Гидродинамические передачи в трансмиссии

Гидродинамическая передача

Гидродинамическая передача — устройство по передаче мощности вращением посредством двойного преобразования механической энергии вращения в кинетическую энергию потока жидкости и обратно посредством работающих в замкнутом контуре двух не имеющих жёсткой кинематической связи гидравлических лопаточных машин, одна из которых выполняет функцию гидронасоса, а другая функцию турбины. [1] [2]

Может быть реализована в виде: [3]

  • Гидродинамической муфты (тж: гидромуфты) — передача мощности без изменения крутящего момента;
  • Гидродинамического трансформатора (тж: гидротрансформатора) — передача мощности с изменением крутящего момента;
  • Комплексной гидродинамической передачи — как сочетание гидротрансформатора и гидромуфты.

Главным конструктивным отличием гидромуфты от гидротрансформатора является обязательное наличие у гидротрансформатора третьего элемента (помимо насоса и турбины) — реактора.

Содержание

Общее описание [ править | править код ]

Свойства гидродинамической передачи [ править | править код ]

Ввиду своей конструкции и отсутствию жёсткой кинематической связи между своим входным и выходным звеном ГДП обладают рядом ценных качеств, обуславливающих их распространение в трансмиссиях машин и приводах агрегатов. ГДП способны ограничивать момент сопротивления, нагружающего двигатель, а также способны сглаживать пульсации этого момента при пульсирующем изменении сопротивления потребителя. Этим они защищают двигатель и механическую часть трансмиссии от перегрузок и ударных нагрузок, тем самым увеличивая их долговечность. ГДП способны нивелировать перегрузку двигателя в момент разгона машины или пуска приводимого агрегата, благодаря чему отпадает необходимость завышения мощности двигателя для уверенной работы в разгонных и стартовых режимах. Гидротрансформаторы и комплексные гидропередачи способны обеспечивать бесступенчатое изменение крутящего момента в обратной зависимости от изменения частоты вращения выходного звена, так что при возрастании сопротивления потребителя и, следовательно, при снижении частоты вращения выходного звена, крутящий момент увеличивается. Это позволяет оптимально использовать всю доступную мощность двигателя при практически любой частоте вращения выходного звена, что в случае транспортных машин способствует формированию так называемой гиперболической тяговой характеристики. ГДП могут работать как в тяговом, так и в тормозном режимах: то есть, они могут передавать энергию вращения как с входного звена на выходное, так и обратно. Важной особенностью ГДП является то, что все вышеупомянутые функции ГДП может выполнять автоматически, без разрыва потока передаваемой энергии и без вмешательства человека или какого-либо управляющего устройства. КПД оптимальных режимов работы ГДП может достигать значений в 85–98 %. [4]

Параметры гидродинамических передач [ править | править код ]

В контексте технического описания той или иной ГДП, таковая может быть оценена по различным параметрам, в том числе таким как: [5]

Мощность ГДП мощность на входном звене ГДП. [6] Полный коэффициент полезного действия ГДП отношение мощности на выходном звене к мощности на входном звене. [7] Передаточное отношение ГДП отношение частоты вращения выходного звена к частоте вращения входного звена. [8] Коэффициент трансформации крутящего момента ГДП отношение крутящего момента выходного звена к крутящему моменту входного звена. [9] Коэффициент момента входного звена ГДП отношение крутящего момента входного звена ГДП к произведению (плотности рабочей жидкости) × (вторую степень частоты вращения входного звена) × (пятую степень активного диаметра). [10] Диапазон регулирования ГДП пределы изменения передаточного отношения при заданной нагрузке или пределы изменения крутящего момента при заданном передаточном отношении. [11] Активный диаметр ГДП наибольший диаметр рабочей полости. [12]

Помимо оценочных параметров, одинаково применимых к любому типу ГДП, свои специфические параметры имеют как гидромуфты, так и гидротрансформаторы, например:

Оптимальное передаточное отношение гидротрансформатора передаточное отношение на режиме максимального КПД. [13] Коэффициент прозрачности гидротрансформатора отношение максимального крутящего момента входного звена гидротрансформатора на тяговом режиме к крутящему моменту входного звена на режиме работы с коэффициентом трансформации равном единице и постоянной частоте вращения входного звена. [14] Скольжение гидромуфты разность частот вращения входного и выходного звеньев, отнесённая к частоте вращения входного звена. [15] Коэффициент перегрузки гидромуфты отношение максимального крутящего момента к расчётному крутящему моменту гидромуфты. [16]

Фактически, наиболее часто в диаграммах характеристик ГДП на диапазоне передаточных отношений (i) от 0 до 1 из всех вышеупомянутых параметров широко используются только три: графики КПД (η), коэффициента трансформации (K) и коэффициента момента входного звена (λ). График КПД является важнейшим оценочным удельным показателем работы любой ГДП, второй показывает преобразующие свойства ГДП, а третий — удельные показатели нагружающей характеристики. [17]

Виды гидродинамических передач [ править | править код ]

Гидромуфта [ править | править код ]

Гидромуфта (ГМ) — гидродинамическая передача, не преобразующая крутящий момент. [20]

ГМ состоит из двух основных элементов: насосного колеса и турбинного колеса. Конструктивно оба колеса обычно расположены в общем корпусе, причём насосное зачастую сблокировано с корпусом, а турбинное вращается внутри корпуса на подшипниках. Крутящий момент здесь подаётся на корпус ГМ, а снимается с ведомого вала по центру ГМ.

ГМ не способна изменять величину передаваемого крутящего момента. На большинстве режимов работы ГМ крутящий момент на турбинном колесе равен крутящему моменту на насосном колесе (исключение — зона падения КПД при кинематическом передаточном отношении близком к 1). В общем случае КПД ГМ на большинстве режимов работы равен передаточному отношению. Наивысшие значения КПД ГМ находятся в диапазоне 95-97%, что примерно соответствует значениям кинематических передаточных отношений в диапазоне 0.95-0.97. В диапазоне выше этих значений КПД ГМ резко падает и эксплуатация ГМ по прямому назначению не возможна. [21] [22]

Гидротрансформатор [ править | править код ]

Гидротрансформатор (ГТ) — гидродинамическая передача, преобразующая передаваемый крутящий момент по величине (и, в некоторых случаях, по направлению). [25]

ГТ состоит из трёх основных элементов: насосного колеса, турбинного колеса и реакторного колеса (реактора). Конструктивно все три элемента обычно расположены в общем корпусе, причём насосное зачастую сблокировано с корпусом, турбинное свободно вращается внутри корпуса на подшипниках, а реактор неподвижно закреплён на некоей монтажной опоре вне корпуса и вращаться не может. Крутящий момент здесь подаётся на корпус ГТ, а снимается с соединённого с турбинным колесом ведомого вала по центру ГТ. Подобная конструкция ГТ может считаться канонической, но также имеются различные редкие нестандартные конструкции с разнесёнными насосным и турбинным колесом.

ГТ способен изменять величину передаваемого крутящего момента. Это происходит именно за счёт реактора, и в любом ГТ величина крутящего момента на турбинном колесе равна сумме момента на насосном колесе и реактивного момента на реакторе. Максимальное значение коэффициента трансформации у каждого ГТ своё, и в общем случае, чем выше коэффициент трансформации, тем при меньшем значении кинематического передаточного отношения достигается наивысший КПД. Максимальное значение коэффициента трансформации определяется такими факторами конструктивного плана как: активный диаметр, тип и расположение колёс, угол наклона лопастей. У всех ГТ без исключения имеется такой диапазон, где значения коэффициента трансформации ниже единицы. Это нежелательный диапазон: значения КПД здесь крайне низки, а какая-либо длительная работа ГТ по прямому назначению здесь бессмысленна. [26] [22]

В современном околотехническом лексиконе и речевом обиходе под ГТ обычно понимается не ГТ, а комплексная гидродинамическая передача, хотя подобная подмена понятий формально ошибочна. Англоязычный термин — Torque Converter.

Комплексная гидропередача [ править | править код ]

Комплексная ГДП как бы соединяет в себе гидромуфту и гидротрансформатор, способна работать в обоих режимах, вследствие чего имеет более широкий диапазон высоких значений КПД.

Характерной конструктивной особенностью комплексной ГДП является расположенное на муфте свободного хода подвижное колесо реактора. Муфта свободного хода позволяет заклинивать реактор при работе комплексной ГДП в режиме гидротрансформатора и освобождать в режиме гидромуфты, причём переход с одного режима на другой происходит автоматически в зависимости от кинематического передаточного отношения ГДП. Также особенностью комплексных ГДП является то, что в них обычно применяются центростремительные турбины, в связи с тем, что таковые обеспечивают достаточную энергоёмкость при работе комплексной ГДП в режиме гидромуфты.

Комплексная ГДП может иметь один реактор или два, каждый из которых расположен на своей муфте свободного хода. Два реактора как бы позволяют получить в одном корпусе два гидротрансформатора с отличающимися характеристиками трансформации крутящего момента. Данное решение позволяет расширить зону высоких значений КПД. Внешняя характеристика такой комплексной ГДП состоит из трёх характеристик элементарных ГДП. В иностранной технической литературе такие комплексные ГДП называются «трёхфазными». [29]

Блокируемая гидропередача [ править | править код ]

Таковыми являются любые ГДП в которых на заданном режиме работы тем или иным способом реализована функция взаимной блокировки насосного и турбинного колёс относительно друг-друга. [31]

В режиме блокировки ГДП работает как прямая передача и все вышеупомянутые специфические свойства ГДП в режиме блокировки теряют силу. Механизм блокировки представляет собой фрикционную или гидроподжимную муфту.

Муфта блокировки может располагаться как вне корпуса ГДП, так и внутри него. Включение блокировки может быть реализовано вручную, но обычно происходит автоматически посредством некой управляющей системы.

ГОСТ Р 51759-2001 Передачи гидродинамические для подвижного состава железнодорожного транспорта. Общие технические условия

1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 236 «Тепловозы и путевые машины» и Государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт тепловозов и путевых машин» (ГУП ВНИТИ МПС России)

Читайте также  Запчасти для трансмиссии газель

ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 236 «Тепловозы и путевые машины»

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 14 июня 2001 г. № 233-ст

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ГОСТ Р 51759-2001

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРЕДАЧИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ДЛЯ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Общие технические условия

Hydrodynamic transmission for the railway rolling stock.

Дата введения 2002-01-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на гидродинамические передачи в целом (далее — гидропередачи), предназначенные для тягового привода тепловозов, дизель-поездов, автомотрис и специального подвижного состава широкой и узкой колеи (далее — машины).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.601-95 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы

ГОСТ 9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения. Временная противокоррозионная защита изделий. Общие требования

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.010-76 Система стандартов безопасности труда. Взрывобезопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.019-79 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ 12.1.044-89 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.005-75 Система стандартов безопасности труда. Работы окрасочные. Общие требования безопасности

ГОСТ 15.309-98 Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения

ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

ГОСТ 16530-83 Передачи зубчатые. Общие термины, определения и обозначения

ГОСТ 17069-71 Передачи гидродинамические. Методы стендовых испытаний

ГОСТ 19587-74 Передачи гидродинамические. Термины и определения

ГОСТ 23170-78 Упаковка для изделий машиностроения. Общие требования

ГОСТ 25549-90 Топлива, масла, смазки и специальные жидкости. Химмотологическая карта. Порядок составления и согласования

ГОСТ 26828-86 Изделия машиностроения и приборостроения. Маркировка

ГОСТ Р 8.563-96 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений

ГОСТ Р 8.568-98 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения

ГОСТ Р 51402-99 Шум машин. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению. Ориентировочный метод с использованием измерительной поверхности над звукоотражающей плоскостью

3 Определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

гидротрансформатор: Гидравлический агрегат (гидроагрегат), состоящий из двух гидромашин в одном корпусе (центробежного насоса и гидравлической турбины) с передачей потока мощности через рабочую жидкость, автоматически преобразующий передаваемый крутящий момент в зависимости от частоты вращения турбинного вала.

гидромуфта: Гидроагрегат, состоящий из двух гидромашин в одном корпусе (центробежного насоса и гидравлической турбины) с передачей потока мощности через рабочую жидкость, не преобразующий передаваемый крутящий момент.

гидроаппарат: Гидродинамический трансформатор (гидротрансформатор), гидродинамическая муфта (гидромуфта).

комплексный гидротрансформатор: Гидротрансформатор с автоматически изменяемой внутренней характеристикой посредством механизма свободного хода (автолога), способный при высоком передаточном отношении автоматически переходить в режим работы гидромуфты.

мультипликатор: Повышающая зубчатая передача.

редуктор: Понижающая зубчатая передача.

коробка передач: Многоскоростная передача, обеспечивающая ступенчатое изменение передаточного числа путем переключения зубчатых передач при вращающихся валах.

гидродинамическая передача (гидропередача): Гидроагрегат, включающий гидроаппараты и зубчатые передачи (редукторы, мультипликатор, коробку передач) в различных комбинациях и количестве.

номинальная входная мощность гидропередачи: Мощность, воспринимаемая входным валом при номинальной частоте его вращения, расчетном передаточном отношении пускового гидротрансформатора и заданном среднеэксплуатационном расходе мощности от гидропередачи на привод вспомогательных устройств машины (с учетом мощности для отопления поезда, если она передается через элементы гидропередачи).

коэффициент полезного действия гидропередачи (КПД гидропередачи): Отношение мощности, снимаемой для тяги с выходного вала, к входной тяговой мощности.

КПД гидропередачи учитывает механические и гидравлические потери в тяговой кинематической цепи и затраты мощности, отбираемой от гидропередачи на привод ее собственных вспомогательных механизмов (насосов, датчиков).

полная входная мощность гидропередачи: Мощность на входном валу гидропередачи при нагружении дизеля по внешней скоростной характеристике.

рабочий диапазон частоты вращения выходного вала гидропередачи (рабочий диапазон гидропередачи): Диапазон экономичной работы гидропередачи при полной входной мощности и КПД гидропередачи не менее 0,70.

входная тяговая мощность: Мощность, равная разности между входной мощностью и мощностью, направляемой через гидропередачу на привод вспомогательных устройств (компрессора, генератора и т.п.).

рабочая жидкость: Жидкость (масло, смесь масел, смесь масел с присадками), используемая для смазки и в качестве рабочего тела, посредством которого происходит передача мощности от входного вала к выходному.

продолжительность переключения ступеней скорости: Время от начала снижения крутящего момента на выходном валу до последующего восстановления 90 % его расчетного значения.

механизм доворота: Устройство для включения зубчатой муфты, обеспечивающее поворот зубчатой муфты относительно зубчатого колеса в случае их установки «зуб против зуба».

Остальные термины — по ГОСТ 27.002, ГОСТ 16504, ГОСТ 16530, ГОСТ 19587.

4 Классификация

4.1 Гидропередачи классифицируют по схеме: класс — тип — модель (модификация).

Основой классификации являются конструктивные признаки.

4.2 Класс определяют признаки, характеризующие принципиальные особенности гидропередач.

4.2.1 Гидропередачи разделяют на три класса, наименование, условное обозначение и основные признаки которых приведены в таблице 1.

1 Гидродинамические передачи

Многоциркуляционные с гидравлическим способом переключения ступеней скорости и механическим реверсом

2 Гидромеханические передачи

С механическим реверсом и наличием одного или нескольких следующих признаков:

— двух потоков мощности (двухпоточные), из которых один проходит через рабочую жидкость в гидроаппарате, другой — параллельно механическим путем;

— комплексного гидротрансформатора с автологами или гидротрансформатора с механическим управлением (колеса с поворотными лопатками, выдвижная турбина, переключаемый реактор);

— механического переключения ступеней скорости с помощью зубчатых и фрикционных муфт или путем торможения колес в планетарном редукторе;

— прямых механических ступеней скорости или гидротрансформатора с блокирующим фрикционом

3 Гидрореверсивные передачи

С гидравлическим реверсом

1 Гидропередачи, включающие гидроаппараты и прямые механические ступени скорости или гидротрансформатор с блокирующим фрикционом, с целью упрощения классификации относят к классу гидромеханических передач.

2 Гидрореверсивные передачи образуют самостоятельный класс, но конструктивно по способу передачи энергии и способу переключения ступеней скорости они могут быть как гидродинамическими, так и гидромеханическими.

4.3 Тип внутри класса определяют признаки, характеризующие конструктивное исполнение, компоновку основных узлов, экономичность (КПД гидропередачи), весовые и габаритные показатели.

4.3.1 Количество типов в каждом классе не ограничивается.

4.3.2 Основой деления класса на типы служат компоновочные признаки, которые обозначают следующим образом:

4.3.2.1 Наличие гидроаппаратов — цифрами по их количеству. Первая цифра указывает количество гидротрансформаторов, вторая цифра — количество гидромуфт. При отсутствии гидромуфт указывают цифру «0».

4.3.2.2 Наличие комплексного гидротрансформатора обозначают буквой «К», устанавливаемой вместо второй цифры.

4.3.2.3 Третья цифра обозначает количество режимов. При выполнении реверс-режимного редуктора в отдельно устанавливаемом корпусе перед третьей цифрой указывают знак препинания — тире («-»).

4.3.2.4 Количество ступеней скорости в гидромеханических передачах обозначает четвертая цифра, а в многоциркуляционных гидропередачах классов ГП и ГРП определяют суммой первых двух цифр.

4.3.2.5 Гидропередачи классов ГП и ГМП по требованию заказчика допускается выпускать с гидротормозом, выполненным в виде тормозной гидромуфты. Наличие гидротормоза обозначают буквой «Г».

4.4 Наличие дополнительных компоновочных признаков, приводимых в условном обозначении гидропередачи, определяет изготовитель в зависимости от сложности конструкции. Количество их, в совокупности с обязательными обозначениями и текстовым определением типа, должно быть достаточным для раскрытия принципиальной схемы гидропередачи.

4.5 Модель (модификацию) внутри типа определяют признаки, характеризующие наличие дополнительных вспомогательных устройств.

4.5.1 Каждый тип гидропередачи может иметь несколько моделей; количество моделей не ограничивается.

4.5.2 Основой деления типа на модели являются конструктивные особенности, не изменяющие принципиальную схему тяговой цепи гидропередачи.

4.5.3 Унифицированная гидропередача, рассчитанная на передачу разной номинальной мощности, образует семейство моделей гидропередачи конкретного типа и должна содержать в начале своего условного обозначения букву «У».

4.6 В документации указывают их условное обозначение, которое должно содержать: класс гидропередачи, ее номинальную входную мощность, компоновочные признаки и, при необходимости, климатическое исполнение и категорию размещения.

Примеры условного обозначения гидропередач приведены в приложении А.

5 Основные параметры

5.1 Параметры гидропередач: номинальная входная мощность, частота вращения входного вала и удельная масса должны соответствовать показателям, приведенным в таблице 2.

5.2 КПД гидропередачи, допускаемый для рабочего диапазона частоты вращения выходного вала при номинальной мощности, должен быть не менее 0,7.

Максимальный КПД гидропередачи в рабочем диапазоне выходного вала — не менее 0,8.

Значение параметра в зависимости от номинальной входной мощности (по двигателю), кВт

Маневровые локомотивы

Тепловозы с гидропередачами составляют примерно половину парка маневровых и промышленных тепловозов. На этих тепловозах мощность от дизеля к колесным парам передается через жидкость, циркулирующую в замкнутом объеме. В качестве рабочей жидкости в гидропередачах применяют масла плотностью не менее 860 кг/м3 с вязкостью до 3,0 ВУ° (при 50° С) и температурой вспышки не менее 160° С. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют турбинное 22П или 22(Л), индустриальное 20 и веретенное 3 масла. Для уменьшения ценообразования в эти масла добавляют антипенную присадку ПМС-200А (0,005% по весу). Специально для турборедукторов гидропередач промышленность выпускает масло по МРТУ 38-1-256-67.

Читайте также  Комплект прокладок трансмиссии мтз

В зависимости от способа передачи энергии гидропередачи бывают двух типов: гидростатические (объемные) и гидродинамические (турбо-передачи). В гидростатических передачах энергия передается за счет высоких давлений рабочей жидкости. Скорость и расход жидкости при этом невелики. В гидродинамических передачах энергия передается в виде кинетической энергии жидкости, циркулирующей с большой скоростью (и расходом). На отечественных тепловозах в качестве силовой передачи применяются только гидродинамические передачи.

Центробежный насос 2 (рис. 209) приводится в действие от коленчатого вала дизеля через вал 1. Нагнетаемое насосом масло поступает в радиальную турбину 4 и, отдавая лопаткам турбины накопленную в насосе кинетическую энергию, заставляет вращаться турбинное колесо, которое жестко соединено с валом 5. Пройдя турбину, масло возвращается в насос. Если между насосом и турбиной установить направляющий аппарат с неподвижными лопатками, то одновременно с передачей момента будет происходить его изменение по величине. Без направляющего аппарата трансформации момента не будет, т. е. момент на турбинном колесе Мт будет равен моменту на насосном колесе Мн (если не

Рис. 209. Структурная схема гидродинамической передачи:

1 — вал ведущий, 2 — насос центробежный; 3 — направляющий аппарат; 4 — турбина, 5 — вал ведомый; 6 — коробка перемены передач (КПП); 7 — вал выходной КПП

учитывать потери) Вращающий момент турбинного колеса с помощью вала 5 передается коробке перемены передач 6 (КПП). Преобразованный в КПП момент передается от выходного вала 7 КПП колесным парам тепловоза с помощью дышлового механизма или через карданные валы и осевые редукторы В тепловозных гидропередачах насос и турбина с направляющим аппаратом или без него конструктивно объединены в один гидроаппарат (гидротрансформатор или гидромуфту)

Гидродинамические передачи принято делить на две группы гидравлические и гидромеханические Гидравлическими называют такие передачи, у которых через гидроаппараты передается вся мощность дизеля при любой скорости движения тепловоза Гидравлические передачи применяются на всех маневровых тепловозах, кроме ТГМЗ Гидромеханическими называют передачи, у которых энергия от дизеля к колесным парам при малых скоростях движения передается через жидкость, а на высоких скоростях — непосредственно через механическую передачу (однопоточные передачи), или такие передачи у которых при всех скоростях движения часть мощности передается через гидротрансформатор, а другая часть мощности — механическим путем (двухпоточные пере дачи) В двухпоточных передачах всегда имеется планетарный механизм (дифференциал) В зависимости от места дифференциала в кинематической схеме (до или после гидротрансформатора) различают передачи с разделяющим или суммирующим планетарным рядом Иногда в технической литературе однопоточными называют гидравлические передачи, а однопоточные гидромеханические — смешанными Двухпоточная гидромеханическая передача с комплексным гидротрансформатором применяется на тепловозах ТГМЗ

Гидравлические передачи в свою очередь подразделяются на одно-циркуляционные, которые имеют только один гидроаппарат и обязательно многоступенчатую механическую коробку передач, и многоциркуляционные, состоящие из двух или трех гидроаппаратов, каждый из которых пoqтoяннo соединен с одной из ступеней скорости КПП На отечественных маневровых тепловозах ТГМ1, ТГМ21, ТГМ23, ТГМЗА, ТГМЗБ, ТГМ4, ТГМ5, ТГМ6 установлены многоциркуляционные передачи Отраслевой нормалью ВНИТИ ОН-15-61 установлено пять градаций мощности тепловозных гидропередач На маневровых тепловозах применяют гидропередачи второй (350-500 л с) и третьей (750- 1200 л с ) мощностных градаций (см табл 4)

Гидродинамические передачи в трансмиссии

Масла для гидромеханических передач используются в гидротрансформаторах и автоматических коробках передач грузовых автомобилей и автобусов отечественного производства; в карьерной, дорожной, строительной и другой крупногабаритной технике, где требуются масла для гидродинамических передач, а также в гидростатических приводах самоходной сельскохозяйственной и другой техники
Основное назначение Гидромеханических передач (ГМП) — обеспечение изменения крутящего момента и частоты вращения колес по значению и направлению, без разрыва потока мощности при переключении передач.

Гидромеханические передачи, их преимущества и недостатки

Недостатки в сравнении с механическими передачами.

Основные функции масла для гидромеханических передач

Принципиальная схема Гидродинамической передачи

Конструктивная схема гидродинамической передачи D 864.2 (Voith)

Гидрообъемная передача (Гидростатический привод)

Применение гидрообъемного привода позволяет упростить построение силовой передачи, отказаться от таких традиционных трансмиссионных узлов, как гидротрансформатор, коробка передач, главная передача, механизмы тормоза.

Дизельный двигатель 1 приводит в действие два отдельных, одинаковых и независимых реверсивных гидронасоса 3, которые связаны рукавами высокого давления 4 непосредственно с реверсивными гидромоторами 5.

Основные свойства масел для гидромеханических передач

Гидравлические масла должны обеспечивать :

Масло для гидромеханических передач Марки «А»

Масло марки «А» предназначенно для всесезонной эксплуатации в гидротрансформаторах и автоматических коробках передач грузовых автомобилей и автобусов отечественного производства. Также можно использовать в гидростатических приводах самоходной сельскохозяйственной и другой техники.
Содержит эффективную композицию присадок, обеспечивающую высокий уровень эксплуатационных свойств масла. Защищает детали гидропривода от коррозии, обладает хорошей фильтруемостью и антипенными свойствами.

Высокий индекс вязкости обеспечивает стабильность вязкостно-температурных характеристик во всем диапазоне рабочих температур. Хорошие диспергирующие свойства и химическая стабильность препятствуют образованию осадков и лаковых отложений на поверхностях деталей гидросистемы
Область применения: Гидродинамические передачи тракторов производства ЗАО «Петербургский тракторный завод», ОАО «ПРОМТРАКТОР» и другой крупногабаритной карьерной, дорожной, строительной техники где требуются масла для гидродинамических передач.

Масло для гидромеханических передач марки «Р»

Масло марки «Р» — гидравлическое масло, предназначенное для всесезонной эксплуатации в системах гидроусиления руля и гидрообъемных передачах. Содержит эффективную композицию присадок, обеспечивающую высокий уровень эксплуатационных свойств масла. А именно хорошие антикоррозионные, антипенные, диспергирующие свойства и высокая химическая стабильность обеспечивают защиту узлов системы, препятствуют образованию осадков и лаковых отложений на поверхностях деталей гидросистемы

Основная область применения:
Гидроусилители руля автомобилей КАМАЗ, МАЗ, автобусов ЛиАЗ, ЛАЗ и д.р. Гидрообъемные передачи (Гидростатические передачи) погрузчиков, асфальтоукладчиков

Масло МГЕ – 46В

Масло предназначено для гидравлических систем (гидростатического привода) сельскохозяйственной и другой специальной техники, работающей при давлении до 35 МПа с кратковременным повышением до 42 МПа. Содержит эффективный комплекс присадок, обеспечивающий высокий уровень и стабильность вязкостных, противоизносных, антиокислительных свойств.

Масло не агрессивно по отношению к материалам, применяемым в гидроприводе.
Область применения:
В гидростатическом приводе: сельскохзяйственной техники производства компании «РОССЕЛЬМАШ», в гидравлических системах с/х техники.

Турбо-трансмиссии Voith — Voith Turbo-Transmissions

Турбо-трансмиссии — это гидродинамические многоступенчатые приводные агрегаты, разработанные для автомобилей с рельсовым рельсом двигатели внутреннего сгорания . Первая турбо-трансмиссия была разработана в 1932 году компанией Voith в Heidenheim , Germany . С тех пор усовершенствования турбо-трансмиссий происходили параллельно с аналогичными достижениями в дизельных двигателях, и сегодня эта комбинация играет ведущую роль во всем мире, уступая только использованию электрических приводов.

Турбо-трансмиссии служат гидродинамическим звеном, которое преобразует механическую энергию двигателя в кинетическую энергию жидкости через преобразователь крутящего момента и гидравлическую муфту , прежде чем производя окончательный роторный выход. Здесь жидкость движется по каналам лопастей ротора с высокой скоростью потока и низким давлением. Этим турбо-трансмиссии отличаются от аналогичных гидростатическихтрансмиссий , которые работают с малым расходом и высоким давлением по принципу вытеснения.

Содержание

Принцип

Турбо-трансмиссии представляют собой гидродинамические многоступенчатые приводные агрегаты работа которого основана на принципе гидродинамики Фёттингера . Гидротрансформаторы, гидравлические муфты и дополнительные гидродинамические замедлители являются ключевыми компонентами этих узлов, которые идеально подходят для рельсовых транспортных средств.

История

Первая турбо-трансмиссия 1932 года имела относительно простую конструкцию. Он состоял из одного гидротрансформатора для фазы запуска и гидравлической муфты для фазы движения, которые были установлены на общем валу. Ключевой особенностью этой турбо-трансмиссии было заполнение и опорожнение гидродинамического контура, принцип, который впервые был использован в морских трансмиссиях Föttinger. Это давало такие преимущества, как запуск без трения, переключение передач без трения с постоянным тягой, свободный ход за счет опорожнения гидродинамического контура и более эффективная работа гидравлической муфты.

Однако, в отличие от Föttinger, компания Voith использовала в гидродинамическом контуре своих турбо-трансмиссий масло с низкой вязкостью, а не воду. Кроме того, в 1930-е годы были внесены различные другие улучшения: добавление высокоскоростной передачи, более компактный корпус, большая совместимость с различными типами двигателей, автоматизация переключения передач, а также охлаждение через теплообменник .

В 1960-х годах гидродинамический замедлитель был также представлен как третья ступень, которая дополнила гидротрансформатор и гидравлическую муфту. Вместе все эти инженерные усовершенствования преследовали общую цель: постоянно повышать номинальные характеристики трансмиссии без ущерба для сложности установки или доказанной надежности.

Двухконтурные трансмиссии для железнодорожных вагонов

В 1969 году была разработана турбо-трансмиссия меньшего размера Т 211 как альтернатива гидромеханическим автобусным трансмиссиям, предназначенная для дизельных железнодорожных вагонов в диапазоне малой мощности от 200 до 300 л.с. (от 149 до 224 кВт). Подобно первой турбо-трансмиссии, в T 211 использовалась комбинация соединенного гидротрансформатора и муфты, но для большей эффективности он также имел высокоскоростную передачу. Кроме того, был добавлен узел реверсивной передачи и при необходимости можно было установить дополнительный гидродинамический замедлитель. Преобразователь имел диаметр гидродинамического контура 346 мм (13,6 дюйма), а гидравлическая муфта имела немного меньший диаметр 305 мм (12,0 дюйма). А благодаря высокоскоростной передаче главный вал мог работать значительно выше при 4170 об / мин. В результате T 211 r имел запас мощности, который отражался в его усиленных механических компонентах (шестерни, подшипники и валы), а также в органах управления трансмиссией. Однако при этом диаметры преобразователя, муфты и замедлителя остались неизменными. Общий расход в гидродинамических контурах был увеличен для соответствия более высокой номинальной мощности от 205 до 350 кВт (от 275 до 469 л.с.). При мощности 350 кВт (469 л.с.) главный вал работал со скоростью чуть менее 5000 об / мин, в результате чего скорость вращения (пустого) преобразователя составляла 74 м / с, когда автомобиль достиг максимальной скорости. Чтобы обеспечить надлежащее охлаждение преобразователя во время работы на высоких скоростях, был установлен более мощный гидродинамический насос жидкости, который подавал 3,5 л / с масла через теплообменник во время фазы движения и 9,0 л / с в фазе торможения. ротор-замедлитель также служит дополнительным циркуляционным насосом. Если смотреть снаружи, эта трансмиссия T 211 r отличалась от своего предшественника, T 211 re.3 мощностью 320 кВт (429 л.с.), лишь незначительно за счет добавления встроенного электронного блока управления и увеличенного воздушного фильтра.

Читайте также  Запчасти для трансмиссии нивы

Трехцепная трансмиссия для железнодорожных вагонов

В 1995 году была разработана совершенно новая конструкция трансмиссии VT 611/612 для высокоскоростных поездов с технологией наклона, используемой Deutsche Bahn (Немецкие железные дороги ). В этой новой концепции трансмиссии использовалась конструкция преобразователя-муфты-муфты со встроенным гидродинамическим тормозом-замедлителем T 312, и она имела номинальную мощность 650 кВт. Чтобы сократить общую длину трансмиссии, на высоких передачах использовалась конструкция с двумя валами, аналогичная конструкции, используемой в реверсивных агрегатах. Электронный блок управления также был встроен в трансмиссию. Кроме того, реверсивные цилиндры трансмиссии приводились в действие гидравлически, что избавляло от необходимости иметь на борту источник сжатого воздуха. Пять лет спустя была разработана трансмиссия T 212 bre с номинальной мощностью 460 кВт. Эта трансмиссия была похожа по конструкции, но в отличие от других крупных трансмиссий T 212 bre могла быть установлена ​​непосредственно на приводном двигателе. Это было значительным преимуществом, поскольку в результате получилась очень компактная комбинация мотор-трансмиссия для высокоскоростных поездов, которые могли двигаться со скоростью до 200 км / ч. T 212 bre имел те же размеры гидродинамической схемы, что и T 211 r, но у него было еще одно преимущество — более высокая эффективность сцепления для поездов, работающих только на 50% от их максимальной скорости. Для высокоскоростных дизель-поездов это было важно, поскольку позволяло резко снизить расход топлива.

Трансмиссии с двумя преобразователями для локомотивов

В 1999 году для высокопроизводительных магистральных локомотивов была разработана новая трансмиссия с двумя преобразователями, L 620 reU2. Новый L 620 reU2 был оснащен как пусковым преобразователем диаметром 525 мм, так и преобразователем фазы хода диаметром 434 мм. Конструкция нового L 620 re U2 была основана на его успешном предшественнике, L 520 rzU2, который имел номинальную мощность 1400 кВт. Однако эта новая трансмиссия имела значительно более высокую мощность — 2700 кВт, и поэтому практически все ее компоненты пришлось увеличить, а также усилить. В стандартной версии трансмиссии две шестерни были установлены на вторичном валу, вместо того, чтобы использовать промежуточное колесо, как в более старом L 520 rzU2. В результате выходная скорость приводного вала могла быть отрегулирована в соответствии с требованиями локомотива. Коренной подшипник приводного вала также был увеличен до 550 мм. В целом эта новая высокопроизводительная трансмиссия наглядно продемонстрировала огромные возможности гидродинамических муфт. Благодаря соотношению массы к мощности всего 2,06 кг / кВт новый L 620 reU2 установил рекорд для локомотивных трансмиссий. Для сравнения, аналогичная трансмиссия L 520 rzU2 имела гораздо более высокое отношение массы к мощности — 2,4 кг / кВт. Кроме того, в качестве дополнительного компонента был доступен гидродинамический тормоз-замедлитель новой конструкции KB 385. На заводе Vossloh , изготовителе локомотивов в Киле, эти трансмиссии были установлены на магистральных локомотивах G1700 и G2000. Наконец, последней разработкой является трансмиссия LS 640 reU2, которая будет впервые использована в локомотиве Voith Maxima мощностью 3600 кВт. LS 640 reU2 — это так называемая раздельная турбо-трансмиссия, в которой используются два приводных вала от L 620 reU2 для приведения в действие обеих тележек шестиосного тепловоза.

Установка стандартов производительности турбо-трансмиссий

Условия эксплуатации рельсового транспорта являются ключевыми факторами при определении требований к мощности как его двигателей, так и трансмиссий. Эти условия эксплуатации включают: транспортировку грузов для тепловоза , пассажировместимость дизельных железнодорожных вагонов , топографию железнодорожной линии и климатические условия, когда транспортное средство эксплуатируется за пределами Европы. Ожидаемые условия эксплуатации являются частью технических требований к транспортному средству и определяют следующие моменты:

  1. Максимальная скорость
  2. Скорость ускорения при запуске с учетом сопротивления трению всех моторизованных колесных пар в многопоездных поездах
  3. Скорость ускорения при движении во избежание пробок в мегаполисах, где также используются преимущественно электрические железнодорожные вагоны
  4. Минимальная скорость, которую можно поддерживать на больших расстояниях
  5. Требования к динамическому торможению при движении на высоких скоростях и / или на длинных спусках из-за его экономичности

Максимальная скорость, вес транспортного средства, скорость ускорения и уклон железной дороги — все это влияет на технические характеристики двигателя. Кроме того, необходимо учитывать требования к вспомогательным системам, таким как блоки кондиционирования воздуха, системы охлаждения двигателя, тормозные компрессоры и, в некоторых случаях, необходимость в отдельном источнике питания для кондиционирования воздуха и системы отопления каждого легкового автомобиля. Здесь можно выбрать ряд дизельных двигателей , от V-образных двигателей с большой рамой для локомотивов до плоских 6-цилиндровых двигателей для подпольных автомобилей для моторизованных железнодорожных вагонов или даже компактных 12-цилиндровых двигатели, часто используемые грузовыми автомобилями. Для большинства современных моторизованных железнодорожных вагонов предпочтительным решением является установка двигателя и трансмиссии на чердак.

Передовая разработка гидротрансформаторов

В турбо-трансмиссиях гидротрансформатор, несомненно, является центральным элементом всей конструкции, и в течение последних десятилетий его непрерывные усовершенствования были в первую очередь ответственны за удовлетворение требований постоянно растущие потребности в автомобилях с дизельными двигателями. Здесь цель каждого улучшения заключалась в повышении эффективности и улучшенных пусковых характеристиках без ущерба для размеров пускового преобразователя, а также в постоянной загрузке преобразователя фазы хода во время транспортировки. Из множества различных конструкций гидротрансформатора одноступенчатый преобразователь, использующий турбину с центробежным потоком, оказался лучшим. Он имеет относительно простую конструкцию, и благодаря радиальной устойчивости турбины преобразователь хорошо подходит для работы на высоких оборотах.

В 1970-х годах, благодаря новым разработкам гидротрансформатора с улучшенными тяговыми характеристиками (приближающимся к пусковой тяге), была разработана трансмиссия с двумя преобразователями, которая заменила ранее использовавшуюся трансмиссию с тремя преобразователями. И даже сегодня гидротрансформаторы продолжают совершенствоваться, хотя и достигли продвинутой стадии. Современная вычислительная гидродинамика (CFD) теперь может предоставить инженерам подробную информацию о схемах течения внутри вращающегося турбинного колеса. Здесь маслонаполненный контур, в котором вращается турбина, изображен в виде компьютеризированной сетки, показывающей характеристики потока на каждом пересечении сетки. Для каждой из этих точек можно рассчитать объем потока, скорость и давление. Позже на этапе анализа можно просмотреть трехмерную модель структуры потока в контуре и выявить нарушения потока, снижающие эффективность преобразователя, такие как завихрения, поверхностная турбулентность и неверно направленные потоки жидкости вдоль колеса турбины. Кроме того, помимо визуализации этих сбоев потока, инженеры могут также использовать CFD для расчета результирующей потери эффективности преобразователя.

В конце концов, взаимосвязь между изменениями в схемах потока преобразователя и эффективностью преобразователя крутящего момента может быть затем использована для определения потенциальных областей улучшения. В значительной степени предсказанные значения хорошо совпадают с фактическими эксплуатационными измерениями, хотя некоторые различия действительно возникают из-за использования упрощенного моделирования, позволяющего сэкономить время. Тем не менее, CFD позволяет оптимизировать существующие преобразователи, а также разрабатывать новые типы виртуальных преобразователей с помощью компьютера. После этого создание прототипа и проверка фактических результатов работы завершает фазу разработки.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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