Гидротрансформатор подробно. Гидротрансформаторная акпп
Гидротрансформатор подробно — Энциклопедия журнала "За рулем"
Гидротрансформатор - усовершенствованная гидромуфта, механизм увеличения крутящего момента в 2-3 раза, часть гидромеханической трансмиссии. В настоящее время применяется повсеместно на легковых, грузовых автомобилях, автобусах, тракторах и другой транспортной и специальной технике. Обычно работает в паре с планетарной автоматической коробкой передач, но иногда устанавливается на автомобили с бесступенчатой вариаторной трансмиссией.
Устройство и принцип действия
Конструктивно гидротрансформатор идентичен гидромуфте с одним отличием - между насосным и турбинным колесами установлен статор (или роторное колесо). Назначение статора - направить движение жидкости на лопатки турбинного (ведомого) колеса гидротрансформатора и тем самым использовать кинетическую энергию относительного движения жидкости, которое в гидромуфте направлено от центра насосного (ведущего) колеса к его периферии. Гидротрансформатор по сравнению с гидромуфтой имеет более сложное устройство и больший КПД. В массовом производстве детали гидротрансформатора приходится обрабатывать с особой точностью. Но практическая ценность гидротрансформатора по сравнению с гидромуфтой несравнимо выше.
Ротор гидротрансформатора оснащен обгонной муфтой, которая блокирует его вращение при больших оборотах насосного колеса. Этот режим называется стоповым.Сообщающееся с ведущим валом двигателя насосное колесо внутренними лопатками приводит в движение заполняющая картер гидротрансформатора жидкость. Жидкость совершает два типа движения - переносное, от лопаток насосного колеса к лопаткам турбинного колеса, и относительное, от центра насосного колеса к его периферии (за счет центробежных сил). На малых оборотах вала двигателя отбрасываемая лопатками насосного колеса жидкость попадает на внутреннюю поверхность статора, приводя его во вращение. Лопатки статора направляют жидкость на лопатки турбинного колеса. Благодаря этому используется кинетическая энергия как переносного, так и относительного движения, повышая КПД всего механизма. Часть кинетической энергии жидкости, которая не преобразуется в механическую энергию турбинным колесом, возвращается статором на лопатки насосного колеса. За счет этого достигается эффект трансформации, увеличения крутящего момента, который в стартовом режиме (при трогании автомобиля с места) может возрастать до трех раз. При увеличении оборотов обгонная муфта уменьшает частоту вращения статора, а затем блокирует его. Это происходит при частоте вращения коленчатого вала двигателя примерно в 3/4 от максимальной. Гидротрансформатор переходит в стоповый режим работы, при котором статор не принимает участия в перераспределении движения жидкости. В этом режиме гидротрансформатор работает, как обычная гидромуфта. Коэффициент трансформации крутящего момента равен единице - как при работе гидромуфты.
Гидротрансформатор обладает многими достоинствами, выполняя функции демпфера крутильных колебаний двигателя. Но из-за неизбежных потерь использование гидротрансформатора снижает экономичность автомобиля. Дело в том, что частота вращения насосного колеса всегда выше частоты вращения турбинного колеса. И если в моменты разгона автомобиля гидротрансформатор выполняет полезную работу по увеличению крутящего момента, то при равномерном движении его применение нецелесообразно. Чтобы избежать повышенного расхода топлива, гидротрансформаторы оснащают автоматической блокировочной муфтой, которая механически жестко связывает насосное и турбинное колеса. Блокировка срабатывает при скорости движения автомобиля примерно в 70 км/ч. Блокировочная муфта расположена в ступице турбинного (ведущего колеса). В отключенном состоянии крутящий момент передается на турбинное колесо через демпфирующие пружины муфты. Во включенном состоянии поршень муфты прижимает нажимной диск к фрикционной накладке, происходит плавное выравнивание вращения ведущего и ведомого валов, а затем полная их блокировка - крутящий момент от двигателя передается на механизмы трансмиссии (коробку передач) напрямую. Наличие механизма блокировки гидротрансформатора на автомобилях с АКП позволяет реализовать режим торможения двигателем и повышает экономичность. На тракторах с гидромеханической трансмиссией блокировка используется во время работы в стационарном режиме (как стационарного двигателя, электрогенератора и так далее) и для запуска двигателя буксировкой. В автоматической трансмиссии крутящий момент полностью передается через гидротрансформатор на первой, второй передаче и на передаче заднего хода. На третьей передаче около 40% крутящего момента передается через гидротрансформатор и 60% (то есть после достижения автомобилем скорости в 70 км/ч) напрямую, с выключенным гидротрансформатором. На четвертой передаче гидротрансформатор в передаче крутящего момента не участвует.
wiki.zr.ru
Гидротрансформатор — Энциклопедия журнала "За рулем"
Схема гидротрансформатора:1 — блокировочная муфта;2 — турбинное колесо;3 — насосное колесо;4 — реакторное колесо;5 — механизм свободного хода
Гидротрансформатор был изобретен немецким профессором Феттингером в 1905 г. Прежде чем найти применение на автомобилях, гидротрансформатор использовался на судах и тепловозах.Простейший гидротрансформатор, выполнен в виде камеры тороидальной формы и включает в себя три лопастных колеса: насосное, вал которого соединен с коленчатым валом двигателя; турбинное, соединенное с трансмиссией, и реактор, установленный в корпусе гидротрансформатора.Гидротрансформатор заполняется специальной жидкостью. Каждое колесо имеет наружный и внутренний торцы, между которыми располагаются профилированные лопасти, образующие каналы для протока жидкости. Все колеса гидротрансформатора максимально приближены друг к другу, а вытеканию жидкости препятствует специальное уплотнение.При вращении коленчатого вала двигателя вращается насосное колесо, которое перемещает жидкость, находящуюся между его лопастями. Жидкость не только вращается относительно оси гидротрансформатора, но и за счет воздействия на нее центробежных сил перемещается вдоль лопастей насосного колеса по направлению от входа к выходу, что сопровождается увеличением кинетической энергии потока. На выходе из насосного колеса поток жидкости попадает на турбинное колесо, оказывая силовое воздействие на его лопасти. Затем поток попадает в реактор, пройдя который, возвращается к входу в насосное колесо. Таким образом, жидкость постоянно перемещается по замкнутому кругу циркуляции, образованному проточными частями всех трех лопастных колес, и находится с ними в силовом взаимодействии. При этом насос передает энергию двигателя потоку, а тот, в свою очередь, — турбине.Если бы между насосным и турбинным колесами отсутствовал реактор, то такая конструкция (гидромуфта) осуществляла бы перенос энергии от двигателя к трансмиссии гидравлическим способом, без возможности изменения крутящего момента. Расположенный между колесами гидротрансформатора неподвижный реактор, имеет лопасти специального профиля, которые изменяют направление потока жидкости, выходящей из турбинного колеса и направляют его под определенным углом на лопасти насосного колеса. Это позволяет значительно увеличить передаваемый от двигателя в трансмиссию крутящий момент.Любой гидротрансформатор характеризуется определенным КПД, передаточным отношением, которое показывает соотношение угловых скоростей его колес, и коэффициентом трансформации, показывающим, во сколько раз увеличивается значение крутящего момента. Максимальный коэффициент трансформации зависит от конструкции гидротрансформатора и может составлять до 2,4 (при неподвижном турбинном колесе). При увеличении частоты вращения вала двигателя увеличивается угловая скорость насосного и турбинного колес, а увеличение крутящего момента в гидротрансформаторе плавно уменьшается. Когда угловая скорость турбинного колеса приближается к угловой скорости насосного, поток жидкости, поступающей на лопасти реактора, изменяет свое направление на противоположное.Для того чтобы реактор на этом режиме не создавал помех потоку жидкости, его устанавливают на муфте свободного хода, и он начинает свободно вращаться (гидротрансформатор переходит на режим гидромуфты), что позволяет, в свою очередь, снизить потери. Такие гидротрансформаторы называют комплексными.КПД гидротрансформатора определяет экономичность его работы. Максимальное значение КПД гидротрансформатора может быть от 0,85 до 0,97, но обычно находится в диапазоне от 0,7 до 0,8. В комплексном гидротрансформаторе на режиме гидромуфты можно получить максимальное значение КПД — 0,97.Изменение режимов работы гидротрансформатора происходит автоматически. Если увеличивать нагрузку на выходе из гидротрансформатора, то происходит уменьшение угловой скорости турбины, что приводит к увеличению коэффициента трансформации.
Детали гидротрансформатора:1 — насосное колесо;2 — турбинное колесо;3 — крышки муфты свободного хода;4 — часть корпуса гидротрансформатора;5 — остатки рабочей жидкости с продуктами механического износа деталей;6 — колесо реактора;7 — муфта свободного хода реактора;8 — упорная шайба турбинного колеса;9 — упорный подшипник реактора;10 — поршень блокировки гидротрансформатора
К сожалению, гидротрансформатор имеет малый диапазон передаточных чисел, не обеспечивает движения задним ходом, не разобщает двигатель от трансмиссии (необходима сложная система опорожнения проточных частей от рабочей жидкости). Поэтому за гидротрансформатором устанавливают специальную коробку передач, которая компенсирует указанные недостатки. Такая гидромеханическая передача является бесступенчатой и позволяет получить любое передаточное число в заданном диапазоне.В гидромеханических передачах в основном применяются механические планетарные коробки передач, которые легко поддаются автоматизации, но иногда используют и обычные ступенчатые коробки передач с автоматическим управлением.Первые американские ГМП легковых автомобилей имели двухступенчатую передачу, причем низшая передача включалась вручную. Однако впоследствии одной автоматической передачи оказалось явно недостаточно и появились ГМП с двумя и тремя автоматическими передачами. Для повышения топливной экономичности, гидротрансформаторы стали делать блокирующимися — после разгона на высшей передаче насосное и турбинное колеса жестко соединялись фрикционной муфтой. Затем в конце 1980-х гг. блокировку гидротрансформатора стали применять на всех передачах, кроме первой.
Современная четырехступенчатая ГМП автомобиля классической компоновки
wiki.zr.ru
Гидроблок АКПП | гидротрансформатор, регулятор давления
Напоминаю, что гидротрансформатор, о котором мы уже говорили, играет весьма ответственную роль в АКПП. Обговорили, также, что чаще лучше отремонт
Напоминаю, что гидротрансформатор, о котором мы уже говорили, играет весьма ответственную роль в АКПП. Обговорили, также, что чаще лучше отремонтировать его, т.е. заменить внутренности. Как правило, акпп ремонтируется при приличном пробеге и раз разобрали коробку, то попутно необходимо сделать ревизию и остальных трущихся узлов, чтобы не разбирать лишний раз снова трансмиссию.
АКПП и Mazda RX8
Регулятор давления основную часть трансмиссионки направляет в основную магистраль, а часть ее предназначается для подпитки гидротрансформатора. Важным условием использования трансмиссионки в трансформаторе является наличие небольшого давления. Давление основной магистрали для целей подпитки не годится, поскольку оно велико. В связи с этим в качестве формирователя нужного давления используется дополнительный регулятор давления.
Во всех современных трансмиссиях используются блокирующиеся трансформаторы. Для целей блокировки используется фрикционная муфта. Эта муфта является главной в обеспечении прямой механической связи двигателя с АКПП. Такая конструкция позволяет устранить возможность скольжения в гидротрансформаторе и улучшает топливную экономичность автомобиля.
С целью исключения поломок и выполнения алгоритма работы трансмиссии, блокировочная муфта гидротрансформатора включается только при соблюдении следующих условий:
Температура трансмиссионки находится в рабочих пределах,
Скорость автомобиля такова, что он может двигаться без переключения передач.
Педаль тормоза не нажимается.
В случае выполнения этих условий осуществляется подача трансмиссионки с соответствующим давлением в зону поршня муфты гидротрансформатора и как результат блокировка (жесткое соединение) турбинного колеса с коленвалом двигателя.
В современных автоматических трансмиссиях электронные методы управления позволяют более гибко управлять процессом блокировки. В результате процесс скольжения блокировочной муфты вносит свой вклад в плавность работы трансмиссии.
Теперь то, что касается системы охлаждения ATF. Как и в любом механическом агрегате, в котором присутствует трение, в узлах АКПП выделяется тепло, которое необходимо нейтрализовывать (охлаждать). Охлаждением занимается трансмиссионка. Охлаждая трущиеся узлы, трансмиссионка сама собирает этой тепло. Перегрев для нее чреват потерей требуемых свойств, что приводит к снижению ресурса коробки. Охлаждение трансмиссионки осуществляется в специальном радиаторе, который соединен с гидротрансформатором, который является самым большим производителем тепла. Большинство из вас видели перегретый трансформатор с посиневшей поверхностью.
Конструктивно радиаторы для охлаждения ATF бывают встроенные и автономные. Встроенные радиаторы встраиваются непосредственно внутрь обычного радиатора для охлаждения жидкости, которая охлаждает двигатель. Такая конструкция при появлении внутренней трещины, которую сложно обнаружить, в состоянии “уложить” и двигатель и коробку за счет взаимного перетекания несовмещающихся жидкостей. Автономные радиаторы размещаются отдельно и более надежны. По крайней мере, в случае дефекта самого радиатора ATF не попадает в двигатель и не приносит дополнительных расходов. Охлажденная трансмиссионка поступает в систему смазки АКПП.
Для смазки трущихся деталей в АКПП применяется обычный принудительный способ, когда смазывающая жидкость (в нашем случае ATF) под давлением подается через специальную систему отверстий и каналов к трущимся элементам коробки.
akpp61.ru
