Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Архив WinRAR_1 / 1 - Автомобили / 3 - гидротрансформатор

.doc
Скачиваний:
43
Добавлен:
21.02.2016
Размер:
57.34 Кб
Скачать

Наибольшее распространение получили комбинированные гидромеханические коробки передач, состоящие из гидротрансформатора и последовательно соединенной механической коробки передач.

Гидротрансформатор в отличии от гидромуфты имеет ротор (1). Силовое воздействие потока жидкости на лопасти каждого из колес – насосного (2) и турбинного (3) складывается из 2-х сил активной и реактивной. Направление силы на входе соответствует направлению абсолютной скорости на выходе жидкости из предыдущего колеса. Направление силы на входе обратно, поэтому лопасти турбинного колеса делают выпуклыми в сторону направления вращения насосного колеса а лопасти реактора в обратную. В автомобильных гидротрансформаторах реактор соединяется с неподвижным корпусом через специальную роликовую муфту (4). При изменении направления момента на валу реактора из-за увеличения угловой скорости турбинного колеса, реактор отключается и вращается свободно не воспринимая неактивного крутящего момента. При этом гидротрансформатор работает как обычная гидромуфта. С уменьшением угловой скорости турбины механизм свободного хода заклинивается и начинает воспринимать момент. Такие гидротрансформаторы называются комбинированными. При нейтральном положении фрикционы (7), (8) и (5) выключены, крутящий момент на валу не передается. В начале движения в системе управления включается фрикцион (7), муфта (10 – передний ход) и автомобиль начинает движение. Переход на 2-ю (прямую) передачу осуществляется автоматически. Для движения задним ходом перемещается муфта (10 – задний ход), крутящий момент передается также, как и в первых 2-х частях.

Управление коробкой может осуществляться по различным схемам. Наиболее распространена гидроэлектрическая, для работы которой, кроме электрической цепи управления существует гидропривод, давление в котором создается шестеренчатым насосом (11). При этом центробежный груз (12) при изменении своего положения за счет центробежных сил управляет не электрической цепью, а гидросистемой, закрывая тот или иной канал в цепи гидропривода. Давление в гидроприводе поддерживается в пределах 0,6…0,65 МПа. Система управления гидромеханической передачей обеспечивает запуск двигателя лишь при положении управляющего рычага соответствующем метке Н (нейтраль). Общее управление передачей осуществляется через контролер на котором установлены кнопки, либо рычаг , осуществляющий управление передачей. Кроме положения "нейтраль" там же имеется "задний ход" (ЗХ), "автомат" (А) и "первая передача" (ПП).

Гидротрансформатор.

В гидротрансформаторе жидкость из турбины прежде чем попасть в насос проходит через реактор, связаный с неподвижной втулкой на валу трансмисии. Реактор связан с неподвижной муфтой через механизм свободного хода, обеспечивающий возможность одностороннего вращения реактора. Реактор джает возможность плавного безударного входа жидкости в насос. Ка и в предыдущем случае рассмотрим изменение количества движения в гидротрансформаторе. Момент колмичества движения при входе жидкости в реактор равен моменту колижества движения жидкости при выходе из турбины. Момент количества движения жидкости при выходе из реактора равен моменту количества движенияя жидкости на входе в насос. Расмотрим план скоростей н алопатках гидротрансформатора.

По аналогии с гидромуфтой соответсовенно v1, v2, v2 – это скорости жидкости на входе в насос, турбину и реактор; r1, r2, r3 – средние радиусы на входе (выходе) реактора, турбины насоса. Складывая соответственно моменты количества жидкости насоса, турбины и реактора:

, тогда сумма момннтов насоса и раектора бдет равняться:

,

знак "минус" показывает, что турбина является ведомым элементом.

Рассмотрим изменение момента турбины при изменяющейся скорости ее вращения и неизменных МН=const и nН=const.

При входе в турбину поток имеет сорость v2, если сопротивление вращению турбины велико и она остается неподвижной, то абсолютная скорость жидкости на выходе равна относительной скорости , момент на валу неподивжной турбины определяется выражением:

.

Обозначим скорости на выходе со штрихом, тогда абсолютная скорость жидкости на выходе будет v3. В этом случае ее величина представляется геометрической суммой переносной u и относительной скоростей. Тогда момент на валу вращающейся турбины будет равняться:

.

Скорость v3 (абсолютная меньше относительной скорости и соответственно радиус r3 будет меньше величины r3, поэтому и момент на вращающейся турбине меньше момнета на неподвижной турбине. Чем быстрее вращается турбина, тем меньшее воздействие на нее оказыыает жидкость. Отношение мощности развиваемой турбиной к мощности, подведеной насосом представляет собой КПД гидротрансформатора.

,

где nT/nT = iTP – передаточное отношение гидтротрансформатора;

МTT = kTP – коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации характеризует степень увеличениямомента передаваемого гидротрансформатором. В ступенчатой КП потери весьма малы и момент увеличивается в остолько раз, во сколько увемьшается скорость вращения, поэтому коэффициент трансформации коробки близок к получаемому в гидротрансформаторе. Увеличение оборотов турбины при постоянном числе оборотов насоса соответствует уменьшению коэффициента трансформации. Т.о. максимальное значние коэффициента трансформации при неподвижной турбине и по мере роста пердаточного числа величина этоко коэффициента уменьшается. Т.к. циркуляция жидкости связана с потерями энергии, то изменение момента всегда меньше изменения скорости вращения валов. Зависимость коэффициента трансформации и КПД гидротрансформатора от передаточного числа гидротрансформатора представляет собой безразмерую характеристику гидротрансформатора, которая строится на основании экспериментальных данных.

Как видно из графика КПД имеет максимальное значение лишь в узкой области передаточных отношений. Для того, чтбы избжать значмительного изменения КПД при больших передаточных числах, реактор устанавливают на муфте свободного хода.

При kТР>1 муфта заклинена и реактор неподвижен. При kТР=1 реактор расклинивается (и КПД увеличивается), т.е. вращается вместе с турбиной не влияя на поток жидкости. Гидротрансформатор работает как гидромуфта, т.е. мы имеем комплексный гидротрансформатор, КПД которог представляется в виде ломаной кривой. Чтобы еще больше улучшить преобразующее свойство гидротрансформатора в груге циркуляции жидкости устанавливают 2 реактора, кторые при совместной работе обеспечивают иной закон изменения КПД.

Профиль лопаток у реактора, стоящего в потоке первым, выбирабт таким, чтобы при передаточном числе гидротрансформатора соответствующего точке В нагрузка на этот реактор стала равной нулю, а значит при этом муфта свободного хода расклинивается и от свободно вращается, после чего работает только второй реаткор (BCD). В точке D, расклинивается и его муфта, в результате чего гидротрансформатор префращается в гидромуфту (точка Е). Для такого комплексноо гидротрансформатора закон изменения КПД выражается линией ABCDE, значит часть, которая назодится в области высокиз КПД. Для лучшения эксплуатационных свойств АТС с гидротрансформатором применяют блокировку трансформатора, соединяя жестко вал турбины и насоса при kТР=1. В результате КПД увеличивается до 100%.

Исследованиями установлено, что геометрически подобные гидротрансформаторы, одинаковой конструкции, отличающиеся лишь размерами имеют одинаковые бехразмерные хараетериситки. Это обстоятельство используют в инженерной практике для подбора гидротрансформатора к АТС. Выбрав по имеющимся характеристикам гидротрансформатор с соответствующими преобразующими свойствами строят аналогичный по конструкции гидротрансформатор, изменяя лишь все размеры в соответствии с величиной крутящего момента, развиваемого двигателем. Зависимость между геометрическими параметрами гидротрансформатора и свойством преобразовывать крутящий момент. Момент, развиваемый центробежным насосом:

,

где К1 – коэффициент пропорциональности;

Рц – центробежная сила;

D – наибольший диаметр трансформатора.

В свою очередь центробежная сила определяется из выражения:

,

где m – масса циркулирующей жидкости;

n – число оборотов насоса.

Учитывая зависимость массы жидкости от ее плотности, и диаметра колеса гидротрансформатора можно записать:

,

где  - плотность жидкости, жD3 – масса жидкости.

Тогда величина момента будет:

.

Обозначим К1К3 через Н, тогда:

,

где  - коэффициент крутящего момента насоса, определяемый экспериментально.

Соответствующим образом можно получить и уравнение момента на валу турбины:

.

Как видно из вышеизложеного для определения преобразующего свойства гидротрансформатора необходимо знать Н и Т, тогда коэффициент трансформации составит:

.

Коэффициент Н характеризует свойство гидротрансформатора изменять нагрузку на валу насоса при изменении нагрузки на валу турбины. Это свойство называется прозрачностью гидротрансформатора. Если Н=const, то гидротрансформатор называется непрозрачным. Режим работы двигателя при таком гидротрансформаторзависит только от количества смеси, поступающей в ДВС, и изменении сопротивления движению не влияет на режим работы ДВС. Непрозрачные гидротрансформаторы обладают высоким коэфициентом трансформации kТР=3…4. Это основное преимущество непрозрачных гидротрансформаторов.

Если Н изменяется в опрделенных пределах, то гидротрансформатор называют прозрачным. В этом случае изменение сопротивления движению вызывает изменение режима работы двигателя даже при неизменном положении росельной хаслонки. Обычно кривую Н наносят на безразмерную характеристику гидротрансформатора. У АТС с прозрачным гидротрансформатором при увеличении сопротивления движению скорость вращения насоса, а значит и вала двигателя уменьшается, что приводит к автоматическому увеличению момента двигателя при работе ДВт в режиме максималной мощности. При уменьшении сопротивления движению число оборотов и скорость АТС увеличиваются. Однако прозрачные гидротрансформаторы обладают невысоким коэфициентом трансформации kТР2,5…2,9, поэтому для увеличения момента усложняют конструкцию гидротрансформатора, увеличивая число колес до 6, либо соединяя его со ступенчатой КПП. Отношение максимального значения коэффициента момента насоса Нmax к его значению при коэфициенте трансформации H=1, называют коэфициентом прозрачности гидротрансформатора. Если это отношение 1,0…1,2, то гидротрансформатор непрозрачный. Гидромуфта и механическая КПП пеердают на вад весь момент, т.е. явялются прозрачными.