Гирдромеханические передачи

равняться нулю

M1 – М2 – Mс =0,

где M1 – момент

на валу насосного колеса;
М2 – момент на валу турбинного колеса;
Мс – момент сопротивления.

Момент сопротивления Мс вызван трением в узлах гидромуфты. Наибольшее влияние на него оказывает трение вращающихся колес о воздух (в ряде конструкций вращающимся является также корпус).
В большинстве эксплуатационных режимов момент Mc мал, и им можно пренебречь. Тогда

M1 = M2 = M. (1)

гидромуфтой момент M1, изменяется в зависимости от соотношения угловых скоростей

насосного w1 и турбинного w2 колес. На рисунке приведены два варианта (I и II) зависимости передаваемого момента M от передаточного отношения i гидромуфты

что при больших передаточных отношениях i величина передаваемого момента M

уменьшается, а при i 1 резко падает до нулевой величины.

Приведённая зависимость M = f(i) при w1 =const называется характеристикой гидромуфты.

Характеристика гидромуфты, кроме М = f(i), включает также зависимость ее КПД от передаточного отношения n =f(i).


КПД найдем из отношения выходной мощности на турбинном колесе N2 к входной – на насосном колесе N1. Тогда получим

% – точка Е на рис)


Момент МP и передаточное

отношение iр, соответствующие этому режиму, также считают расчетными.

Таким образом, пренебрегая величиной момента сопротивления Mс, можно считать, что КПД гидромуфты равен ее передаточному отношению.
Зависимость n =f(i) нанесена на рисунке

Откуда

w1 и w2 – угловые скорости вала двигателя

и трансмиссии;
k – коэффициент трансформации.
Максимальная величина коэффициента трансформации может принимать значения kmax =2 – 8, в зависимости от назначения и конструкции гидротрансформатора.

На этом режиме сумма моментов, приложенных к гидротрансформатору извне, должна

равняться нулю, т.е.

M1 – M2 ± M3 – Mс = 0,

Где
M1 и M2 – моменты на валах насосного и турбинного колес;
М3 – момент на реакторе;
Мс – момент сопротивления, вызванный трением в подшипниках, уплотнениях и трением вращающихся колес о воздух.

Учитывая, что практически на всех эксплуатационных режимах момент сопротивления Мс мал по сравнению с активными моментами, им пренебрегают. Тогда

M1 – M2 ± M3 = 0,

т.е. момент на турбинном колесе М2 может быть больше или меньше момента на насосном колесе M1 на величину реактивного момента M3.

насосного колеса w1 постоянном крутящем моменте M1 и переменной величине

передаточного отношения i =w2/w1.
При малых i в любой произвольно выбранной точке А1 величина М2 определяется суммой моментов M1 и M3. При i = i* величина M3 на реакторе принимает нулевое значение и М1 = М2. Этот частный режим гидротрансформатора режимом гидромуфты.
При i > i* в любой произвольно выбранной точке А2 величина М2 определится разностью моментов M1 и M3 (рис.a).

В частности, для анализа изменения моментов вводят коэффициент трансформации



Графическая зависимость

k =f(i) приведена на рис. б

Формулу для оценки КПД получим из отношения мощностей на турбинном N2 и насосном N1 колесах):





т.е. КПД гидротрансформатора равен произведению его коэффициента трансформации k на передаточное отношение i.

составляют
h= 0,8 – 0,93
(точка В на рис. б),

но существенно падают при отклонении от этого режима.
Особенно неприемлемо это падение в области высоких значений передаточного отношения, т.е. при i =1 (окрестности точки D, рис., б).

М3 имел положительное значение (рис. а), а после него (при

i > i*) момент M3 становится отрицательным.
Следовательно, при i = i* момент на реакторе меняет знак, т.е. направление действия.
Это обстоятельство используется для повышения КПД гидротрансформатора при i =1. В конструкцию гидротрансформатора включают муфту свободного хода М (см. рис.). При положительном значении момента на реактивном колесе она обеспечивает неподвижность реактивного колеса ("стопорит").
При изменении направления момента на реакторе обгонная муфта освобождает реактор, который начинает свободно вращаться вместе с потоком жидкости.
При этом гидротрансформатор начинает работать в режиме гидромуфты, так как в этом случае у него отсутствует неподвижное реактивное колесо.

Такой гидротрансформатор, в котором совмещаются свойства гидротрансформатора и гидромуфты, называется комплексным гидротрансформатором.

хотя бы одного реактивного колеса.
Большинство конструкций гидротрансформаторов, кроме наружной

торовидной поверхности, имеют также внутренний тор (рис. а, б, в).
Это обеспечивает более устойчивую циркуляцию рабочей жидкости. В конструкциях гидромуфт внутренний тор используются достаточно редко. В гидротрансформаторах с большим количеством рабочих колес классическая форма тора "деформируется" (рис, г, д).

перед турбиной (рис. б, в, г, д). Существуют гидротрансформаторы и

с установкой реакторного колеса за турбинным колесом, перед насосным (рис. а), Такие гидротрансформаторы позволяют обеспечить реверс колес, т.е. разное направление вращения насоса и турбины. Гидротрансформаторы могут иметь три и более рабочих колеса. Конструкции с несколькими насосными колесами практически не используются, но получили широкое применение гидротрансформаторы с несколькими турбинными и несколькими реактивными колесами.

передаточных отношений.
Для этой же цели используют гидротрансформатор с блокировкой.

В его конструкцию включают дополнительное устройство с принудительным включением, которое позволяет на определенном режиме заблокировать валы насосного и турбинного колес, т.е. объединить их в единый вал.
В этом случае его КПД становится h = 0,95 – 0,98.

В трансмиссиях легковых автомобилей наиболее часто используются одноступенчатые комплексные трансформаторы с одним реактором и турбинами центростремительного типа . Такие гидротрансформаторы имеют величину коэффициента трансформации kmax = 2,5 – 3,5
при i = 0 и максимальный КПД hmax = 0,7 – 0,85

(экскаваторах, погрузчиках и др.).
Их конструкции выполняются с большим количеством

турбинных и реактивных колес полимерические (рис. г, д).


Характеристики таких гидротрансформаторов отличаются высокими преобразующими свойствами (kmax = 3,5 – 8),
а максимальные КПД достигаются при относительно небольших передаточных отношениях i = 0,55 – 0,65.


Гидротрансформаторы применяются также в трансмиссиях тракторов. Назначение выпускаемых тракторов весьма разнообразно –
от выполнения транспортных функций (универсальные тракторы)
до строительных работ (бульдозеры).


Поэтому в их трансмиссиях могут использоваться как комплексные двух- и трехколесные гидротрансформаторы (рис. б, в),
так и полимерические (рис. г, д).

передач с механизмами переключения,
-система управления.

Механические ступенчатые коробки передач

выполняют планетарными или с неподвижными осями шестерен, а системы управления чаще всего гидравлическими или гидроэлектрическими.

6, а также зубчатая муфта 5, перемещаемая через поводок пружиной

7 или сжатым воздухом, впускаемым в цилиндр 8. Кроме того, на схеме показаны передний 19 и задний 18 шестеренные насосы, а также центробежный регулятор 12.
В нейтральном положении фрикционы 2, 3, 20 выключены, и крутящий момент на вал 9 не передается. На понижающей передаче системой управления включается фрикцион 2. Крутящий момент передается через гидротрансформатор, фрикцион 2, шестерни /, 17, 15 и 14, зубчатую муфту 5 на вторичный вал 9. Переключение на прямую передачу происходит автоматически, одновременным выключением фрикциона 2 и включением фрикциона 3.

9. При включении фрикциона 20 соединяются насосное и турбинное колеса

гидротрансформатора. .
Для движения задним ходом зубчатая муфта 5 перемещается в правое положение. Затем- включается фрикцион 2. Крутящий момент передается через гидротрансформатор, фрикцион 2, шестерни /, 17, 13,11,10, зубчатую муфту 5 на вторичный вал 9. Последний вращается в направлении, противоположном вращению вала 22.

и малого заднего 19 шестеренных насосов; редукционного клапана 18; главного

клапана 9 с микропереключателем ¿9; клапана блокировки 21; периферийных клапанов 5, управляемых соленоидами 3 и 4; центробежного (скоростного) регулятора 14, соединенного с главным клапаном 9 и педалью 11 подачи топлива (педаль является силовым регулятором); электропневматического клапана 28 цилиндра 27 включения заднего хода;
радиатора 22 с клапаном слива 23.

вал;
2 – коронная шестерня;
3 – сателлиты;
4 –

водило;
5 – ведомый вал;
6 – солнечная шестерня;
7 – тормоз

5 возможна только при заторможенной коронной шестерне 2 при помощи

ленточного тормоза 7 или многодискового «мокрого» сцепления.

В этом случае при вращении шестерни 6 сателлиты 3, перекатываясь по зубьям неподвижной шестерни 2, начнут вращаться вокруг своих осей и одновременно через водило 4 будут вращать ведомый вал 5.

При растормаживании шестерни 2 сателлиты 3, свободно перекатываясь по шестерне 6, будут вращать шестерню 2, а вал 5 будет оставаться неподвижным