Konspekt: Przekładnia hydrostatyczna 

1 

Przekładnie hydrostatyczne

 

(dla ruchu obrotowego)

 

 

1. Określenia podstawowe i systematyka 

 

Przekładnia hydrostatyczna jest hydraulicznym układem napędowym obrotowym, składającym 

się  z  pompy  wyporowej  jako  generatora  energii  ciśnienia  i  silnika  wyporowego  przetwarzającego  tę 
energię  na  energię  mechaniczną  ruchu  obrotowego.  Przetwarzanie  przenoszonego  przez  przekładnię 
strumienia  mocy  polega  na  dostosowywaniu  prędkości  i  momentu  obrotowego  silnika  do  wymagań, 
wynikających  z  warunków  eksploatacji  napędzanego  mechanizmu.  Sposób  w  jaki  ta  transformacja 
zachodzi, określa się za pomocą przełoŜenia prędkości kątowych (albo obrotowych) lub momentów.  
 

Sprawność całkowita przekładni hydrostatycznej określa się jako stosunek mocy oddawanej na 

wale silnika Ns do mocy dostarczanej na wał pompy Np  

P

S

C

N

N

=

η

 

 

Inaczej sprawność całkowitą moŜemy określić jako iloczyn sprawności całkowitej pompy ηcp, 

sprawności  całkowitej  silnika  ηcs ,  sprawności całkowitej instalacji i układu sterowania przekładnią 
η

IUS

: 

IUS

CS

CP

c

η

η

η

η

⋅

⋅

=

 

Zakładając sprawność η

IUS

 = 1 moŜemy napisać: 

S

P

C

η

η

η

⋅

=

 

PrzełoŜenie dynamiczne id przekładni hydrostatycznej jest to stosunek momentu na wale silnika Ms do 
momentu na wale pompy Mp  

P

S

d

M

M

i =

 

 

 

 

 

 

 

PrzełoŜenie kinematyczne ik przekładni hydrostatycznej to stosunek prędkości obrotowej pompy np  do 
prędkości obrotowej silnika ns 

S

P

k

n

n

i =

 . 

Przy poczynionym wcześniej załoŜeniu  η

IUS

 = 1 moŜna równieŜ zapisać, Ŝe sprawność całkowita 

przekładni wynosi: 

k

d

P

P

S

S

P

S

C

i

i

n

M

n

M

N

N

=

⋅

⋅

=

=

η

 

PrzełoŜenie przekładni hydrostatycznej moŜe być stałe lub zmienne. Przekładnię o stałym przełoŜeniu 
otrzymuje się z jednostek wyporowych nie nastawnych, a więc takich, dla których parametry εg = εs = 
1. PrzełoŜenie wyraŜa się wówczas tylko ilorazem chłonności właściwej silnika i wydajności właściwej 
generatora;  jest  więc  definiowane  podobnie  jak  w  przekładniach  mechanicznych,  wartościami 
proporcjonalnymi do wymiarów geometrycznych elementów pędzonego i pędzącego.  
 

Zmiany  przełoŜenia  przekładni  hydrostatycznej  moŜna  dokonać  stopniowo  lub  bezstopniowo. 

Stopniową  zmianę  przełoŜenia  przekładni  moŜna  uzyskać  stosując  jako  generator  pompy 
wielostrumieniowe, łączone wg określonego systemu z silnikiem o stałej chłonności. Zasadę tę moŜna 
odwrócić.  Ciągła,  bezstopniowa  zmiana  przełoŜenia  przekładni  hydrostatycznych  wymaga  ciągłej, 

Konspekt: Przekładnia hydrostatyczna 

2 

bezstopniowej  zmiany  natęŜenia  przepływu  strumienia  zasilającego  silnik.  Jeśli  przekładnia  jest 
zestawiona  z  nie  nastawnych  jednostek  wyporowych,  to  ciągłą  zmianę  prędkości  obrotowej  wału 
silnika moŜna uzyskać tylko stosując sterowanie dławieniowe. 
 

Przekładnie hydrostatyczne sterowane dławieniowo są obarczone duŜymi stratami i stosuje się 

je tylko w układach napędowych małej mocy, rzędu kilku kW.  
 

Z  większymi  sprawnościami  pracują  przekładnie  hydrostatyczne  sterowane  objętościowo, 

zbudowane z nastawnych jednostek napędowych. Ze względu na sposób sterowania moŜna wśród nich 
wyróŜnić: 
-  przekładnie  z  pompą  o  zmiennej,  sterowanej  wydajności,  dla  której  w  najogólniejszym  przypadku 
parametr nastawy εg zmienia się   w przedziale  i z silnikiem o stałej chłonności, w którym εs = 1;  
- przekładnie z pompą stałej wydajności o parametrze εg = 1 i z silnikiem o nastawnej chłonności, dla 
którego parametr εs zmienia    się ciągle w przedziale  
-  przekładnie  z  obiema  sterowanymi  jednostkami  napędowymi,  w  których  zarówno  εg  jak  i  εs 
przyjmują dowolne wartości. 
 

Przekładnie z obiema nastawnymi jednostkami napędowymi mogą być sterowane sekwencyjnie 

lub  równocześnie.  W  pierwszym  przypadku  najpierw  korzysta  się  z  zakresu  zmienności  parametru 
nastawy wydajności generatora εg, a następnie  zmienia się parametr nastawy chłonności silnika εs. W 
drugim  przypadku,  tj.  w  przekładniach  ze  sterowaniem  równoczesnym,  zmiana  parametrów  obu 
jednostek jest dokonywana równocześnie wg określonego programu.   oddziaływać 
 

Ze  względu  na  wzajemne  usytuowanie  pompy  i  silnika,  przekładnie  objętościowe  moŜna 

podzielić  na  luźne  i  zwarte.  W  przekładniach  luźnych,  nazywanych  równieŜ  rozdzielnymi,  obie 
jednostki mogą być oddalone od siebie na dowolną odległość, ograniczoną jedynie przez dopuszczalne 
straty  hydrauliczne  w  łączących  je  przewodach.  MoŜna  je  zatem  porównywać  z  przekładniami 
cięgnowymi. Wałki - wejściowy (pompy) i wyjściowy (silnika) - mogą być więc usytuowane dowolnie 
w  przestrzeni  przeznaczonej  do  zabudowy  układu  napędowego.  W  przekładniach  zwartych 
(zablokowanych)  pompa  i  silnik  są  zbudowane  we  wspólnym,  zamkniętym  kadłubie  spełniającym 
równieŜ rolę zbiornika cieczy roboczej. Pod względem konstrukcji przekładnie te są porównywalne ze 
skrzynkami przekładniowymi. 
 

Przekładnie  hydrostatyczne  objętościowe  moŜna  równieŜ  podzielić  ze  względu  na  konstrukcję 

jednostek wyporowych (generatora i silnika), z których są zestawione. Podział ten odnosi się częściej 
do  przekładni  zwartych,  chociaŜ  i  w  przypadku  przekładni  luźnych  jest  stosowany.  Zgodnie  z  nim 
dzielą się one na przekładnie łopatkowe, przekładnie tłoczkowe promieniowe lub tłoczkowe osiowe. 
 

Przekładnie  hydrostatyczne  mogą  pracować  w  obiegu  otwartym  lub  zamkniętym  .Zasada  ta 

moŜe  być  podstawą  do  dalszego  lub  innego  jeszcze  podziału  na  przekładnie  otwarte  i  zamknięte.  W 
przekładni otwartej cała ciecz krąŜąca między pompą a silnikiem przechodzi przez zbiornik. Oznacza 
to,  Ŝe  zasysany  przez  pompę  ze  zbiornika  czynnik  roboczy  po  przejściu  przez  silnik  wraca  znów  do 
zbiornika. Do zbiornika spływają równieŜ przecieki związane z elementami składowymi przekładni. W 
przekładniach  zamkniętych  czynnik  spływający  z  silnika  wraca  bezpośrednio  do  przewodu  ssącego 
pompy. Nieuniknione, na skutek strat objętościowych w elementach, ubytki cieczy krąŜącej w obiegu 
zamkniętym  muszą  być  systematycznie  uzupełniane.  Dokonuje  tego  dodatkowa  pompa  tłocząca 
czynnik do przewodu łączącego silnik z pompą po stronie niskiego ciśnienia. Wydajność pompy musi 
być  większa od sumy strat objętościowych wszystkich elementów tworzących przekładnie. Zadaniem 
tej  pompy  jest  równieŜ  stałe  wprowadzenie  do  obiegu  pewnej  objętości  czynnika  świeŜego, 
schłodzonego  w  zbiorniku  i  nie  dopuszczanie  w  ten  sposób  do  wzrostu  temperatury  czynnika 
obiegowego przekładni ponad dopuszczalną wartość. 

Konspekt: Przekładnia hydrostatyczna 

3 

 

Odrębną  grupę  przekładni  hydrostatycznych  stanowią  przekładnie  z  rozdziałem  strumienia 

mocy,  zwane  często  przekładniami  hydromechanicznymi.  Ich  cechą  podstawową  jest  podział 
strumienia  mocy,  doprowadzonego  przez  wałek  wejściowy,  w  obrębie  przekładni  na  dwa  równoległe 
strumienie, łączące się na wałku wyjściowym. Rozdział ten dokonuje się w róŜnym stosunku zaleŜnie 
od nastawy jednostek wyporowych. Dzięki temu wykorzystuje się zalety  lub  eliminuje  wady zwykłej 
przekładni  hydrostatycznej,  w  określonych  zakresach  przełoŜeń,  zachowując  przy  tym  moŜliwość 
bezstopniowej jej nastawy. 
 
2.  Zalety i wady przekładni hydrostatycznej 
      Zalety: 
 

- moŜliwość bezstopniowej realizacji przełoŜenia i prędkości ruchu roboczego, 

 

- zdolność przenoszenia bardzo duŜych mocy przez zwarte mechanizmy, 

 

- posiadają zabezpieczenie przed przeciąŜeniem, 

 

- daleko posunięta unifikacja i normalizacja, 
- duŜa swoboda usytuowania poszczególnych elementów i zespołów sterujących na konstrukcji 

maszyny, 

 

- mała bezwładność elementów ruchowych, duŜa szybkość reakcji. 

      Wady: 
 

- duŜe koszty zakupu elementów, 

 

- wraŜliwe na zanieczyszczenia, 

 

- nieuniknione wycieki oleju, 

 

- mała sprawność przy małych ε, 

 

- hałas pracujących urządzeń, 

 

- ciecz hydrauliczna zmienia swoje własności pod wpływem zmian temperatury. 

 
 
3.    Przekładnia  hydrostatyczna  pracująca  w  układzie  zamkniętym  z  pompą  o  zmiennej 
wydajności i silnikiem o stałej chłonności 
 
3.1. Symbol graficzny i schemat poglądowy 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.2. Schemat przekładni i zasada działania 
 

Na  rysunku  przedstawiono  schemat  dokładny  w/w  przekładni.  Przekładnię  tą  moŜna  złoŜyć  z 

jednostek  produkowanych  w  Łodzi  w  Zakładach  Elementów  Hydrauliki  Siłowej.  Prostokąt  1  (linia 
punktowa  cienka)  zawiera  wszystkie  elementy  zabudowane  w  pompie  a  prostokąt  2  w  silniku 
hydraulicznym. Obie jednostki połączone są trzema przewodami (dwa  stanowią   główny  obieg  oleju,  
jeden przewód  odprowadza  przecieki oleju do zbiornika).  

Konspekt: Przekładnia hydrostatyczna 

4 

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

Jednostka główna pompy (o zmiennej wydajności) tłoczy olej do silnika a olej wypływający z 

silnika wraca na ssanie pompy (układ zamknięty). Olej oddaje w silniku energię i wprawia go w ruch 
obrotowy. 
 

Występujące  przecieki  wewnętrzne  w  pompie  i  silniku  uzupełniane  są  przez  pompę  zębatą  8 

zabezpieczoną  zaworem  9  ustawionym  na  ciśnieniu  ok.  1,3  MPa.  Olej  podawany  przez  pompę  8, 
kierowany jest przez zawory zwrotne 10 zawsze do linii niskociśnieniowej (dzięki temu  w przewodzie 
ssącym  pompy głównej jest nadciśnienie).  
 

Silnik hydrauliczny osiowo - tłoczkowy przystosowany jest do pracy dwukierunkowej. Posiada 

zabudowane  2  zawory  bezpieczeństwa  12  ograniczające  maksymalne  ciśnienie  do  wartości  35  MPa. 
Dodatkowo  w  silniku  zamontowany  jest  rozdzielacz  sterowany  ciśnieniem  z  przewodów  głównych, 
który  łączy  automatycznie  zawór  maksymalny  14  (ustawiony  na  ok.  0,9  MPa)  z  przewodem 
niskociśnieniowym. Stąd wynika, Ŝe nadwyŜka oleju podawanego przez pompę zębatą 8 przelewa się 
przez  zawór  14  do  korpusu  silnika,  obmywa  i  chłodzi  jego  wnętrze  a  następnie  przewodem 
odprowadzającym  przecieki  (linia  kreskowa)  dopływa  do  wnętrza  pompy.  Chłodzi  wnętrze  pompy  i 
spływa (otworem w górnej części korpusu) przez chłodnicę oleju 5 do zbiornika oleju 3.  
 

Pompa  zębata  8  ma  wydajność  ok.  10-20%  wydajności  pompy  głównej.  Zasysa  ona  olej  ze 

zbiornika przez filtr (małe opory) o dokładności oczyszczenia około 15 µm. 
 

Zbiornik  oleju  nie  ma  objętości  jak  w  układzie  otwartym,  ale  znacznie  mniejszą  zaleŜną  od 

stopnia  nagrzewania  się  oleju  w  układzie,  od  miejsca  zabudowy  przekładni  (pojazd,  urządzenie 
stacjonarne) i od wielkości jednostek głównych.  

1 

2 

11 

8 

9 

10 

12 

14 

13 

8 

7 

5 

4 

3 

6 

Rys.1  Schemat  przekładni  hydrostatycznej  z  pompą  o  zmiennej  wydajności  i  silnikiem  o  stałej 
chłonności: 1- blok pompy z zaworami, 2 – blok silnika z zaworami, 3 – zbiornik oleju, 4 – filtr, 5 – 
chłodnica, 6 – zawór odcinający, 7 – przewód obiegu głównego, 8 – przewód przecieków, 9 – zawór 
przelewowy  w  pompie,  10  –  zawór  zwrotny,  11  –  regulator  wydajności  pompy,  12  –  zawory 
bezpieczeństwa, 13 – rozdzielacz, 14 – zawór przelewowy w silniku 

Konspekt: Przekładnia hydrostatyczna 

5 

 

Obroty  silnika  są  zmieniane  wydajnością  pompy  głównej.  Do  sterowania  wydajnością  pompy 

słuŜy regulator 11 podający olej z pompy zębatej do siłowników wychylających tarczę oporową pompy 
głównej, . Regulator moŜe być sterowany ręcznie lub elektrycznie.  
 

Obroty  silnika  zmienia  się  bezstopniowo  a  po  przesterowaniu  regulatora    w  drugą  stronę 

uzyskuje się zmianę kierunku obrotów silnika. 
 

Zawór  6  wykorzystywany  jest  w  sytuacjach,  gdy  przy  awarii  silnika  napędzającego  pompę 

zachodzi potrzeba  np. holowania pojazdu.  
 
 
3.3  Charakterystyki przekładni 
 

Charakterystykę zewnętrzną idealną w/w przekładni (dla np=const.) przedstawiono na rysunku 

2. Maksymalny moment na wale silnika wynika z przyjęcia maksymalnego spadku ciśnienia na silniku. 
W  rzeczywistości  moment,  który  pojawi  się  na  wale  silnika  zaleŜy  od  oporów  ruchu  napędzanej 
maszyny  roboczej  i  jego  wartość  moŜe  być    dowolna  (ale  musi  znajdować  się  poniŜej  linii  poziomej 
stałego momentu.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.4. Zastosowanie przekładni 
 
 

NiŜej wymieniono typowe przykłady zastosowania omawianej przekładni hydrostatycznej 

              -  napęd  kół  jezdnych  maszyn  rolniczych  (kombajny  zielonkowe,  zboŜowe),  ciągnikow        

cięŜkich, koparek, ładowarek, wózków widłowych, 

 

   - napęd wciągarek dźwigów, 

 

   - napęd kół czerpakowych koparek ziemnych, 

 

   - napęd elementów roboczych traków do drewna, 

 

   - napęd elementów roboczych mlewników, 

 

   - napęd wciągarek  i mechanizmów na statkach, 

- napęd mechanizmów roboczych maszyn rolniczych . 

 
 
 
4.    Przekładnia  hydrostatyczna  pracująca  w  układzie  zamkniętym  z  pompą  o  zmiennej 
wydajności i silnikiem o zmiennej chłonności 

Rys. 2 Charakterystyka zewnętrzna przekładni 

Konspekt: Przekładnia hydrostatyczna 

6 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 

5.  Współczynniki sprawności silnika obrotowego  

 

Sprawność całkowita (ogólna) silnika hydraulicznego wyraŜa stosunek mocy N

2 

oddanej na wale do 

mocy doprowadzonej z czynnikiem roboczym N

1

 : 

1

2

N

N

C

=

η

 . 

 

Rys. 3 Schemat przekładni hydrostatycznej z pompą o zmiennej wydajności i z silnikiem o zmiennej 
chłonności  (elementy składowe przekładni opisane jak na rys. 1) 

Rys. 4 Symbol graficzny przekładni i jej charakterystyka zewnętrzna

 

Konspekt: Przekładnia hydrostatyczna 

7 

Sprawność objętościową silnika wyraŜa stosunek chłonności teoretycznej Q do chłonności 

rzeczywistej Qrz :  

rz

Q

Q

=

η

. 

Chłonność rzeczywista jest większa od teoretycznej o wartość przecieków występujących w silniku 
(przecieki wewnętrzne). 
Sprawność hydrauliczno-mechaniczna silnika zdefiniowana jest jako stosunek momentu 
rzeczywistego uzyskiwanego na wale silnika do momentu teoretycznego (bez strat hydraulicznych i 
mechanicznych w silniku): 

t

rz

hm

M

M

=

η

. 

 

Sprawność  całkowitą  silnika  moŜna  teŜ  wyrazić  iloczynem  sprawności  objętościowej  i 

hydrauliczno - mechanicznej 

hm

V

m

h

V

C

η

η

η

η

η

η

⋅

=

⋅

⋅

=

. 

6.  Przykłady zastosowań przekładni hydrostatycznych w maszynach roboczych 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Konspekt: Przekładnia hydrostatyczna 

8 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Napęd hydrostatyczny równoległy z przekładnią zębatą sumującą i sprzęgłem. 1-pompa o zmiennej wydajności, 2,3- silnik o 
zmiennej chłonności, 4- wał napędowy, 5- przekładnia główna z mechanizmem róŜnicowym, 6- pompa uzupełniająca 
przecieki, 7- silnik spalinowy, 8- przekładnia sumująca