Гидродинамическая трансмиссия принцип работы

Назначение, устройство и принцип действия гидродинамической передачи.

На современных погрузчиках вместо механической трансмиссии всё в большей степени применяется гидромеханическая трансмиссия. Гидромеханическая трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам погрузчика.

Состав гидромеханической трансмиссии:

— гидротрансформатор (гидродинамическая передача);

-клапан медленного движения;

— коробка передач со сцеплениями переднего и заднего хода;

Гидродинамическая передача конструктивно представляет собой гидротрансформатор, который предназначен для передачи крутящего момента от махового колеса двигателя на первичный вал коробки передач. Крутящий момент в такой передаче передаётся потоком масла (в механической трансмиссии крутящий момент от двигателя на первичный вал коробки передач сцеплением за счёт сил трения).

Принцип работы гидродинамической передачи.

Крутящий момент от двигателя передаётся на насосное колесо, которое сблокировано с маховиком. Это колесо приводит в действие шестерённый насос. Насос направляет поток масла к клапанам управления сцеплениями и на лопатки насосного колеса. Масло лопатками насосного колеса отбрасывается на лопатки турбинного колеса, которое насажено на первичный вал коробки передач. Далее крутящий момент передаётся на одно из сцеплений, в зависимости от положения рычага реверса, и ведущий мост.

Реакторное колесо возвращает поток масла от турбинного на насосное колесо, помогая ему вращаться.

Гидродинамическая передача позволяет плавно (бесступенчато) менять крутящий момент. Величина момента зависит от потока масла, а он в свою очередь от частоты вращения коленчатого вала.

Устройство и работа рулевого управления автопогрузчика. Определение неисправностей и их устранение.

Рулевое управление предназначено для изменения направления движения погрузчика.

Классификация рулевого управления:

— механическое с гидроусилителем;

Механическое рулевое управление с гидроусилителем.

Состав:

1. Рулевая колонка. 7. Маятниковый рычаг.

2. Рулевой механизм. 8. Поперечная тяга.

3. Передняя продольная тяга. 9. Поворотная цапфа.

4. Гидроцилиндр. 10 Шаровый шарнир.

5. Распределитель. 11. Гидролинии.

6. Задняя продольная тяга.

Рычаги и тяги рулевого управления соединяются шаровыми шарнирами.

Рулевой механизм 2 представляет собой редуктор с червячной передачей, которая повышает усилие на выходном валу в 5-10 раз по сравнению с усилием на рулевом колесе.

Гидроусилитель представляет собой гидроцилиндр 4 и распределитель 5, соединённые в одном блоке.

Принцип работы.

При повороте руля передняя продольная тяга 3 перемещает золотник распределителя 5. Рабочая жидкость направляется в соответствующую полость гидроцилиндра, который воздействует на заднюю продольную тягу 6. Эта тяга поворачивает маятниковый рычаг 7, который связан поперечными тягами 8 с поворотными цапфами 9.

Гидравлическое рулевое управление.

В этом типе рулевого управления механическая связь между рулевой колонкой и колёсами отсутствует. Гидравлическое рулевое управление на погрузчиках совмещено в одну гидросистему с гидроприводом рабочего оборудования.

Состав:

1. Рулевая колонка. 4. Гидроцилиндр.

2. Гидроруль. 5. Тяга.

3. Трубопроводы. 6. Шаровый шарнир.

Гидроруль является:

— направляющим устройством – работает как распределитель;

— дозирующим устройством – пропускает определённое количество рабочей жидкости на определённый угол поворота руля.

Принцип работы.

При повороте руля рабочая жидкость через распределитель поступает в одну из полостей гидроцилиндра 4, расположенного на балке управляемого моста. Штоки гидроцилиндра через тяги 5 связаны с поворотными цапфами. На поворотные цапфы закреплены управляемые колёса.

Основной неисправностью рулевого управления является повышенный свободный ход руля (люфт). Причинами повышенного люфта может быть:

— износ шаровых шарниров;

— износ рулевого механизма;

— попадание воздуха в систему.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

гидромеханическая коробка передач грузовых автомобилей

Зил -130

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.

Читайте также  Какое масло лить в трансмиссию приоры

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.

Гидротрансформатор; 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.

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.

4.5. Гидродинамические передачи и гидромеханические трансмиссии

В гидродинамических передачах в отличие от механических отсутствуют жесткие связи между источником энергии и ее потребителями. В них лопастные колеса находятся в общей полости, заполненной рабочей жидкостью, получающей и отдающей энергию потребителю.

Г и д р о д и н а м и ч е с к у ю п е р е д а ч у только передающую крутящий момент без его преобразования называют гидродинамической муфтой (гидромуфтой), а преобразующую его — гидротрансформатором.

Принципиальная схема гидромуфты показана на рис. 4.4. Ос-

новными элементами гидромуфты являются два лопастных колеса — ведущее 2 (насосное) с кожухом 3 и ведомое 4 (турбинное). Ведущий вал 1 соединен с источником энергии — двигателем трактора, а ведомый 5 — с приводным валом трансмиссии. Рабочие колеса гидромуфты обычно имеют радиальные лопасти, причем число лопастей в насосе и турбине несколько отличается во избежание возможных резонансных вибраций. Рабочая полость гидромуфты, заполненная рабочей жидкостью, образована пространством между лопатками колес и внутренней поверхностью кожуха 3 .

При вращении насосного колеса его лопасти захватывают жидкость, которая под действием центробежных сил с увеличивающейся скоростью устремляется от центра к периферии, создавая гидродинамический напор. С этим напором жидкость поступает на периферийную часть лопаток турбинного колеса и, устремляясь к центру, отдает энергию на его вращение, завершая очередной круг ее циркуляции, показанный на схеме штриховой линией со стрелками.

Чем быстрее вращается насосное колесо, тем больший крутящий момент передается гидромуфтой. Поэтому включение гидромуфты производится автоматически, когда передаваемый момент становится больше момента сопротивления на турбинном колесе.

Отличительной особенностью работы гидромуфты является необходимость некоторой пробуксовки колес. Это связано с тем, что равенство частот вращения обусловливает равенство центробежных сил в насосном и турбинном колесах, а следовательно, прекращение циркуляции жидкости и передачи крутящего момента. Наибольшая пробуксовка (100%) при трогании с места, наименьшая при установившемся движении (порядка 2…4%). Величина пробуксовки оценивается коэффициентом скольжения

S = ( n Н − n Т ) / n Н ,

где n Н и n Т — частота вращения соответственно насосного и турбинного колес.

где η ГМ — КПД гидромуфты. Момент, передаваемый гидро-

М= γ λ n Н 2 D 5 ,

где γ — удельный вес рабочей жидкости; λ — коэффициент пропорциональности (коэффициент момента); D – активный диаметр гидромуфты (наи-

больший диаметр рабочей полости).

Внешняя характеристика гидромуфты, представленная на рис. 4.5, показывает зависимости ее параметров от величины n Т / n Н при

Гидромуфты имеют определенные преимущества по сравнению с фрикционными сцеплениями:

они значительно снижают динамические нагрузки в двигателе и трансмиссии при резких изменениях режима работы МТА, что повышает их долговечность;

Читайте также  Кар паркинг гелик трансмиссия

не требуют регулировок в эксплуатации; упрощают управление и повышают проходимость МТА.

Однако у них есть один весьма существенный недостаток — они не обеспечивают чистоты выключения, что затрудняет переключение передач в обычных ступенчатых механических КП с разрывом потока мощности. Кроме того, их применение нескольких снижает КПД трансмиссии, так как они всегда работают со скольжением не менее

Принципиальная схема гидротрансформатора показана на рис. 4.6, а . В отличие от гидромуфты он, помимо двух подвижных колес — насосного 3 и турбинного 2 , имеет одно неподвижное колесо 4 — реактор, закрепленное на полом валу 5 . Для лучшего формирования потока рабочей жидкости в гидротрансформаторе внутренние части его колец выполнены в виде тора, наружные поверхности которых являются границами рабочей полости. Для этой же цели лопасти колес выполнены изогнутыми.

Реактор 4 изменяет направление движения протекающей жидкости и воспринимает при этом реактивный момент М Р от неподвижного корпуса гидротрансформатора.

Вследствие этого реактор как бы добавляет этот реактивный момент к моменту на насосном колесе 3 , для дальнейшей его передачи на турбинное колесо 2 , или, наоборот, отнимает его от момента М Н , в зависимости от скоростного и силового режима работы гидротрансфор-

Гидродинамические бесступенчатые передачи — гидротрансформаторы

Гидродинамическими называют передачи, в которых мощность передается за счет кинетической энергии потока жидкости, являющегося своеобразным «рабочим телом» узла. Примером простейшей гидродинамической передачи является гидромуфта, рассмотренная в п. 2.5 данной книги. Но гидромуфта не изменяет передаточного числа трансмиссии, поэтому она, строго говоря, не является бесступенчатой передачей. Классическим примером гидродинамической бесступенчатой передачи, достаточно широко используемой в трансмиссиях автомобилей, является гидротрансформатор.

Простой гидротрансформатор (рис. 3.21, а) состоит из трех основных элементов: насосного колеса /, турбины 2 и реактора 3. Насосное колесо жестко связано с коленчатым валом двигателя, турбина — с трансмиссией, реактор простого гидротрансформатора неподвижно закреплен на корпусе узла. Рабочее пространство между указанными деталями заполнено на 85—90 % маловязкой жидкостью (турбинным маслом).

Схема конструкции простого гидротрансформатора (а) и схема взаимодействия потока масла с лопатками насоса /, турбины 2 и реактора 3 при работе

Рис. 3.21. Схема конструкции простого гидротрансформатора (а) и схема взаимодействия потока масла с лопатками насоса /, турбины 2 и реактора 3 при работе

При работающем двигателе вращение его коленчатого вала вызывает вращение насосного колеса 1 гидротрансформатора. Объемы рабочей жидкости, заключенные в межлопаточном пространстве насосного колеса, совершают при этом вращение вокруг его оси (переносное движение) и одновременно под воздействием центробежных сил перемещаются внутри межлопаточного пространства (относительное движение в перпендикулярном по отношению к переносному движению направлении). Изложенное иллюстрирует картина взаимно перпендикулярных векторов Уи и Уа скоростей элементарной частички масла, находящейся между лопатками насосного колеса / (рис. 3.21, б), при этом величина скорости и направление ее результирующего движения определится суммарным вектором У. Если пренебречь потерями этой скорости в зоне между насосным колесом 1 и турбиной 2, которые на установившихся режимах обычно не превышают 1—2 %, можно считать, что суммарная энергия потока жидкости передается турбине, в лопатки которой он ударяется со скоростью (см. рис. 3.21, б). Как и в гидромуфте, на этом переходе действие равно противодействию, т. е. крутящий момент от насосного колеса (Гн) передается турбине (Гт), причем Тт

Если автомобиль неподвижен, то жестко связанная через трансмиссию с его ведущими колесами турбина 2 гидротрансформатора также стоит. В этом случае скорость переносного движения жидкости, находящейся между лопатками турбины, равна нулю г = 0), и, следовательно, суммарная скорость и направление движения потока после его отражения от лопаток неподвижной турбины определяются величиной и направлением вектора скорости его относительного движения (У^т= Уот, см. рис. 3.21, б, поз. 4). Видно, что геометрия лопаток реактора 3 такова, что удар в них отраженного от лопаток турбины потока жидкости (вектор УТт) происходит практически под прямым углом. Это создает реактивное воздействие на турбину (пунктирные стрелки), причем по закону равенства действия и противодействия (с учетом пренебрежимо малых потерь энергии потока жидкости на переходе турбина—реактор) имеем соотношение Тт =* Тр.

В итоге получается, что в гидротрансформаторе турбина 2 испытывает одновременное воздействие и со стороны насосного колеса /, и со стороны реактора 3, причем в результате этого, если полностью пренебречь незначительными потерями энергии потока на переходных участках,

Под действием указанных моментов Тп и Тр турбина начинает разгоняться, вектор скорости Ут становится отличным от нуля (см. рис. 3.21, б, поз. 4, Ут ф 0), суммарный вектор скорости УЕт потока жидкости, выходящей из турбины, изменяет свою величину и направление, при этом ослабевает эффект отражения потока от лопаток реактора 3, в результате чего уменьшается величина Тр и, соответственно, Тт. Более того, при большой скорости вращения турбины (см. картину суммы векторов поз. 4 при Ут = шах) сходящий с ее лопаток поток жидкости бьет уже в затылок лопаток неподвижного реактора, тем самым создавая тормозящее воздействие на турбину, поскольку реактивное воздействие реактора поменяло направление. На этом режиме крутящий момент на турбине Тт становится меньше момента на насосном колесе Тю так как в связи с изменением направления реактивного момента реактора (

Все эти рассмотренные подробно особенности рабочего процесса простого гидротрансформатора наглядно иллюстрируются с помощью так называемой безразмерной характеристики гидродинамической передачи (рис. 3.22). Это графическое представление зависимости от кинематического передаточного отношения гидропередачи /гп = сот/ со,, коэффициента трансформации гидропередачи КтТ/ Гн, ее КПД (т|гп) и коэффициента момента насосного колеса Хн. На рис. 3.22 приведены перечисленные зависимости одновременно для простого гидротрансформатора и для рассмотренной ранее в п. 2.7 гидромуфты.

Безразмерные характеристики простого гидротрансформатора тіи А. ) и гидромуфты (К и г)^)

Рис. 3.22. Безразмерные характеристики простого гидротрансформатора тіІТ и А. ) и гидромуфты ш и г)^)

На безразмерной характеристике простого гидротрансформатора хорошо видно, что Кп максимален при /гп = 0. Величина Ки уменьшается по мере увеличения отношения о)т / (л)н = /гп и при достаточно большой скорости вращения турбины (обычно при /гп = 0,7—0,8) становится меньше 1, т. е. Ту 0. Такое отключение может быть произведено с помощью специальной фрикционной муфты 4 блокировки (рис. 3.23, а), которая жестко соединит между собой насосное колесо и турбину при достижении /гп = (от/сон = 0,75—0,8, превратив конструкцию в простую соединительную муфту, в которой циркуляция жидкости прекратится. Безразмерная характеристика блокируемого гидротрансформатора приведена на рис. 3.23, б.

Схема блокируемого гидротрансформатора (а) и его безразмерная характеристика (б)

Рис. 3.23. Схема блокируемого гидротрансформатора (а) и его безразмерная характеристика (б):

1 — насосное колесо; 2 — турбина; 3 — неподвижный реактор; 4 — фрикционная муфта блокировки гидротрансформатора

Указанное решение не является единственно возможным. Сопоставление характеристик, показанных на рис. 3.22, 5, говорит о желательности при достижении /гп = 0,7—0,8 перевода гидротрансформатора на режим гидромуфты. В это время трансформирующие свойства гидропередачи не нужны, превалирующим фактором становится рост КПД. Достигается желаемый результат установкой реактора 3 на муфту свободного хода 4, которая позволяет ему проворачиваться в направлении вращения насосного колеса и турбины, но не дает возможности вращения в противоположном направлении (рис. 3.24, а). За счет такой установки реактора обеспечивается его необходимое действие на турбину при і„ 0,7—0,8, когда меняется ее направление, и сам реактор начинает свободно проворачиваться по ходу вращения насоса и турбины. Такой гидротрансформатор называется комплексным, поскольку он может работать и в режиме гидротрансформатора, и в режиме гидромуфты. Безразмерная характеристика комплексного гидротрансформатора приведена на рис. 3.24, б. Более плавный переход с одного режима работы на другой делает указанную конструкцию предпочтительной для использования в трансмиссии автомобиля.

Схема комплексного гидротрансформатора (а) и его безразмерная характеристика (6)

Рис. 3.24. Схема комплексного гидротрансформатора (а) и его безразмерная характеристика (6):

I — насосное колесо; 2 — турбина; 3 — подвижный реактор; 4 — муфта свободного

Еще более совершенной конструкцией является комплексный блокируемый гидротрансформатор с несколькими (двумя или тремя) реакторами. Схема такой бесступенчатой гидродинамической передачи представлена на рис. 3.25, а, а ее безразмерная характеристика — на рис. 3.25, б. Как видно из безразмерной характеристики, зона высоких значений КПД у этого гидротрансформатора значительно расширена. Кроме того, поскольку в такой конструкции Тг = 7„ + 7^ + Гр2, трансформирующие свойства гидропередачи также существенно возросли,

Читайте также  Запчасти для трансмиссии нивы

Схема устройства комплексного блокируемого двухреакторного гидротрансформатора (а) и его безразмерная характеристика (б)

Рис. 3.25. Схема устройства комплексного блокируемого двухреакторного гидротрансформатора (а) и его безразмерная характеристика (б):

I — насосное колесо; 2 — турбина; 3 — реакторы; 4 — муфты свободного хода;

5 — муфта блокировки гидротрансформатора

и максимальные значения коэффициента трансформации при /гп = О достигают величины 2,7—3,5.

Применение в трансмиссии автомобиля в качестве бесступенчатой передачи комплексного или блокируемого гидротрансформатора дает ряд преимуществ. Во-первых, обеспечивается автоматическое изменение подводимого к ведущим колесам крутящего момента в зависимости от сопротивления движению автомобиля, что значительно упрощает и облегчает процесс управления. Во-вторых, исключаются перегрузка двигателя и его остановка по этой причине ввиду отсутствия жесткой связи между двигателем и трансмиссией. В-третьих, повышаются показатели проходимости машины из-за высокой плавности подведения крутящего момента к ведущим колесам и отсутствия разрывов потока мощности, как это бывает при переключении передач в ступенчатых коробках. Наконец, снижаются динамические нагрузки в трансмиссии, что благоприятно сказывается на долговечности узлов трансмиссии и двигателя автомобиля.

Есть и специфические недостатки применения гидропередачи. Прежде всего, это снижение общего КПД трансмиссии, которое из-за меньших значений КПД гидротрансформатора, чем у ступенчатых коробок передач, составляет 7—12 %. В итоге, расход топлива у автомобилей, оборудованных гидротрансформаторами, обычно на 5—10 % выше. Кроме того, только за счет трансформирующих свойств гидротрансформатора не удается обеспечить необходимый диапазон изменения крутящего момента на ведущих колесах, поэтому последовательно с ним приходится устанавливать механическую ступенчатую коробку передач с автоматическим управлением, что делает этот узел автомобиля очень сложным по устройству и обслуживанию и дорогим как в производстве, так и в эксплуатации.

На рис. 3.26 приведена в качестве примера конструкция гидротрансформатора, схема которого показана на рис. 3.25, а.

Конструкция комплексного блокируемого двухреакторного гидротрансформатора

Рис. 3.26. Конструкция комплексного блокируемого двухреакторного гидротрансформатора:

I — насосное колесо; 2 — турбина; 3 — первый реактор; 4 — второй реактор; 5 — муфта свободного хода первого реактора; 6 — муфта свободного хода второго реактора; 7— муфта фрикционная блокировки гидротрансформатора; 8— первичный вал ступенчатой коробки передач; 9— шестеренчатый масляный насос муфты

Основные детали этого гидротрансформатора — насосное колесо, турбина и реакторы — изготовлены из алюминиевых сплавов методом литья по выплавляемым моделям. Это один из лучших способов получения точной конфигурации лопаток указанных рабочих колес, от формы и качества поверхности которых во многом зависят характеристики гидротрансформатора. В некоторых гидротрансформаторах применяют штампованные из малоуглеродистой листовой стали насосные колеса и турбины, лопатки которых также штампуются из листовой стали и затем привариваются точечной сваркой. Гидродинамические свойства таких колес несколько хуже (на 1—3 %).

Применяемые в современных гидротрансформаторах муфты свободного хода в основном роликового или сухарного типов, причем первые более популярны. Угол наклона рабочей поверхности роликовой муфты для обеспечения ее самоблокировки на режиме остановленного реактора выбирают в пределах 6—9°. Ролики изготавливают из подшипниковых сталей, рабочие кольца — из высоколегированных сталей.

Гидродинамические передачи

1
Гидродинамические передачи
Гидропередача осуществляет преобразование механической энергии двигателя в энергию потока жидкости и обратное преобразование энергии жидкости в механическую энергию рабочего органа (выходного вала).
В качестве преобразователей энергии используются насосы и гидродвигатели. Если это гидромашины объемного типа, то и гидропередача называется объемной.
Соответственно, гидропередача, составленная из гидромашин динамического типа (обычно лопастных), называется гидродинамической передачей (ГДП).

2 слайд

Описание слайда:

2
Гидродинамические передачи делятся на гидромуфты и гидротрансформаторы.
Разница между ними в наличии в гидротрансформаторах реактора (одного или нескольких) между насосными и турбинными колесами.
Соответственно, гидротрансформаторы могут производить изменение (трансформацию) передаваемого крутящего момента при переменном передаточном отношении.
И гидротрансформаторы, и гидромуфты могут быть регулируемыми и нерегулируемыми, причем регулирование осуществляется либо воздействием на поток жидкости, либо переменным заполнением передачи жидкостью.

3 слайд

Описание слайда:

3
Принципиальные схемы ГДП

4 слайд

Описание слайда:

5 слайд

Описание слайда:

5
Краткая история ГДП
Первые динамические гидропередачи были созданы в 19 веке, но только в 1902 Г. Феттингер предложил объединить в одном корпусе насосное и турбинное колесо и реактор.
Гидропередачи Феттингера с 1907 года были востребованы на военном флоте (передача крутящего момента от быстровращающихся паровых турбин к медленновращающимся винтам с плавным изменением этого момента).
В 1933 году начался серийный выпуск автобусов с ГДП (в Англии). В 1947 году в Америке выпустили первый серийный легковой автомобиль с ГДП («бьюик»).
В СССР первая гидромуфта была создана в 1929 г. (проф. Кудрявцев), первый гидротрансформатор – в 1934 г. в МВТУ.
В настоящее время за рубежом (Америка, Германия, Япония, Италия, Франция) существуют десятки фирм, разрабатывающих и производящих ГДП для самых разных областей техники.

6 слайд

Описание слайда:

7 слайд

Описание слайда:

7
Гидромуфта простейшего типа

8 слайд

Описание слайда:

9 слайд

Описание слайда:

10 слайд

Описание слайда:

11 слайд

Описание слайда:

12 слайд

Описание слайда:

13 слайд

Описание слайда:

14 слайд

Описание слайда:

15 слайд

Описание слайда:

16 слайд

Описание слайда:

16
Гидротранс-форматор с муфтой свободного хода

17 слайд

Описание слайда:

18 слайд

Описание слайда:

18
Гидродинамические передачи
применяются там, где:
Необходимо плавное изменение крутящего момента на выходном звене системы (глубокое регулирование скорости)
Нужно механически развязать двигатель и нагрузку, чтобы исключить воздействие на двигатель ударных и инерционных нагрузок
Требуется обеспечить трансформацию передаваемого момента без жесткой механической связи валов
Необходимо упростить трансмиссию машины (уменьшить число передач)
И во многих других случаях.

19 слайд

Описание слайда:

19
Области применения ГДП
Автоматические коробки передач транспортных средств (легковые автомобили, автобусы, строительно-дорожная техника (тягачи, погрузчики, экскаваторы, скреперы, бульдозеры..), танки и т.п.)
Системы передачи крутящего момента в крупных транспортных средствах (тепловозы, корабли и суда, тяжелые карьерные самосвалы)
Приводы систем, работающих с большими инерционными и ударными нагрузками (например, в горной и горно-обогатительной промышленности –добывающие комбайны, ленточные транспортеры, дробилки и т.п.)
ГДП используются как промежуточные муфты для пуска и последующего регулирования частоты вращения крупных роторных машин (например, крупные насосы (питательные, нефтяные магистральные…))

20 слайд

Описание слайда:

20
Преимущества ГДП перед механическими передачами
Отсутствие механической связи между входным выходным валом – демпфирование ударных нагрузок
Возможность плавного бесступенчатого регулирования скорости вращения выходного вала
В отличие от зубчатой передачи – нет износа трущихся поверхностей
Можно осуществлять пуск двигателя под нагрузкой и трогание с места под нагрузкой (важно для строительно-дорожной техники)
Предохраняют от перегрузки двигатель машины
Облегчение процесса управления машиной.

21 слайд

Описание слайда:

22 слайд

Описание слайда:

22
Преимущества ГДП перед гидрообъемными передачами
Более компактные – насос и гидродвигатель в одном корпусе с малыми осевыми размерами
Не боятся резкого изменения нагрузки, а также попутных нагрузок
Конструктивно проще и надежнее, и дешевле при сравнимых мощностях
Могут работать при высоких частотах вращения
Могут быть разработаны на очень большие мощности (до десятков мегаватт)

23 слайд

Описание слайда:

23
Недостатки ГДП
Более низкий КПД (82..92%) гидротрансформаторов на расчетном режиме по сравнению с механическими передачами (93..97%). КПД гидромуфты составляет 97..98%, но она не трансформирует крутящий момент.
Большая сложность и стоимость изготовления ГДП по сравнению с механическими передачами (при том, что ГДП в автомобиле используется совместно с механической передачей для сглаживания пиков нагрузок и плавного перехода от одной передачи к другой)
По сравнению с объемными гидропередачами ГДП передают меньшие моменты и не могут эффективно работать при очень малых скоростях движения выходного вала. Кроме того, невозможно разнести насос и гидродвигатель. Менее точный контроль скорости вращения выходного звена.
Необходимость систем питания и охлаждения рабочей жидкости

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: