Гидродинамическая передача

гидротрансформатор

гидромеханическая коробка передач грузовых автомобилей

В гидродинамических передачах между насосным и турбинным колесами ставят неподвижное (не вращающееся)  колесо с лопатками, жестко связанное с картером гидротрансформатора. Это колесо называют также направляющим аппаратом, или реактором. На рис показаны части трансформатора, видны также лопатки рабочих колес. У гидротрансформатора имеется реактор, чем он отличается от гидромуфты.

Жидкость после выхода с лопаток турбинного колеса попадает на лопатки реактора. Лопатки колеса реактора изменяют направление потока жидкости таким образом, что он попадает на лопатки насосного колеса 2 под наивыгоднейшим углом без лишних потерь энергии на удар.

коробка автомат
коробка автомат

Реактор гидротрансформатора является своеобразной точкой опоры для жидкости. Когда турбинное колесо неподвижно, на реактор действует наибольшее давление жидкости, а по мере увеличения числа оборотов турбины это давление снижается. Таким образом, реактор как бы подвижная точка опоры рычага, плечами которого являются насосное и турбинное колеса.

Следовательно, при изменении разницы  между числом  оборотов насосного и турбинного колес происходит изменение величины крутящего момента в гидротрансформаторе, причем осуществляется это автоматически и плавно, без скачков, в то время как в обычных механических передач изменение крутящего. момента двигателя происходит скачками ступенчато.

Принцип работы

К  реактору гидротрансформатора со стороны насосного колеса  подводится крутящий момент двигателя, со стороны турбинного колеса момент сопротивления движению. Если дорожные условия изменились‚ например, стали тяжелее), то момент сопротивления движению увеличится . Тогда и на реакторе крутящий момент

Гидродинамическая передача
Гидродинамическая передача

Рис 148. Гидродинамическая передача

1-крышка; 2—насосное колесо; 3—тур6инное колесо: 4 — реактор (направляющий аппарат).

увеличится, хотя к насосному колесу момент от двигателя подводится без изменения. Увеличение момента на реакторе может произойти только за счет уменьшения скорости, поэтому и число оборотов турбинного колеса и скорость движения автомобиля уменьшаются, но развиваемая двигателем мощность, передающаяся на насосное колесо, и мощность, потребляемая для преодоления сопротивлений, при этом остаются равными, так как мощность  со стороны двигателя, и со стороны турбинного колеса  равна произведению числа оборотов на крутящий момент.

Гидротрансформатор
Гидротрансформатор

Гидротрансформатор, таким образом, автоматический меняет не только величину крутящего момента, но и скорость движения при увеличении сопротивления. Поэтому гидротрансформатор является не только непрерывной, но и  автоматической передачей. При изменении числа оборотов турбинного колеса  в ту или иную сторону потери энергии на удары, завихрения жидкости и т. п. возрастают, так как изменение скорости жидкости при входе в турбину и выходе из нее будет более резким.

Для снижения потерь гидротрансформатор сконструирован таким образом, что если момент сопротивления движению уменьшится до величины крутящего момента двигателя, то реактор автоматически растормаживается, т, е. перестает быть жестко связанным с картером гидротрансформатора, и начинает вращаться вместе с насосным и турбинным колесами. При этом гидротрансформатор работает как гидромуфта‚ т. е. почти без потерь мощности, но зато без преобразования крутящего момента.

Конструктивно растормаживание осуществляется так. Реактор насаживается на муфту свободного хода роликового типа.  Муфта допускает независимое от валов насоса и турбины вращение реактора в том же направлении,  в каком вращаются насосные  турбинные колеса, но не позволяет ему вращаться в обратном направлении.

гидротрансформатор
гидротрансформатор

Чтобы избежать потери мощности, вызванной проскальзыванием турбинного колеса в том случае, когда гидротрансформатор работает как гидромуфта, насосное и турбинное колеса жестко блокируются между собой с помощью специального фрикциона блокировки.

Блокировку гидротрансформатора осуществляют при движении автомобиля по хорошим дорогам.

Гидротрансформаторы изменяют крутящий момент примерное 4 раза. Но так как для обеспечения работы автомобиля требуется более широкий диапазон изменения передаточных чисел, то гидротрансформатор обычно применяют совместно с коробкой передач ступенчатого или планетарного типа.

У автомобилей ГАЗ- 13 «Чайка», ЗИЛ- 111 и некоторых большегрузных автомобилей МАЗ гидромеханическая передача состоит из гидротрансформатора и планетарный коробки передач. Для автобусов ЛАЗ, ЛиАЗ, КАВЗ и автомобилей БелАЗ— 540 и др разработана автоматическая гидромеханическая коробка передач, имеющая гидротрансформатор и ступенчатую коробку передач. Коробка передач обеспечивает три передачи вперед и одну назад. Переключение передач производится автоматом при помощи фрикционов с гидравлическим приводом в зависимости от скорости движения и величины крутящего момента, развиваемого двигателем.


Коробка грузового автомобиля
Коробка грузового автомобиля

Гидравлическая система в гидромеханической передаче кроме управления коробкой передач осуществляет циркуляцию масла через гидротрансформатор и блокировку последнего, также смазку деталей и охлаждение масла.

Насосы шестеренчатого типа обеспечивают рабочей жидкостью (маслом) гидротрансформатор и коробку передач. Количество насосов зависит от размеров и сложности передачи. Например, у гидромеханической передачи автобусов ЛИА3—677, ЛАЗ-696 и ЛА3-698 и автомобиля БелАЗ-54О два насоса; в передачах некоторых грузовых автомобилей высокой проходимости дополнительно устанавливают насос для откачки масла из нижней части картера планетарной коробки в масляный бак и специальный насос для смазки гидромеханической трансмиссии при буксировке автомобиля.

Гидромеханическая передача значительно упрощает управление автомобилем, обеспечивает плавное трогание его с места, снижает ударные нагрузки в трансмиссии и улучшает проходимость. Применение ее на автобусах значительно упрощает управление, особенно в условиях напряженного ‚городского движения, и делает автобус более комфортабельным. Недостатками передачи являются сложность „ее изготовления и сравнительно высокая стоимость.

Гидродинамическая передача автобусов ЛАЗ, ЛИАЗ  и автомобилей БелАЗ приводится во вращение от коленчатого вала двигателя при помощи карданного вала.

На автомобиле БелА3—540 перед гидротрансформатором установлена повышающая передача (рис. 149), состоящая из прямозубых цилиндрических шестерен, установленных на валах в картере. Эта передача, увеличивая число оборотов насосного колеса  гидротрансформатора‚ обеспечивает наиболее выгодные совместные условия работы двигателя и гидротрансформатора

Корпус гидромеханической передачи автобусов является также передней ее опорой.  Через лапы корпуса передача крепится к основанию автобуса.

Повышающая передача
Повышающая передача

Повышающая передача гидромеханической передачи автомобиля БелАЗ-540:

1-ведущая шестерня; 2-первичный вал; 3-шестерня промежуточного вала; 4-вторичный вал; 5-ведущая шестерня приводов масляных насосов гидропередачи; 6-шестерня вторичного вала.

Гидротрансформаторы автобусов ЛАЗ, ЛиАЗ и автомобилей повышенной грузоподъемности МАЗ и БелАЗ стоят из насосного 5 и турбинного 4 колес и двух реакторов 3, насаженных на две муфты свободного кода 6 (рис. 150). Оба реактора соединены со ступицей гидротрансформатора через муфты свободного хода. Колеса реактора сделаны из алюминиевого сплава и отличаются одно от другого формой и числом лопаток.

Муфта свободного хода (рис. 151) роликового типа. Внутренняя поверхность наружных обоим заклинивающая. Внутренняя обойма для обеих муфт общая и крепится к‚ ступице гидротрансформатора.

Гидрогрансформатор; увеличивает крутящий момент, получаемый от двигателя при  больших нагрузках на турбинном колесе, и передает его без изменения при малых нагрузках, т. е. имеет два режима работы: режим гидротрансформатора и режим  гидромуфты.

При больших нагрузках на турбинное колесо масло из насосного колеса попадает в турбинное и выходя из него ударяется о лопатки реакторов таким образом что они должны вращаться в направлении противоположном вращению насосного и турбинного колес. Но так как муфты свободного хода,  на которых установлены реакторы, позволяют лопаткам  вращаться только в направлении насосного и турбинного колес, то они остаются неподвижными.

Изменение направления потока масла лопатками реакторов помогает вращению насосного колеса и увеличивает крутящий момент на валу турбины. При снижении нагрузки на ведущих колесах автомобиля число оборотов турбинного колеса увеличивается

Схема муфты
Схема муфты

Рис. 151 Схема устройства муфты свободного хода:

1—винт крепления наружной обоймы к реактору; З—пружинка; А—заклинивающая поверхность наружной обоймы; 9— ролик; 4—внутренняя обойма муфты; 5—наружная обойма муфты;  6—реактор; 1—направление, в котором реактор может вращаться (муфта свободного хода расклинена); П—направление, в котором реактор не может вращаться (муфта свободного хода заклинена).

Масло, выходя из турбинного колеса, ударяется о лопатки первого реактора таким образом что блокировка его на муфте свободного хода прекращается, и он начинает свободно вращаться в потоке масла в направлении вращения турбинного колеса.

гидротрансформатор БелАЗ
гидротрансформатор БелАЗ

При еще большем снижении нагрузил число оборотов турбинного колеса возрастает  приближаясь к числу оборотов насосного колеса. Поток масла выходящий из турбинного колеса, изменяет  своё Направление таким образом, что второй реактор разблокируется. Гидротраснсформатор превращается в гидромуфту.

При малейшем увеличении нагрузки на ведомом валу скорость вращения турбинного колеса сразу же уменьшается, реакторы начинают заклиниваться роликами и останавливаться, и снова происходит преобразование крутящего момента, т. е. устанавливается режим гидротрансформатора.

Даже тогда, когда гидротрансформатор работает как гидромуфта, происходит потеря мощности из—за небольшого проскальзывания турбинного  колеса относительно насосного колеса. Чтобы избежать потери мощности, вызванной проскальзыванием, турбинное и насосное колеса жестко блокируются между собой с помощью фрикциона блокировки.

БелАЗ - 757
БелАЗ — 757

При включенном фрикционе блокировки гидротрансформатор перестает работать как гидравлическая передача. Гидротрансформатор должен  блокироваться только после того, как он работает по режиму гидромуфты, а это возможно при движении по хорошим дорогам.

Коробка передач (рис. 152) гидромеханической передачи автобуса ЛиАЗ-677 и автомобиля  БелАЗ-540 вального типа  ступенчатая, с многодисковыми фрикционами. Она расширяет диапазон изменения крутящего момента гидротрансформатора. Переключение передач осуществляется путем попеременной блокировки шестерен и вала при помощи фрикционов.

Фрикцион передачи
Фрикцион передачи

Устройство фрикциона показано на рис.153. Барабан 9 (корпус) фрикциона и поршень 12 образуют полость, называемую бустером фрикциона. Ведущие диски 5 изготовлены с наружными выступами, которыми они устанавливаются в продольных пазах барабана; Ведомые диски 6 металлокерамическими поверхностями трения, на которых имеются канавки, способствующие быстрому удалению масла с поверхности дисков, что уменьшает время их пробуксовки, насаживаются на шлицы ступицы фрикциона.

Ведущие и ведомые диски заключены между нажимным 7 и упорным 2 дисками, установленными также в пазах барабана. Ступица фрикциона жестко соединена с Шестерней коробки передач, свободно насаженной на вал, а барабан фрикцион жестко соединен с валом.

При включении фрикциона масло под давлением подается в бустер фрикциона и перемещает поршень 12, который через рычаги 10 воздействует на нажимной диск фрикциона и сжимает ведомые и ведущие диски, при этом шестерня получает жесткую связь с валом, чем и обеспечивается включение передачи.

СМОТРИТЕ ВИДЕО