Гідродинамічна передача - гідромуфта і гідротрансформатор

гідродинамічна передача

В даний час є два типи гідродинамічних передач: гидромуфта і гідротрансформатор.

гидромуфта

Гидромуфта - найпростіший елемент гідроприводу. Її відмінна риса полягає в тому, що крутний момент на ведучому валу гідромуфти завжди дорівнює моменту на вихідному валу. Конструкція гідромуфти дуже проста. Вона складається з насосного та турбінного коліс приблизно однакової конструкції, що знаходяться в заповненому маслом картері.

При обертанні насосного колеса масло під впливом відцентрової сили починає рухатися по напрямних лопаток до периферії, набуваючи при цьому кінетичну енергію. З насосного колеса воно потрапляє в турбінне колесо, де при зіткненні з лопатками турбіни віддає йому частину своєї енергії, приводячи його, тим самим, в обертання.

При швидкому обертанні насосного колеса масло здійснює складний рух, що складається з переносного і відносного рухів. Перше виникає за рахунок обертання масла разом з насосним колесом. Друге визначається переміщенням масла уздовж насосного колеса до периферії. Відносний рух спричинено дією відцентрових сил, що виникають в маслі в результаті обертання разом з насосним колесом.

В результаті на виході з насосного колеса абсолютна швидкість потоку масла визначається векторної сумою швидкостей переносного і відносного рухів.

Частина енергії потоку масла, що визначається його переносний швидкістю віддається через лопатки турбінного колеса.

Гідротрансформатор.

Принцип дії гідротрансформатора (трансформатора) такий же, як і гідромуфти. Ті ж самі відносне і переносне руху масла. Але для збільшення крутного моменту на вихідному валу трансформатора введений додатковий елемент - реакторне колесо (реактор, іноді статор). Реактор встановлюється між виходом з турбіни і входом в насосне колесо, і призначений для спрямування потоку масла, що виходить з турбінного колеса, таким чином, щоб його швидкість збігалася з напрямком обертання насосного колеса. В цьому випадку невитрачена в турбінному колесі енергія масла використовується для додаткового збільшення частоти обертання насосного колеса, що відповідному чином збільшує кінетичну енергію масла. Наслідком цього є збільшення крутного моменту на валу турбінного колеса, в порівнянні з моментом, що підводиться до насосного колеса від двигуна. Слід зазначити, що співвідношення моментів на насосному і турбінному колесах визначається відношенням кутових швидкостей цих елементів. Максимальне збільшення крутного моменту відбувається при повністю зупиненій турбіні. Такий режим роботи трансформатора називається стоповим. Сучасні трансформатори мають коефіцієнт трансформації моменту на стоповою режимі 2,0-2,5. Під терміном «коефіцієнт трансформації» розуміється відношення моменту, що розвивається турбінним колесом, до моменту на насосному колесі.

Потім, в процесі збільшення частоти обертання турбінного колеса, відбувається зниження ефективності роботи реактора, і крутний момент на валу турбінного колеса зменшується. Це цілком зрозуміло, оскільки, чим вище частота обертання турбінного колеса, тим менше вплив переносний швидкості потоку масла на лопатки цього колеса. У момент, коли частота обертання турбіни складе приблизно 85% частоти обертання насосного колеса, реакторне колесо, завдяки муфті вільного ходу, втрачає зв'язок з картером трансмісії і починає вільно обертається разом з потоком, що не впливаючи на нього. В результаті цього трансформатор переходить в режим роботи гідромуфти, коефіцієнт трансформації якої дорівнює 1.

Трансформатор володіє декількома сприятливими властивостями. Його установка призводить до плавного зміни крутного моменту, навантажує трансмісію, що збільшує довговічність агрегатів трансмісії і знижує витрати на її ремонт. Плавна зміна крутного моменту найсприятливішим чином позначається при русі по слабонесущем грунті і слизькій дорозі (лід, сніг), оскільки в цьому випадку знижується ймовірність зриву грунту і буксування ведучих коліс. Крім того, трансформатор є чудовим демпфером крутильних коливань двигуна, які гасяться маслом і не пропускаються в механічну частину трансмісії.

Природа будь-гідродинамічної передачі є такою, що в ньому завжди має місце ковзання, тобто кутова швидкість турбінного колеса ніколи не дорівнює кутової швидкості насосного колеса. Природно, що це призводить до зниження паливної економічності автомобіля. Тому для поліпшення паливно-економічних характеристик автомобіля в автоматичних трансмісіях передбачається блокування трансформатора.

Методи блокування трансформатора. Блокувальна муфта дозволяє обійти гідротрансформатор і безпосередньо з'єднати двигун з вхідним валом коробки передач. Таким чином, усувається ковзання між насосним і турбінним колесом, що призводить до підвищення паливної економічності автомобіля.

Маточина натискного диска шлицами з'єднується з маточиною турбінного колеса. Між натискним диском і маточиною розташовані пружини, що виконують роль демпфера крутильних коливань. В процесі блокування поршень робить коливання щодо маточини, деформуючи пружини, які поглинають крутильні коливання, що збуджуються двигуном. Механічна енергія проходить через пружинний демпфер і потрапляє на вихідний вал трансформатора.

Для поліпшення роботи блокувальною муфти до внутрішньої поверхні кожуха трансформатора або натискного диска прикріплюється фрикційна накладка.

Блокувальні муфти всіх трансформаторів мають однотипні конструкції натискного диска, і для їх управління зазвичай використовуються однакові гідравлічні схеми.

У вимкненому стані масло подається між картером і натискним диском. Це охороняє муфту від самовільного включення. Масло, перед тим, як потрапити в трансформатор, проходить між диском і кожухом, і далі з трансформатора надходить в систему охолодження.

Для блокування трансформатора клапан управління перемикає контур, і тиск подається до поршня з іншого боку. Масло, що знаходиться раніше між поршнем і кожухом трансформатора зливається через вал турбіни, що забезпечує плавність включення муфти. Турбінне колесо тепер пов'язане з валом двигуна і трансформатор заблокований.

Іноді управління блокуванням трансформатора здійснює через коробку передач. Чотиришвидкісна автоматична коробка передач AOD (Ford) має допоміжний вхідний вал, який безпосередньо, через пружинний демпфер, пов'язаний з двигуном.

На третій і четвертій передачах цей вал через блокировочную муфту включення передачі, що підвищує з'єднується з планетарної коробкою передач. На третій передачі 60% потужності двигуна передається механічно і 40% через трансформатор. На четвертій передачі все 100% потужності двигуна передаються механічно через цей вал. На першій, другій і передачі заднього ходу весь потік потужності проходить через гідротрансформатор.

Що може вийти з ладу в трансформаторі? В першу чергу муфта вільного ходу реактора. Тут можливі два варіанти: ролики муфти через зношування починають прослизати, і муфта не може в цьому випадку повністю передавати на картер момент, що сприймається реактором; ролики можуть заклинитися, і в муфті буде відсутній режим вільного ходу, що не дозволить трансформатору переходити на режим роботи гідромуфти.

Іноді виходить з ладу блокировочная муфта. Найчастіше це відбувається через значне зношення фрикційної накладки. У всіх зазначених вище випадках ремонт трансформатора можливий тільки в спеціалізованих сервісних центрах. Рідко, але буває, в трансформаторі виявляються пошкодженими лопатки насосного, турбінного або реакторного коліс. У цьому випадку заміна трансформатора неминуча.