Устройство гидротрансформатора акпп: Гидротрансформатор: устройство и принцип работы

Устройство гидротрансформатора — ZFMaster

Под термином трансмиссия понимают все механизмы, установленные между маховиком двигателя и ведущими колесами. Обычно трансмиссия с автоматической коробкой передач включает в себя: гидротрансформатор, коробку передач, шрусы или карданную передачу, раздаточную коробку, главную передачу, дифференциал и полуоси. Как правило, картер трансформатора прикручивается к картеру коробки или они имеют единый общий картер. Гидротрансформатор осуществляет связь двигателя с коробкой передач, и частично его функции схожи с функциями сцепления. В случае использования автоматической коробки передач решение о переключении, а также его качество, принимается и обеспечивается системой управления. Это в значительной мере облегчает процесс управления транспортным средством, делает его менее трудоемким, особенно, в условиях плотных городских потоков.

Гидродинамическая передача – в настоящее время имеются два типа гидродинамических передач: гидромуфта и гидротрансформатор.

Гидромуфта – самый простой элемент гидропривода. Ее отличительная особенность заключается в том, что крутящий момент на ведущем валу гидромуфты всегда равен моменту на выходном валу. Конструкция гидромуфты очень проста. Она состоит из насосного и турбинного колес примерно одинаковой конструкции, находящихся в заполненном маслом картере (рис 1а и 1б).

При вращении насосного колеса масло под воздействием центробежной силы начинает двигаться по направляющим лопаткам к периферии, приобретая при этом кинетическую энергию. Из насосного колеса оно попадает в турбинное колесо, где при соприкосновении с лопатками турбины отдает ему часть своей энергии, приводя его, тем самым, во вращение. При быстром вращении насосного колеса масло совершает сложное движение, состоящее из переносного и относительного движений. Первое возникает за счет вращения масла вместе с насосным колесом. Второе определяется перемещением масла вдоль насосного колеса к периферии. Относительное движение вызвано действием центробежных сил, возникающих в масле в результате вращения вместе с насосным колесом (рис 2).

В результате на выходе из насосного колеса абсолютная скорость потока масла определяется векторной суммой скоростей переносного и относительного движений (рис 3).

Часть энергии потока масла, определяемая его переносной скоростью отдается через лопатки турбинному колесу. Гидротрансформатор. Принцип действия гидротрансформатора (трансформатора) такой же, как и гидромуфты. Те же самые относительное и переносное движения масла. Но для увеличения крутящего момента на выходном валу трансформатора введен дополнительный элемент – реакторное колесо (реактор, иногда статор). Реактор устанавливается между выходом из турбины и входом в насосное колесо (рис 4),

и предназначен для направления потока масла, выходящего из турбинного колеса, таким образом, чтобы его скорость совпадала с направлением вращения насосного колеса. В этом случае неизрасходованная в турбинном колесе энергия масла используется для дополнительного увеличения частоты вращения насосного колеса, что соответствующем образом увеличивает кинетическую энергию масла. Следствием этого является увеличение крутящего момента на валу турбинного колеса, по сравнению с моментом, подводимым к насосному колесу от двигателя.

Читайте также: ремонт АКПП БМВ в кузове E60.

Следует отметить, что соотношение моментов на насосном и турбинном колесах определяется отношением угловых скоростей этих элементов. Максимальное увеличение крутящего момента происходит при полностью остановленной турбине. Такой режим работы трансформатора называется стоповым. Современные трансформаторы имеют коэффициент трансформации момента на стоповом режиме 2,0-2,5. Под термином “коэффициент трансформации” понимается отношение момента, развиваемого турбинным колесом, к моменту на насосном колесе. Затем, в процессе увеличения частоты вращения турбинного колеса, происходит снижение эффективности работы реактора, и крутящий момент на валу турбинного колеса уменьшается. Это вполне объяснимо, поскольку, чем выше частота вращения турбинного колеса, тем меньше влияние переносной скорости потока масла на лопатки этого колеса. В момент, когда частота вращения турбины составит приблизительно 85% частоты вращения насосного колеса, реакторное колесо, благодаря муфте свободного хода, теряет связь с картером трансмиссии и начинает свободно вращается вместе с потоком, не воздействуя на него. В результате этого трансформатор переходит в режим работы гидромуфты, коэффициент трансформации которой равен 1. Трансформатор обладает несколькими благоприятными свойствами. Его установка приводит к плавному изменению крутящего момента, нагружающего трансмиссию, что увеличивает долговечность агрегатов трансмиссии и снижает затраты на ее ремонт. Плавное изменение крутящего момента самым благоприятным образом сказывается при движении по слабонесущим грунтам и скользкой дороге (лед, снег), поскольку в этом случае снижается вероятность срыва грунта и буксования ведущих колес. Кроме того, трансформатор является превосходным демпфером крутильных колебаний двигателя, которые гасятся маслом и не пропускаются в механическую часть трансмиссии. Природа любой гидродинамической передачи такова, что в нем всегда имеет место скольжение, т.е. угловая скорость турбинного колеса никогда не равна угловой скорости насосного колеса. Естественно, что это приводит к снижению топливной экономичности автомобиля. Поэтому для улучшения топливно-экономичных характеристик автомобиля в автоматических трансмиссиях предусматривается блокировка трансформатора. Методы блокировки трансформатора. Блокировочная муфта позволяет обойти гидротрансформатор и напрямую соединить двигатель с входным валом коробки передач. Таким образом, устраняется скольжение между насосным и турбинным колесом, что приводит к повышению топливной экономичности автомобиля. Типичная конструкция блокировочной муфты трансформатора показана на рисунке 5.

Ступица нажимного диска (рис 6) шлицами соединяется со ступицей турбинного колеса. Между нажимным диском и ступицей расположены пружины, выполняющие роль демпфера крутильных колебаний (рис 6). В процессе блокировки поршень совершает колебания относительно ступицы, деформируя пружины, которые поглощают крутильные колебания, возбуждаемые двигателем. Механическая энергия проходит через пружинный демпфер и попадает на выходной вал трансформатора.

Для улучшения работы блокировочной муфты к внутренней поверхности кожуха трансформатора или нажимного диска прикрепляется фрикционная накладка (рис 7).

Блокировочные муфты всех трансформаторов имеют однотипные конструкции нажимного диска, и для их управления обычно используются одинаковые гидравлические схемы. На рисунках 8 и 9.

упрощенно показан один из вариантов управления муфтой трансформатора. В выключенном состоянии масло подается между картером и нажимным диском. Это предохраняет муфту от самопроизвольного включения. Масло, перед тем, как попасть в трансформатор, проходит между диском и кожухом, и далее из трансформатора поступает в систему охлаждения. Для блокировки трансформатора клапан управления переключает контур, и давление подается к поршню с другой стороны. Масло, находящееся ранее между поршнем и кожухом трансформатора сливается через вал турбины, что обеспечивает плавность включения муфты. Турбинное колесо теперь соединено с валом двигателя и трансформатор заблокирован. Иногда управление блокировкой трансформатора осуществляет через коробку передач. Четырехскоростная автоматическая коробка передач AOD (Ford) имеет вспомогательный входной вал, который напрямую, через пружинный демпфер, связан с двигателем (рис 10).

На третьей и четвертой передачах этот вал через блокировочную муфту включения повышающей передачи соединяется с планетарной коробкой передач. На третьей передаче 60% мощности двигателя передается механически и 40% через трансформатор. На четвертой передаче все 100% мощности двигателя передаются механически через этот вал. На первой, второй и передаче заднего хода весь поток мощности проходит через гидротрансформатор.

Что может выйти из строя в трансформаторе? В первую очередь муфта свободного хода реактора. Здесь возможны два варианта: ролики муфты из-за износа начинают проскальзывать, и муфта не может в этом случае полностью передавать на картер момент, воспринимаемый реактором; ролики могут заклиниться, и в муфте будет отсутствовать режим свободного хода, что не позволит трансформатору переходить на режим работы гидромуфты.

Иногда выходит из строя блокировочная муфта. Чаще всего это происходит из-за значительного износа фрикционной накладки. Во всех отмеченных выше случаях ремонт трансформатора возможен только в специализированных сервисных центрах. Редко, но бывает, в трансформаторе оказываются поврежденными лопатки насосного, турбинного или реакторного колес. В этом случае замена трансформатора неизбежна.

Гидротрансформатор АКПП (устройство, режим работы, блокировка, основные неисправности)

Обслуживание и уход за автомобилем

Идея внедрения гидродинамической передачи крутящего момента изначально принадлежит военным. Конструкторы искали способ повысить проходимость автомобилей путем уменьшения риска срыва верхнего слоя грунта. Осуществить эту цель помог гидродинамический трансформатор, который за счет проскальзывания насосного и турбинного колес позволял плавно передать крутящий момент на ведущие колеса. Давайте рассмотрим устройство, принцип работы и неисправности гидротрансформатора автоматической коробки передач (АКПП).

Устройство гидротрансформатора

1. Насосное колесо посредством ступицы крепится к коленчатому валу. Скорость вращения насосного колеса всегда соответствует частоте вращения коленвала.
2. Турбинное колесо связано с первичным валом АКПП, через который крутящий момент передается на редуктор, приводные валы и колеса.
3. Реакторное колесо – закреплено на ступице турбинного колеса и служит для перенаправления потока рабочей жидкости от насосной части к турбинной и обратно. До момента выравнивания скоростей вращения колес перенаправление потока позволяет увеличить крутящий момент, передаваемый на выходной вал АКПП. Именно наличием реактора (статора) отличается работа гидротрансформатора от простейшей гидромуфты.
4. Блокировочная плита с механизмом блокировки ГДТ служит для прямого соединения насосного и турбинного колес. При ее замыкании жидкость АТФ не участвует в передаче крутящего момента от коленвала к первичному валу коробки передач.

На маховик гидротрансформатора напрессован зубчатый венец. С его помощью стартер вращает коленчатый вал при запуске двигателя.

Как работает коробка автомат с гидротрансформатором?

Назначение гидротрансформатора АКПП – передавать крутящий момент и при необходимости отсоединять коленчатый вал от первичного вала коробки передач. В насосное колесо от масляного насоса подается рабочая жидкость (ATF), которая при его вращении центробежной силой выталкивается от центра к краям. Лопастные колеса гидропередачи образуют в плоскости оси вращения круг циркуляции жидкости АТФ. Созданный вихревой поток посредством лопастей воздействует на реактор, перенаправляющий поток жидкости к турбинной части.

Воздействие рабочей жидкости на лопасти турбинного колеса заставляет его вращаться, передавая крутящий момент на выходной вал КПП. Прошедшая через турбинную часть жидкость возвращается на реактор, увеличивая общее давление жидкости на его лопасти. Таким образом, внутри гидротрансформатора до момента уравнения скорости вращения насосной и реакторной частей устанавливается циркуляция масла.

Из-за потерь энергии в жидкости в режиме проскальзывания скорость вращения турбины будет ниже частоты вращения насоса. На практике это приводит к значительной потере КПД. Для увеличения коэффициента полезного действия в конструкцию всех современных автоматических коробок передач внедрена муфта блокировки гидротрансформатора.

Муфта блокировки ГДТ

Муфта блокировки установлена на шлицах входного вала АКПП и предназначена для механического соединения насосной части и ротора.

Составные части муфты блокировки:

• поршень блокировки, посредством которого идет нажим на зону роторного колеса с фрикционным слоем;
• задняя крышка кожуха гидротрансформатроа, на которой также имеется фрикционный слой. Крышка сварена с насосной секцией;
• фрикционная накладка;
• демпфер крутильных колебаний. Является аналогом двухмассового маховика на авто с механической КПП. Призван гасить неравномерность вращения коленчатого вала, минимизируя негативное воздействие крутильных колебаний на детали коробки передач. Также демпфер смягчает момент включения/выключения муфты блокировки, что делает ее работу для водителя незаметной.

Работа системы невозможна без клапана муфты гидротрансформатора и блока управления АКПП, который считывает показания датчиков и управляет исполнительными механизмами.

Режимы работы гидротрансформатора

1. Проскальзывание – муфта блокировки разомкнута. Посредством клапана управления рабочая жидкость подается по каналу «В», отжимая тем самым клапан от стенки задней крышки кожуха ГДТ. Масло по каналу «Б» отводится через полость внутри вала. Используется при старте с места и разгоне. Размыканием муфты блокировки гидротрансформатора на высших передачах позволяет автомобилю динамично разгоняться без перехода на низшую ступень.
2. Режим зацепления – муфта заблокирована. Масло по каналу «А» поступает в полость за муфтой, заставляя поршень прижаться к задней крышке кожуха. Сила трения между фрикционными накладками ведет к зацеплению корпуса ГДТ с  турбинным колесом. Муфта замыкается преимущество при движении на высших передачах.На большинстве АКПП блокировка гидротрансформатора  включается после 3 передачи. Но из-за ужесточения экологических норм на современных авто муфта может быть заблокирована на любой передаче при частоте работы двигателя свыше 1000 об/мин.
3. Режим управляемой пробуксовки – муфта работает с небольшим проскальзыванием. В вариантах конструкции, не оборудованных демпфером, режим используется для гашения крутильных колебаний. В таком случае между турбинной секцией и насосной частью допускается небольшое проскальзывание. При этом повышается плавность переключения и КПД.

Управление системой блокировки

Регулирует режимы работы электромагнитный клапан гидротрансформатора, а точнее, мехатроник, который управляет питающим напряжением на клапане. Изменение силы тока на клапане регулирует распределение жидкости между каналами и силу нажима поршня блокировки. В выборе режима блокировки ЭБУ ориентируется на следующие входные параметры:

• частота вращения коленчатого вала;
• скорость вращения роторной секции;
• частота вращения выходного вала АКПП;
• фактический крутящий момент при заданном положении дроссельной заслонки;
• температура жидкости ATF;
• задействованная передача (перечень включенных пакетов фрикционов, определяющий передаточное число на выходном валу).

Видео: Гидротрансформатор. Принцип работы. ОЧЕНЬ ПОНЯТНО!

Неисправности гидротрансформатора

1. Износ опорного подшипника. Характерные симптомы – легкий металлический звук при переключениях.
2. Рост оборотов двигателя не соответствует разгонной динамики. Проблема в обгонной муфте. Если неисправность проявляется только на одной либо нескольких ступенях, проблема в сожженных пакетах фрикционов.
3. Шуршащий шум при работе двигателя на холостых и низких оборотах (в движении может пропадать). Неисправность игольчатого упорного подшипника между турбинным/реакторным колесом и задней крышкой кожуха ГДТ.
4. Громкий металлический звук при переключении. Причина в поврежденных лопастях (случается крайне редко).
5. Потеря динамики на высших передачах. Износ фрикционных накладок муфты блокировки гидротрансформатора. Без должного опыта заметить разницу в динамике на авто с неправильно работающей муфтой бывает сложно.
   Поэтому чаще всего владельцы сталкиваются уже с последствиями данной неисправности. Фрикционная пыль, клеевой слой накладки загрязняют масло, забивают каналы циркуляции масла. Постоянное проскальзывание перегревает сам «бублик», масло, а вместе с ним и электронику мехатроника. Все это со временем приводит к толчкам, пинкам при смене передач, увеличении времени переключения. Поэтому так важно понимать принцип работы гидротрансформатора и своевременно менять масло в «автомате».

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МОМЕНТА

: ФУНКЦИИ, ДЕТАЛИ, ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ И ТИПЫ

05 Ago 2019 By INGENIERIA Y MECANICA AUTOMOTRIZ

Преобразователь крутящего момента представляет собой гидромуфту, которая используется для передачи вращающего момента от двигателя транспортного средства к трансмиссии. Заменяет механическое сцепление в автоматической коробке передач. Основная его функция — позволить изолировать нагрузку от основного источника питания. Он находится между двигателем и трансмиссией. Он выполняет ту же функцию, что и сцепление в механической коробке передач.

Поскольку сцепление отделяет двигатель от нагрузки при его остановке, точно так же оно также изолирует двигатель от нагрузки и поддерживает работу двигателя, когда автомобиль останавливается.

В автомобилях с автоматической коробкой передач нет сцепления, поэтому им нужен способ, позволяющий двигателю продолжать работать, пока колеса и шестерни в коробке передач останавливаются. В автомобилях с механической коробкой передач используется сцепление, которое отсоединяет двигатель от трансмиссии. В автоматических коробках передач используется гидротрансформатор.

Когда двигатель работает на холостом ходу, например, на светофоре, величина крутящего момента, проходящего через гидротрансформатор, мала, но все же достаточна, чтобы потребовать некоторого нажатия на педаль тормоза, чтобы автомобиль не полз. Когда вы отпускаете тормоз и нажимаете на газ, двигатель ускоряется и перекачивает больше жидкости в гидротрансформатор, в результате чего на колеса передается больше мощности (крутящего момента).

ФУНКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МОМЕНТА

Его основные функции:

1. Он передает мощность от двигателя на первичный вал коробки передач.
2. Приводит в действие передний насос коробки передач.
3. Изолирует двигатель от нагрузки, когда автомобиль стоит.
4. Увеличивает крутящий момент двигателя и передает его на коробку передач. Он почти удваивает выходной крутящий момент.

ЧАСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МОМЕНТА

Преобразователь крутящего момента состоит из трех основных частей

1. Рабочее колесо или насос

Рабочее колесо соединено с корпусом, а корпус соединен с валом двигателя. Имеет изогнутые и угловатые лопасти. Он вращается с частотой вращения двигателя и состоит из жидкости для автоматической коробки передач. Когда он вращается вместе с двигателем, центробежная сила заставляет жидкость двигаться наружу. Лопасти рабочего колеса сконструированы таким образом, что оно направляет жидкость к лопаткам турбины. Он действует как центробежный насос, который всасывает жидкость из АКПП и подает ее к турбине.

2. Статор:

Статор расположен между рабочим колесом и турбиной. Основная функция статора состоит в том, чтобы придать направление возвращающейся жидкости из турбины, чтобы жидкость поступала в рабочее колесо в направлении его вращения. Когда жидкость поступает в направлении рабочего колеса, она увеличивает крутящий момент. Таким образом, статор помогает увеличить крутящий момент, изменяя направление жидкости и позволяя ей поступать в направлении вращения рабочего колеса. Статор изменяет направление жидкости почти до 90 градусов. Статор смонтирован с муфтой свободного хода, позволяющей вращать его в одну сторону и предотвращающей вращение в другую. Турбина связана с системой трансмиссии транспортного средства. А статор находится между крыльчаткой и турбиной.

3. Турбина

Турбина соединена с первичным валом автоматической коробки передач. Он присутствует со стороны двигателя. Он также состоит из изогнутых и угловых лопастей. Лопасти турбины сконструированы таким образом, что она может полностью изменить направление потока жидкости, попадающей на ее лопасти. Именно изменение направления жидкости заставляет лопасти двигаться в направлении рабочего колеса. Когда турбина вращается, входной вал трансмиссии также вращается и приводит транспортное средство в движение. Турбина также имеет блокировочную муфту сзади. Муфта блокировки включается, когда гидротрансформатор достигает точки сцепления. блокировка устраняет потери и повышает эффективность преобразователя.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МОМЕНТА

Для понимания принципа работы преобразователя крутящего момента возьмем два вентилятора. Один вентилятор подключен к источнику питания, а другой не подключен к источнику питания. Когда первый вентилятор, подключенный к источнику питания, приходит в движение, воздух от него направляется ко второму вентилятору, который неподвижен. Воздух от первого вентилятора ударяется о лопасти второго вентилятора, и он также начинает вращаться почти с той же скоростью, что и первый. Когда второй вентилятор останавливается, он не останавливает первый. Первый вентилятор продолжает вращаться.

По такому же принципу работает гидротрансформатор. При этом крыльчатка или насос действует как первый вентилятор, соединенный с двигателем, а турбина действует как второй вентилятор, соединенный с системой трансмиссии. Когда двигатель работает, он вращает крыльчатку и за счет центробежной силы масло внутри узла гидротрансформатора направляется в сторону турбины. Когда он попадает на лопасти турбины, турбина начинает вращаться. Это заставляет систему трансмиссии вращаться, а колеса автомобиля двигаться. Когда двигатель останавливается, турбина также перестает вращаться, но крыльчатка, соединенная с двигателем, продолжает двигаться, и это предотвращает глушение двигателя.

Работает в три этапа

1. Остановка:

Во время остановки (остановки) автомобиля двигатель подает мощность на крыльчатку, но турбина не может вращаться. Это происходит, когда автомобиль стоит на месте, а водитель держит ногу на лепестке тормоза, чтобы предотвратить его движение. В этом состоянии происходит максимальное увеличение крутящего момента. Когда водитель убирает ногу с лепестка тормоза и нажимает на лепесток акселератора, крыльчатка начинает двигаться быстрее, и это приводит в движение турбину. В этой ситуации разница между частотой вращения насоса и турбины больше. Скорость крыльчатки намного больше скорости турбины.

2. Ускорение:

Во время ускорения скорость турбины продолжает увеличиваться, но тем не менее существует большая разница между скоростью вращения крыльчатки и турбины. По мере увеличения скорости турбины умножение крутящего момента уменьшается. При разгоне транспортного средства увеличение крутящего момента меньше, чем при остановке.

3. Муфта:

Это ситуация, когда турбина достигает примерно 90 процентов скорости рабочего колеса, и эта точка называется точкой муфты. Увеличение крутящего момента прекращается и становится равным нулю, а гидротрансформатор ведет себя как простая гидромуфта. В точке соединения срабатывает блокировочная муфта и блокирует турбину на рабочем колесе преобразователя. Это заставляет турбину и рабочее колесо двигаться с одинаковой скоростью. Блокировочная муфта срабатывает только при достижении точки сцепления. При соединении статор также начинает вращаться в направлении вращения рабочего колеса и турбины.

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Максимальное увеличение крутящего момента происходит в состоянии остановки.
2. Статор остается неподвижным перед точкой соединения и способствует увеличению крутящего момента. Когда муфта достигнута, статор прекращает увеличивать крутящий момент и начинает вращаться вместе с рабочим колесом и турбиной.
3. Блокировочная муфта срабатывает при достижении точки сцепления и устраняет потери мощности, что приводит к повышению эффективности.

ТИПЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МОМЕНТА

1. Одноступенчатые преобразователи крутящего момента

Прелесть одноступенчатых преобразователей заключается в их прочной и надежной простоте. Каждый преобразователь состоит в основном из трех элементов: турбины, статора и рабочего колеса. Одноступенчатые преобразователи бывают двух типов корпуса — стационарного и вращающегося. В зависимости от модели одноступенчатые преобразователи крутящего момента обладают рядом возможностей: одноступенчатые преобразователи без поддона с приводом от отбора мощности идеально подходят для применения с коробками передач с переключением под нагрузкой и приводом вспомогательных гидравлических насосов. Преобразователи рационов с высоким крутящим моментом в стационарном корпусе обладают исключительными возможностями подъема и опускания. Гидравлические преобразователи четвертого типа разработаны специально для нефтегазовой отрасли.

2. Трехступенчатые преобразователи крутящего момента

В трехступенчатых преобразователях крутящего момента используются три кольца лопаток турбины, а также два набора лопаток реактора или статора. Результатом этой конструкции является увеличение крутящего момента — фактически в пять раз превышающего выходной крутящий момент двигателя, когда двигатель глохнет. В зависимости от конкретной конструкции трехступенчатые преобразователи рассчитаны на ряд двигателей, включая 335 л.с. при 2400 об/мин, 420 л.с. при 2200 об/мин и 580 л.с. при 2200 об/мин. Трехступенчатые преобразователи также поставляются как в стационарном, так и в вращающемся корпусе.

Преимущества

 Создает максимальный крутящий момент по сравнению с автомобилем, оснащенным сцеплением.
 Снимает педаль сцепления.
 Облегчает управление транспортным средством.

Недостатки

 Низкая топливная экономичность по сравнению с автомобилем с механической коробкой передач.

Применение

 Гидротрансформатор используется в автомобилях с автоматической коробкой передач. Он также используется в промышленных силовых трансмиссиях, таких как приводы конвейеров, лебедки, буровые установки, почти все современные вилочные погрузчики, строительное оборудование и железнодорожные локомотивы.
 Используется в морских силовых установках.

Опубликовано в Sistema de Embrague

Как работает гидротрансформатор?

ОПУБЛИКОВАНО 1 августа 2018 г. АВТОМОБИЛЬ

Большинству из нас нравится плавное и легкое ощущение вождения автомобиля с автоматической коробкой передач (рис. 1). вождение легкое, потому что вам не нужно беспокоиться о переключении передач, и у вас нет педали сцепления работать. В автомобиле с автоматической коробкой передач работа педали сцепления выполняется автоматически. скрытый компонент, поистине чудо инженерной мысли, гидротрансформатор. Гидротрансформатор может даже умножить крутящий момент. Посмотрим, как это чисто механическое устройство выполняет свои задачи.

Рис:1 Автомобиль с автоматической коробкой передач не имеет педали сцепления

Задача гидротрансформатора

Предположим, вы едете плавно и вам нужно затормозить. При нажатии на педаль тормоза ведущие колеса автомобиля перестают вращаться. Это означает, что приводной вал и связанная с ним трансмиссия должны также остановить вращение; но здесь возникает проблема, нажимая на тормоз, вы не останавливаете двигатель. Итак, в время торможения, если двигатель и трансмиссия механически связаны, это привело бы к серьезному механическая неисправность или двигатель заглохнет. Для этого вам понадобится изолятор движения. Этот ограничитель движения представляет собой преобразователь крутящего момента. Преобразователь крутящего момента способен эффективно изолировать вращение двигателя от трансмиссии во время торможение. В нормальных условиях движения он передает вращение двигателя и мощность на коробку передач. Давайте посмотри, как это работает. Это действительно упрощенный преобразователь крутящего момента (рис. 2). По сути, это насос и турбина, погруженные в трансмиссионная жидкость

Рис. 2 A Упрощенный преобразователь крутящего момента

Насос напрямую соединен с двигателем, поэтому он всегда вращается с частотой вращения двигателя. жидкость окружающая насос будет выталкиваться наружу из-за центробежной силы, и его давление увеличивается. вращение насоса добавляет завихрения жидкости, выходящей из насоса.

Рис. 3 Закрученный поток на выходе из гидротрансформатора

Турбина расположена рядом с насосом, и выходящая из насоса высокоэнергетическая жидкость вращает турбину. (Рис. 4А). Турбина соединена с трансмиссией. Таким образом, мощность двигателя передается на передачи через трансмиссионную жидкость. Более конкретно, эта конфигурация известна как жидкость маховик.(Рис.4B)

Рис. 4A Жидкостный маховик

Рис. 4B Использование реактора в жидкостном маховике создает преобразователь крутящего момента

Когда мы вводим компонент, называемый реактором, между турбиной и насосом, он становится преобразователем крутящего момента. Одной из основных задач реактора является эффективная отправка жидкости из турбины обратно в насос. Мы мы обсудим больше функций реактора позже.

В этой конфигурации, даже если трансмиссия внезапно остановится, это не повлияет на двигатель вращение. Здесь допускается проскальзывание между насосом и турбиной (рис. 5А), так как они соединены жидкость. Во время нормальной работы насос сможет передавать движение и мощность на турбину. Должно следует отметить, что турбина вращается на несколько меньших оборотах, чем насос, из-за потерь энергии в жидкости. (Рис. 5Б).

Рис. 5A Когда коробка передач останавливается, гидротрансформатор допускает проскальзывание

Рис. 5B Нормальная работа, насос передает движение и мощность на турбину

Конфигурация в реальном гидротрансформаторе

Это упрощенный гидротрансформатор, но вы никогда не найдете такую ​​конфигурацию в реальном преобразователь крутящего момента (рис. 6). Здесь показаны насос и турбина реального гидротрансформатора. В реальном преобразователь крутящего момента, насос находится рядом с коробкой передач, а турбина находится рядом с двигателем. Давайте дадим правильные цвета для компонентов для лучшего понимания. Вращение от двигателя передается на насос с помощью крышки. Выходное вращение турбины передается на трансмиссию с помощью центрального вала. Однако, почему это устройство сделано более сложным чем в предыдущем случае? Ответ на этот вопрос исходит от механики, а не гидромеханики.

Рис. 6 Конфигурация реального гидротрансформатора

Для эффективной работы гидротрансформатора насос и турбина должны вращаться вместе с центральная линия коленчатого вала. Насос напрямую соединен с коленчатым валом двигателя, так что всегда будет по центру, однако турбина не зависит от этого блока. Это означает, что подшипник должен использоваться между турбиной и коленчатым валом, как показано на рисунке, чтобы убедиться, что турбина также по центру коленчатого вала В текущей конфигурации этого можно добиться довольно легко, однако в предыдущей конфигурации это очень сложно (рис. 7В), так как турбина находится далеко от коленчатого вала.

Рис. 7A Подшипник

Рис. 7B Сравнение конфигураций

Как преобразователь крутящего момента умножает крутящий момент?

Теперь вам может быть интересно, почему это устройство, изолирующее движение, называется гидротрансформатором. Это потому что одной из самых важных функций этого устройства является увеличение крутящего момента при трогании автомобиля с места. двигаться. Давайте посмотрим, как это делает преобразователь крутящего момента. Реактор соединен с неподвижным валом через односторонняя муфта. Это означает, что реактор сможет вращаться в одном направлении, но не в противоположном. (Рис:8).

Рис.8 Реактор может вращаться только в одном направлении

Для простоты понимания увеличим расстояние между компонентами. Теперь рассмотрим ситуацию как автомобиль заводится. Здесь насос крутится с частотой вращения двигателя, но частота вращения турбины ниже и составляет медленно увеличивается. Это означает, что жидкость, выходящая из турбины, движется почти в осевом направлении, как показано на рисунке. Эта жидкость, попадая на лопасти реактора, будет пытаться раскрутить реактор, как показано на рисунке (рис. 9).А), но односторонний муфта в реакторе препятствует этому движению. Так что происходит то, что жидкость будет отклоняться в том же направлении, что и вращение насоса, из-за стационарный реактор, как показано на рисунке. Короче говоря, насос, который закручивает поток, получает уже закрученный жидкость. Это облегчает работу насоса, и происходит большее увеличение давления в насосе. Этот жидкость под высоким давлением создает усиленный крутящий момент на турбине (рис. 9).В), и, таким образом, передача и транспортное средство получает более высокий уровень крутящего момента, когда транспортное средство начинает двигаться

Рис. 9A Жидкость, выходящая из турбины в осевом направлении, пытается раскрутить реактор, однако обгонная муфта предотвращает это движение

Рис. 9B Насос получает жидкость с высоким вращением из-за реактора

Однако по мере увеличения скорости турбины жидкость, выходящая из турбины, становится более наклонной, как показано и в один момент времени наклонный поток попадает на другую сторону лопаток реактора. Реактор свободен вращаться в этом направлении. Таким образом, реактор вращается в том же направлении, что и насос и турбина. Ты можешь видеть что образование завихрений на входе в насос меньше, чем в предыдущем случае, и увеличение крутящего момента прекращается (рис. 10). Здесь турбина будет вращаться почти на 90% скорости насоса.

Рис.10 Поколение Swirl

Это блестящий дизайн. Когда автомобиль начинает движение, когда водителям нужен максимальный крутящий момент, гидротрансформатор увеличивает крутящий момент. Когда турбина достигает пороговой скорости, крутящий момент умножение автоматически прекращается.

Рис:11 Выходной высокий крутящий момент

Дроссель в нормальном режиме

Таким образом, дроссель играет решающую роль при запуске автомобиля, но без дросселя преобразователь крутящего момента не будет хорошо работать даже в обычном режиме. Давайте посмотрим, почему.
Вы могли заметить, что лопасти турбины изогнуты. Они изогнуты почти на 90 градусов. поглощать максимальную энергию жидкости. Это означает, что лопасти турбины всегда будут заставлять жидкость уходить внутрь. направление, противоположное вращению насоса и турбины. Благодаря этому даже при высоких оборотах турбины жидкость закрутка на выходе из турбины будет минимальной. Если мы не используем реактор, эта очень низкая закрутка повлияет на производительность насоса и весь крутящий момент. преобразователь очень плохо (рис. 12А). С вводом реактора поток снова отклоняется и насос получает жидкость с улучшенным завихрением (рис. 12B).

Рис.12A Очень слабое завихрение жидкости

Рис.12B Улучшенное завихрение жидкости

Использование блокирующей муфты

Даже при нормальной работе турбина в гидротрансформаторе вращается медленнее, чем насос. Это происходит из-за потери энергии внутри соединительной жидкости. Для устранения таких потерь энергии современный крутящий момент гидротрансформаторы используют блокировочную муфту (рис. 13). Активируя эту муфту во время нормальной работы, турбина будут механически заблокированы насосным агрегатом и будут вращаться с одинаковой скоростью. Это устраняет энергию потери на жидкостное трение. Прежде чем закончить видео, давайте подведем итоги использования этого блестящего механическое устройство.

Рис:13 Муфта блокировки

Спасибо за внимание!

ОБ АВТОРЕ

Сабин Мэтью

Эта статья написана Сабином Мэтью, аспирантом ИИТ Дели в области машиностроения. Сабин увлечен пониманием физики сложных технологий и объяснением их в простые слова. Основатель YouTube-канала LESICS, инженерной образовательной платформы. К узнать больше об авторе проверить эту ссылку это ссылка для получения дополнительной информации об авторе.