Пристрій гідротрансформатора
Під терміном трансмісія розуміють усі механізми, встановлені між маховиком двигуна та провідними колесами. Зазвичай трансмісія з автоматичною коробкою передач включає: гідротрансформатор, коробку передач, шруси або карданну передачу, роздавальну коробку, головну передачу, диференціал і півосі. Як правило, трансформатор картер прикручується до картера коробки або вони мають єдиний загальний картер. Гідротрансформатор здійснює зв'язок двигуна з коробкою передач, і частково його функції схожі з функціями зчеплення. У разі використання автоматичної коробки передач рішення про перемикання, а також його якість приймається та забезпечується системою управління. Це значною мірою полегшує процес керування транспортним засобом, робить його менш трудомістким, особливо в умовах щільних міських потоків.Гідродинамічна передача В даний час є два типи гідродинамічних передач: гідромуфта та гідротрансформатор.Гідромуфта - найпростіший елемент гідроприводу. Її відмінна риса полягає в тому, що момент, що крутить, на провідному валу гідромуфти завжди дорівнює моменту на вихідному валу. Конструкція гідромуфти дуже проста. Вона складається з насосного та турбінного коліс приблизно однакової конструкції, що знаходяться в заповненому маслом картері (рис 1а та 1б).
При обертанні насосного колеса масло під впливом відцентрової сили починає рухатися напрямними лопатками до периферії, набуваючи при цьому кінетичну енергію. З насосного колеса воно потрапляє в турбінне колесо, де при зіткненні з лопатками турбіни віддає йому частину своєї енергії, приводячи його тим самим у обертання. При швидкому обертанні насосного колеса масло здійснює складний рух, що складається зпереносного та відносного рухів. Перше виникає за рахунок обертання олії разом із насосним колесом. Друге визначається переміщенням олії вздовж насосного колеса до периферії. Відносний рух викликаний дією відцентрових сил, що виникають в маслі в результаті обертання разом із насосним колесом (рис 2).
В результаті на виході з насосного колеса абсолютна швидкість потоку олії визначається векторною сумою швидкостей переносного та відносного рухів (рис 3).
Частина енергії потоку масла, що визначається його переносною швидкістю, віддається через лопатки турбінному колесу.Гідротрансформатор. Принцип дії гідротрансформатора (трансформатора) такий самий, як і гідромуфти. Ті самі відносне і переносне руху масла. Але для збільшення моменту, що крутить, на вихідному валу трансформатора введений додатковий елемент - реакторне колесо (реактор, іноді статор). Реактор встановлюється між виходом з турбіни та входом у насосне колесо (рис 4),
і призначений для спрямування потоку масла, що виходить з турбінного колеса, таким чином, щоб його швидкість збігалася з напрямком обертання насосного колеса. У цьому випадку невитрачена в турбінному колесі енергія олії використовується для додаткового збільшення частоти обертання насосного колеса, що збільшує кінетичну енергію олії. Наслідком цього є збільшення моменту, що крутить, на валу турбінного колеса, в порівнянні з моментом, що підводиться до насосного колеса від двигуна. Слід зазначити, що співвідношення моментів на насосному та турбінному колесах визначається ставленням кутових швидкостей цих елементів. Максимальне збільшення крутного моменту відбувається при повністю зупиненійтурбіні.Такий режим роботи трансформатора називається стоповим. Сучасні трансформатори мають коефіцієнт трансформації моменту на стоповому режимі 2,0-2,5. Під терміном "коефіцієнт трансформації" розуміється відношення моменту, що розвивається турбінним колесом, до моменту на насосному колесі. Потім, в процесі збільшення частоти обертання турбінного колеса, відбувається зниження ефективності роботи реактора, і крутний момент на валу турбінного колеса зменшується. Це цілком зрозуміло, оскільки, чим вище частота обертання турбінного колеса, тим менший вплив переносної швидкості потоку масла на лопатки цього колеса. картером трансмісії і починає вільно обертається разом з потоком, не впливаючи на нього.В результаті цього трансформатор переходить в режим роботи гідромуфти, коефіцієнт трансформації якої дорівнює 1. Трансформатор має декілька сприятливих властивостей. трансмісію, що збільшує довговічність агрегатів трансмісії та знижує витрати на її ремонт. Плавна зміна моменту, що крутить, найсприятливішим чином позначається при русі по слабонесучих грунтах і слизькій дорозі (лід, сніг), оскільки в цьому випадку знижується ймовірність зриву грунту і буксування провідних коліс. Крім того, трансформатор є чудовим демпфером крутильних коливань двигуна, які гасяться олією і не пропускаються в механічну частину трансмісії. Природа будь-який гідродинамічної передачі така, що у ньому завжди має місце ковзання, тобто. кутова швидкість турбінного колеса ніколи не дорівнює кутовомушвидкість насосного колеса. Звичайно, це призводить до зниження паливної економічності автомобіля. Тому для покращення паливно-економічних характеристик автомобіля в автоматичних трансмісіях передбачається блокування трансформатора. Методи блокування трансформатора. Блокувальна муфта дозволяє обійти гідротрансформатор та безпосередньо з'єднати двигун із вхідним валом коробки передач. Таким чином, усувається ковзання між насосним та турбінним колесом, що призводить до підвищення паливної економічності автомобіля. Типова конструкція блокувальної муфти трансформатора показана малюнку 5.
Ступиця натискного диска (рис 6)шлицами з'єднується зі маточкою турбінного колеса. Між натискним диском і маточиною розташовані пружини, що виконують роль демпфера крутильних коливань (рис 6). У процесі блокування поршень здійснює коливання щодо маточини, деформуючи пружини, які поглинають крутильні коливання, що збуджуються двигуном. Механічна енергія проходить через пружинний демпфер та потрапляє на вихідний вал трансформатора.
Для покращення роботи блокувальної муфти до внутрішньої поверхні кожуха трансформатора або натискного диска кріпиться фрикційна накладка (рис 7).
Блокувальні муфти всіх трансформаторів мають однотипні конструкції натискного диска, і їх управління зазвичай використовуються однакові гідравлічні схеми. На рисунках 8 та 9
спрощено показаний один із варіантів управління муфтою трансформатора. У вимкненому стані масло подається між картером та натискним диском. Це оберігає муфту від мимовільного включення. Олія, перед тим, як потрапити в трансформатор, проходить між диском і кожухом і далі з трансформатора.надходить у систему охолодження. Для блокування трансформатора клапан керування перемикає контур, і тиск подається до поршня з іншого боку. Олія, що раніше раніше між поршнем і кожухом трансформатора зливається через вал турбіни, що забезпечує плавність включення муфти. Турбінне колесо тепер з'єднане з валом двигуна та трансформатор заблокований. Іноді керування блокуванням трансформатора здійснює через коробку передач. Чотирьохшвидкісна автоматична коробка передач AOD (Ford) має вспомогутний вхідний вал, який безпосередньо, через пружинний демпфер, пов'язаний з двигуном (рис 10).
На третій та четвертій передачах цей вал через блокувальну муфту включення підвищує передачі з'єднується з планетарною коробкою передач. На третій передачі 60% потужності двигуна передається механічно та 40% через трансформатор. На четвертій передачі всі 100% потужності двигуна передаються автоматично через цей вал. На першій, другій та передачі заднього ходу весь потік потужності проходить через гідротрансформатор. Що може вийти з ладу у трансформаторі? Насамперед муфта вільного ходу реактора. Тут можливі два варіанти: ролики муфти через знос починають прослизати, і муфта не може в цьому випадку повністю передавати на картер момент, що сприймається реактором; ролики можуть заклинитися, і в муфті немає режиму вільного ходу, що не дозволить трансформатору переходити на режим роботи гідромуфти. Іноді виходить з ладу блокувальна муфта. Найчастіше це відбувається через значне зношування фрикційної накладки. У всіх зазначених випадках ремонт трансформатора можливий тільки в спеціалізованих сервісних центрах. Рідко, але буває, у трансформаторі виявляються пошкодженими лопатки насосного,турбінного чи реакторного коліс. І тут заміна трансформатора неминуча.