под давлением воздуха, поступающего из напорного патрубка насоса, который снабжен глушителем.

Трубопровод машины служит для соединения всасывающего или напорного патрубка вакуум-насоса с цистерной (рис 9). Трубопровод снабжен четырехходовым краном, при изменении положения рукоятки которого цистерна соединяется с всасывающим или напорным патрубком вакуум-насоса. В первом случае в цистерне образуется разрежение, необходимое для перемещения нечистот из выгребной ямы в цистерну, а во втором — давление, служащее для опорожнения цистерны. Трубопровод имеет промежуточный бачок, служащий для улавливания конденсата, образующегося при эвакуации воздуха из цистерны вакуум-насосом.

Сигнально-предохранительное устройство обеспечивает остановку вакуум-насоса при заполнении цистерны до заданного уровня, перекрытие всасывающего трубопровода во избежание поступления нечистот в трубопровод и вакуум-насос, ограничение давления и разрежения в цистерне. Для этого устройство имеет датчик уровня, который при заданном уровне наполнении цистерны останавливает двигатель. Ограничение давления и разрежения в цистерне достигается с помощью предохранительных клапанов.

Заборный всасывающий рукав снабжен на одном конце накидной гайкой для присоединения к приемному лючку цистерны, а на другом металлическим наконечником, опускаемым в выгребную яму.

Рисунок 9 Принципиальная схема машины КО-503:

1 — вакуум-насос: 2 — всасывающий патрубок насоса; 3 — масляный бачок; 4 -Промежуточный бачок; 5 — трехходовой кран; 6 — сигнально-предохранительное устройство; 7 — цистерна; 8 — всасывающий шланг; 9 — промывочный шланг; 10 — промывочный бачок; 11 — глушитель насоса; 12- газоотборпая коробка На корпусе лючка имеется кран, который после заполнения цистерны открывается, в результате чего снимается разрежение во всасывающем шланге и заполняющие его нечистоты сливаются в выгребную яму.

Облицовка машины выполнена в виде двух ящиков, расположенных с правой и левой сторон цистерны. В эти ящики укладываются заборный рукав, скребок для удаления из цистерны твердых осадков, попадающих в цистерну с нечистотами, а также необходимый инструмент.

3. Гидрообъемные и гидродинамические передачи

Почти все автомобили оснащены коробками передач. Они нужны, чтобы получить более широкий диапазон силы тяги и скорости движения, чем обеспечивает двигатель внутреннего сгорания. Вследствие простоты, технологичности, надежности предпочтение отдано механическим ступенчатым (шестеренным) коробкам передач.

Для увеличения средней скорости, улучшения экономичности приходится иметь на легковых машинах 4—5, на грузовых 10—16 передач. Неудивительно, что водитель порой затрудняется выбрать наиболее подходящую. Да и сам процесс переключения утомляет его, в какой-то мере отвлекает от наблюдения за дорогой. Естественно стремление к созданию бесступенчатых трансмиссий. Они позволяют получать (правда, тоже в ограниченном диапазоне) любые значения передаточных чисел и автоматически выбирать из них наиболее выгодные для конкретных условий движения в режиме работы двигателя.

Хотя почти все известные конструкции не свободны от недостатков, бесступенчатые трансмиссии используют все более широко. Чтобы читатели составили представление об особенностях, реальных возможностях и перспективах применения таких передач на автомобилях, дадим их самый общий обзор.

3.1 Гидромеханические трансмиссии

ротоватор мусоровоз гидродинамический передача Наиболее распространены комбинированные ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ТРАНСМИССИИ, состоящие из гидротрансформатора и механической (шестеренной) ступенчатой коробки передач. Так, в США ими снабжают до 90% всех легковых автомобилей, значительную часть грузовых, все городские и междугородные автобусы, в Западной Европе — свыше 20% легковых машин и около 90% автобусов. У нас в стране выпуск автомобилей с гидромеханической передачей (ЗИЛ—111) начат в 1959 году («За рулем», 1958, № 12). В настоящее время ее применяют на легковых машинах ЗИЛ—4104, автобусах ЛиАЗ—677 и ЛАЗ—4202, карьерных самосвалах БелАЗ—540 и БелАЗ—548, четырехосных тягачах минского автозавода.

Рисунок 10. Гидротрансформатор: а — последовательно соединяемый с коробкой передач; б — с внутренним разветвлением силового потока; в — с внешним разветвлением силового потока;

1 — насосное колесо; 2 — турбинное колесо; 3 — входной вал (от двигателя); 4 — реактор; 5 — муфта свободного хода; 6 — выходной вал (на коробку передач); 7 — суммирующий механизм Гидротрансформатор (рис. 10, а) состоит из трех колес: ведущего (насосного) 1, ведомого (турбинного) 2 и неподвижного, воспринимающего реактивный момент (реактора) 4. Каждое образовано наружной и внутренней тороидными поверхностями (подобными внутренней поверхности спасательного круга), между которыми расположены лопасти. Внутренняя полость всех трех колес заполнена маловязким маслом.

При вращении насосного колеса масло отбрасывается лопастями к периферии, поступает в турбинное колесо, затем в реактор и возвращается в насосное. На входе в колесо поток имеет активное действие (масло передает усилие лопастям), на выходе — реактивное (усилие передается в обратном направлении). Гидротрансформатор обладает автоматичностью, то есть ему не нужна система управления извне. Однако диапазон изменения им крутящего момента узок (1,5—2,0 раза) и не обеспечивает наивыгоднейшую загрузку двигателя: обычно легковым автомобилям необходим диапазон 3—4, грузовым — 7—9.

Движение масла с очень высокими скоростями сопровождается большими потерями энергии: КПД гидротрансформатора не превышает 0,90. Кроме того, он не позволяет двигаться задним ходом и накатом, поэтому применяется только в комбинации со ступенчатой коробкой. Для переключения передач в ней служат фрикционы с автоматическим управлением.

Чаще всего гидротрансформатор соединяется с коробкой передач последовательно (рис. 10, а). Но есть конструкции с параллельным соединением узлов: с внутренним, то есть в самом гидротрансформаторе (рис. 10, б) или внешним (рис. 10, в) разветвлением силового потока. Первая схема (фирмы «Ренк», «Аллисон») расширяет диапазон изменения передаточного числа примерно вдвое без использования фрикционов, но не повышает КПД. Вторая схема (фирмы «Фойт», «Катерпиллер») обеспечивает повышение КПД на 5—8%, но без расширения диапазона. Оба варианта сложнее последовательного соединения и не избавляют от необходимости иметь ступенчатую коробку передач (рис. 11). Область применения гидромеханических передач на автомобилях почти неограниченна.

3.2 Гидрообъемная передача

Гидрообъемные передачи состоят из насоса высокого давления и гидромоторов, соединенных трубопроводами (рис. 11). Варьирование передаточного числа обеспечивается плавным изменением рабочего объема насоса. В его неподвижном корпусе вращается блок цилиндров 2, соединенный валом 6 с двигателем. Поршни 3 упираются торцами в шайбу 4, которая может поворачиваться вокруг оси 5. За половину оборота вала 6 поршень 3 переместится на полную величину хода. Рабочая жидкость из линии всасывания 7 (от гидромоторов) войдет в цилиндр. За следующую половину оборота она будет вытолкнута в линию нагнетания 8 к гидромоторам 11, установленным в ведущих колесах. Насос подпитки 9 восполняет утечки, собираемые в баке 10.

Изменяя угол наклона шайбы 4, меняют производительность насоса при неизменной скорости вращения вала 6. Когда шайба находится в вертикальном положении (на рисунке), насос не перекачивает жидкость (режим холостого хода двигателя). При наклоне шайбы в обратную сторону изменяется направление потока жидкости, чем достигается задний ход.

Параллельное присоединение к насосу гидромоторов левого и правого колес придает трансмиссии свойства дифференциала.

Гидрообъемные передачи применяют на специальных колесных машинах («За рулем», 1978, № 3; 1979, № 10). Для автомобилей они невыгодны: срок службы узлов недостаточен, а при движении с высокими скоростями давление в системе мало и КПД передачи падает.

Рисунок 11. Гидрообъемная передача:

1 — насос; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — поворотная шайба; 5 — ось шайбы; 6 — входной вал (от двигателя); 7 — линия всасывания; 8 — линия нагнетания; 9 — насос подпитки; 10 — сборный бак; 11 — гидромотор

Список используемой литературы

1. Баловнев В. И. Автомобили и тракторы: краткий справочник / В. И. Баловнев, Р. Г. Данилов. — М.: Издательский центр «Академия», 2008 — 384 с.

2. Машины и оборудование для природообустройства и водопользования: учебное пособие / П. П. Ипатов, Е. Ю. Пасечник. — Томский политехнический университет. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011 — 248 с.

3. Родичев В. А. Тракторы и автомобили. 2-е издание / В. А. Родичев, Г. И. Родичева. — М.: Агропромиздат, 1986 — 251 с.

4. Рубец А. Д. История автомобильного транспорта России: учеб. пособие для студ. высш. учебн. заведений / А. Д. Рубец. — М.: Изд. центр «Академия», 2003. — 304 с.