Гидротрансформатор работа с двигателем

Гидротрансформатор работа с двигателем

Устройство и принцип работы современного гидротрансформатора

Первый гидротрансформатор появился большее ста лет назад. Претерпев множество модификаций и доработок, этот эффективный способ плавной передачи крутящего момента сегодня применяется во многих сферах машиностроения, и автомобильная промышленность не стала исключением. Управлять автомобилем стало намного легче и комфортнее, так как теперь нет необходимости пользоваться педалью сцепления. Устройство и принцип работы гидротрансформатора, как и все гениальное, очень просты.

История появления

Автомобиль oldsmobile

Впервые принцип передачи крутящего момента посредством рециркуляции жидкости между двумя лопастными колесами без жесткой связи был запатентован немецким инженером Германом Феттингером в 1905 году. Устройства, работающие на основе данного принципа, получили название гидромуфта. В то время развитие судостроения требовало от конструкторов найти способ постепенной передачи крутящего момента от парового двигателя к огромным судовым винтам, находящимся в воде. При жесткой связи вода тормозила резкий ход лопастей при запуске, создавая чрезмерную обратную нагрузку на двигатель, валы и их соединения.

Впоследствии модернизированные гидромуфты стали использоваться на лондонских автобусах и первых дизельных локомотивах в целях обеспечить их плавное трогание с места. А еще позже гидромуфты облегчили жизнь и водителям автомобилей. Первый серийный автомобиль с гидротрансформатором, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, сошел с конвейера завода General Motors в 1939 году.

Устройство и принцип работы

конструкция гтф

Гидротрансформатор представляет собой закрытую камеру тороидальной формы, внутри которой вплотную друг к другу соосно размещены насосное, реакторное и турбинное лопастные колеса. Внутренний объем гидротрансформатора заполнен циркулирующей по кругу, от одного колеса к другому, жидкостью для автоматических трансмиссий. Насосное колесо выполнено в корпусе гидротрансформатора и жестко соединено с коленчатым валом, т.е. вращается с оборотами двигателя. Турбинное колесо жестко связано с первичным валом автоматической коробки передач.

Между ними находится реакторное колесо, или статор. Реактор установлен на муфте свободного хода, которая позволяет ему вращаться только в одном направлении. Лопасти реактора имеют особую геометрию, благодаря которой поток жидкости, возвращаемый с турбинного колеса на насосное, изменяет свое направление, тем самым увеличивая крутящий момент на насосном колесе. Этим различаются гидротрансформатор и гидромуфта. В последней реактор отсутствует, и соответственно крутящий момент не увеличивается.

циркуляция жидкости

Принцип работы гидротрансформатора основан на передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии посредством рециркулирующего потока жидкости, без жесткой связи.

Ведущее насосное колесо, соединенное с вращающимся коленчатым валом двигателя, создает поток жидкости, который попадает на лопасти расположенного напротив турбинного колеса. Под воздействием жидкости оно приходит в движение и передает крутящий момент на первичный вал трансмиссии.

С повышением оборотов двигателя увеличивается скорость вращения насосного колеса, что приводит к нарастанию силы потока жидкости, увлекающей за собой турбинное колесо. Кроме того, жидкость, возвращаясь через лопасти реактора, получает дополнительное ускорение.

Поток жидкости трансформируется в зависимости от скорости вращения насосного колеса. В момент выравнивания скоростей турбинного и насосного колес реактор препятствует свободной циркуляции жидкости и начинает вращаться благодаря установленной муфте свободного хода. Все три колеса вращаются вместе, и система начинает работать в режиме гидромуфты, не увеличивая крутящий момент. При увеличении нагрузки на выходном валу скорость турбинного колеса замедляется относительно насосного, реактор блокируется и снова начинает трансформировать поток жидкости.

Преимущества

  1. Плавность движения и троганья с места.
  2. Снижение вибраций и нагрузок на трансмиссию от неравномерности работы двигателя.
  3. Возможность увеличения крутящего момента двигателя.
  4. Отсутствие необходимости обслуживания (замены элементов и т.д.).

Недостатки

  1. Низкий КПД (по причине отсутствия гидравлических потерь и жесткой связи с двигателем).
  2. Плохая динамика автомобиля, связанная с затратами мощности и времени на раскручивание потока жидкости.
  3. Высокая стоимость.

Режим блокировки

гтф с блокировкой

Для того, чтобы справиться с основными недостатками гидротраснформатора (низкий КПД и плохая динамика автомобиля), был разработан механизм блокировки. Принцип его работы схож с классическим сцеплением. Механизм состоит из блокировочной плиты, которая связана с турбинным колесом (а следовательно, с первичным валом КПП) через пружины демпфера крутильных колебаний. Плита на своей поверхности имеет фрикционную накладку. По команде блока управления трансмиссией, плита прижимается накладкой к внутренней поверхности корпуса гидротрансформатора при помощи давления жидкости. Крутящий момент начинает передаваться напрямую от двигателя к коробке передач без участия жидкости. Таким образом достигается снижение потерь и более высокий КПД. Блокировка может быть включена на любой передаче.

Режим проскальзывания

Блокировка гидротрансформатора может также быть неполной и работать в так называемом “режиме проскальзывания”. Блокировочная плита не полностью прижимается к рабочей поверхности, тем самым обеспечивается частичное проскальзывание фрикционной накладки. Крутящий момент предается одновременно через блокировочную плиту и циркулирующую жидкость. Благодаря применению данного режима у автомобиля значительно повышаются динамические качества, но при этом сохраняется плавность движения. Электроника обеспечивает включение муфты блокировки как можно раньше при разгоне, а выключение – максимально позже при понижении скорости.

Однако режим регулируемого проскальзывания имеет существенный недостаток, связанный с истиранием поверхностей фрикционов, которые к тому же подвергаются сильнейшим температурным воздействиям. Продукты износа попадают в масло, ухудшая его рабочие свойства. Режим проскальзывания позволяет сделать гидротрансформатор максимально эффективным, но при этом существенно сокращает срок его службы.

Вариатор с гидротрансформатором — принцип работы, основные неисправности

Конструкция автоматической трансмиссии современных моделей автомобилей нередко включает гидротрансформатор вариатора.

Этот элемент, получивший прозвище «бублика» за характерную торообразную форму, наряду с преимуществами, имеет и недостатки, не исключая выход из строя. Поэтому владельцу нужно знать первые признаки и причины неисправностей, порядок их устранения.

Как гидротрансформатор работает с вариатором — принципы работы

Назначение гидротрансформатора в вариаторе – преобразование вращающего момента, с изменением числа оборотов и передаточного числа. Этот механизм – промежуточное звено между коробкой передач и двигателем, работает в качестве гидравлического редуктора.

Результат действия данного узла – снижение оборотов, при одновременном увеличении мощности и вращающего момента до показателя 2,4.

Конструктивно гидротрансформатор включает два вариаторных шкива – насосное и турбинное колесо, между которыми расположен реактор, уступающий им в размерах. Перечисленные детали установлены в герметичном корпусе, заполненном трансформаторным маслом.

При вращении коленчатого вала, насосное колесо вариатора подает поток смазочной жидкости к турбинному. При обратном прохождении масла через реактор, напор усиливается за счет формы лопастей.

Что такое блокировка

При описанной схеме работы скорость потока жидкости постоянно возрастает, с уравниванием числа оборотов турбинного и насосного колес в гидротрансформаторе вариатора. Когда это происходит, механизм начинает работать как гидромуфта, без преобразования вращающего момента и создания препятствий для свободного тока жидкости.

В связи с нагревом масла на высоких оборотах, большая часть энергии переходит в тепловую, что делает нецелесообразным передачу момента посредством жидкой смазки. Это объясняет применение в гидротрансформаторах вариатора фрикционного сцепления, работающего за счет трения.

Данный принцип получил название блокировки. При ее срабатывании вращение передается от входного вала к выходному, что исключает потери от нагрева жидкости.

Плюсы и минусы работы

Применение гидротрансформатора вариатора системы CVT имеет определенные плюсы и минусы:

Перечисленные недостатки не отменяют достоинств, благодаря которым использование гидротрансформатора в вариаторе – выгодное конструкторское решение, применяемое на дорогих марках автомобилей.

Неисправности гидротрансформатора и его блокировки

Принцип работы гидротрансформатора вариатора предусматривает наличие фрикционных элементов. А это значит, что блокировка, особенно постепенная, приводит к износу данных деталей. В результате масло загрязняется продуктами износа.

Дополнительный фактор поступления загрязнений – клеевая основа, фиксирующая фрикционные накладки.

Как понять, что гидротрансформатор вышел из строя

Выход из строя гидротрансформатора в вариаторе можно определить по характерным признакам неисправности, описанным в таблице.

ПризнакОсобенности
Появление легкого металлического скрежета в момент изменения скоростиПропадает на высоких оборотах. Указывает на разрушение опорных подшипников. Требуется разборка узла и диагностирование состояния деталей
Незначительная вибрация на средней скорости – от 60 до 90 км/ч, возрастающая по мере усугубления проблемыСвязано с загрязнением фильтрующих элементов продуктами износа. Необходима смена масла и фильтров
Нарушение динамики разгонаПроблемы с обгонной муфтой, нуждающейся в замене
Остановка машиныРазрушен шлицевой паз турбинного колеса. Требуется установка нового шлица или полная замена узла
Появление шуршащего звука на холостом ходу двигателяИзнос подшипника между турбинным и насосным колесами
Громкий металлический стук при наборе скоростиДеформация и выпадение лопаток
Отложение мелкой пудры на масляном щупеПовышение содержания загрязнений. Необходимо заменить масло
При холостой работе двигателя возникает запах жженой пластмассыПерегрев гидротрансформатора по причине недостатка смазки из-за неправильной работы системы охлаждения АКПП или других неисправностей. Нужна полная диагностика авто
Остановка двигателя при переключении скоростиНеобходима перепрошивка блока управления двигателем

Для точного определения причин неисправности требуется детальный осмотр вариатора машины специалистами автосервиса.

В этом помогут специалисты из «Центра по ремонту вариаторов №1». Получить дополнительную информацию можно по телефонам: Москва – 8 (495) 161-49-01, Санкт-Петербург — 8 (812) 223-49-01. Принимаем звонки из всех регионов страны.

Муфта блокировки

Муфта блокировки обеспечивает сцепление за счет контакта фрикционных элементов. Трение вызывает износ деталей, с проникновением загрязнений в трансмиссионное масло. Это может стать причиной повреждения подшипников и других узлов, падения давления в системе.

Ранняя блокировка

Основная причина ранней блокировки – изменение состава смазочной жидкости за счет увеличения концентрации продуктов износа. Это нарушает циркуляцию масла в системе, провоцирует выход из строя подшипников, разрушение прокладок и уплотнителей.

«Бублик», убийца АКПП: что ломается в гидротрансформаторах и как их чинят

Гидротрансформатор, он же «бублик» (прозвище пошло от его формы), является непременным атрибутом любого «настоящего автомата». Не обходятся без него и мощные вариаторы, и даже в преселективную АКПП его поставили на некоторых моделях Honda (например на Acura TLX), чтобы обеспечить мягкость движения на малой скорости. И иногда он выходит из строя.

Казалось бы, это чисто гидравлический узел и ломаться там нечему, разве что протечь может… Но нет, современный гидротрансформатор много сложнее в устройстве, чем картинка в старом учебнике и скорее является узлом с ограниченным сроком службы, после чего должен пройти процедуру восстановления. Что же с ним происходит, что у него внутри и как это починить?

Как устроен «бублик»?

Основной задачей гидротрансформатора всегда было преобразование крутящего момента и оборотов: он работает как гидравлический редуктор, который умеет снижать обороты и повышать крутящий момент с коэффициентом трансформации до 2.4. Основана его работа на передаче энергии через поток жидкости — в данном случае трансмиссионного масла, которое мы все знаем как ATF (automatic transmission fluid).

Depositphotos_65117143_original.jpg

Коленчатый вал мотора связан с насосным колесом, которое разгоняет жидкость и отправляет ее на турбинное колесо. Турбинное колесо в свою очередь связано с коробкой передач. Жидкость раскручивает турбинное колесо и отправляется обратно на насосное. Но перед этим она попадает на лопатки направляющего аппарата, выполненного в виде колеса-реактора, которые ускоряют поток жидкости и направляют его в сторону вращения.

Таким образом поток жидкости ускоряется до тех пор, пока скорости вращения насосного и турбинного колес не выравниваются, и тогда гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, при котором преобразования крутящего момента не происходит, а направляющий аппарат начинает свободно вращаться, не мешая току жидкости.

Чем больше разница скоростей вращения турбинного и насосного колес, тем больше ускоряется ток жидкости, но при этом она начинается нагреваться, а КПД гидротрансформатора падает — больше энергии уходит в нагрев. Когда же скорости вращения колес выравниваются, то в передаче момента через жидкость с большими потерями смысла нет.

Поэтому со временем в гидротрансформаторы стали внедрять элементы обычного фрикционного сцепления, основанного на трении. Называется это блокировкой гидротрансформатора. Суть блокировки — в соединении входного и выходного валов, чтобы передавать момент напрямую. Без нее старые машины с АКПП, как говорится, «не ехали».

На самых старых конструкциях блокировка срабатывала автоматически, за счет давления рабочей жидкости, но с появлением АКПП с электронным управлением функция стала управляться отдельным клапаном. Говорить же о способах реализации блокировки нужно в отдельной статье, потому что их великое множество. Но смысл один — соединять валы и временно исключать из цепочки передачи крутящего момента трансмиссионное масло.

А вскоре на фрикционы блокировки возложили задачи, сходные с задачами обычного сцепления механической КПП — при разгоне они немного смыкались, пробуксовывая и помогая передавать крутящий момент, а сама блокировка стала срабатывать очень рано, чтобы уменьшить потери в гидротрансформаторе. Собственно, современные гидромеханические «автоматы» уже нельзя назвать классическими — это уже некий гибрид.

Depositphotos_1660495_original.jpg

И чем мощнее становились двигатели, тем сильнее нагревалась жидкость в ГТД, тем сложнее было обеспечить его охлаждение, и тем больше работы по передаче крутящего момента старались переложить на сцепление блокировки.

Что ломается в гидротрансформаторе?

Раз есть сцепление внутри «бублика», значит, оно изнашивается — вечных фрикционных пар не бывает. К тому же продукты их износа загрязняют внутренности ГТД, поток горячей жидкости с абразивом «выедает» металл лопаток и других внутренних частей. Также потихоньку стареют, выходят из строя от перегрева или просто разрушаются уплотнения-сальники, а иногда выходят из строя подшипники или даже ломаются лопасти турбинных колес.

Продукты износа фрикционной накладки попадают и в саму АКПП, ведь охлаждение ГТД идет прокачкой масла через насос коробки и общий теплообменник. А в гидроблоке АКПП (о нем нужно рассказывать отдельно) есть еще много разных мест, где грязь может что-то забить или жидкость может проточить лишние отверстия, повредить соленоидные клапаны, замкнуть проводники…

В общем, со временем ГТД становится основным источником «грязи» в АКПП, которая обязательно выведет ее из строя. У некоторых АКПП проблема осложняется тем, что материал накладок «приклеен» к основе, и по мере износа в жидкость начинают попадать клеющие вещества, ускоряя процессы загрязнения в разы.

Таким образом, поживший «бублик» нужно менять или ремонтировать, пока он не сломал всю коробку передач. К слову, старые АКПП, у которых блокировка срабатывала редко, только на высших передачах или ее не имелось вовсе, имеют заметно большие интервал замены масла и ресурс.

Наиболее печальный случай

К чему это приводит, можно увидеть на примере широко распространенной 5-ступенчатой АКПП Mercedes 722.6. Она ставилась на несколько десятков моделей Mercedes-Benz, Jaguar, Chrysler, Dodge, Jeep и SsangYong c 1996 года и ставится по сей день.

В этой коробке передач гидротрансформатор блокируется на всех передачах, и специальный клапан регулирует его прижатие. Даже при плавном разгоне включается частичная блокировка, а при резком блокировка включается почти сразу. Машина получается экономичной и динамичной.

Гидротрансформатор: его устройство и работа

Появившись очень давно, гидротрансформатор претерпевал множественные изменения и доработки. Сегодня данное устройство считается наиболее эффективным способом передачи крутящего момента, поэтому и применяется он в большинстве сфер машиностроения. Благодаря гидротрансформатору управлять транспортным средством стало гораздо легче и комфортнее. Отпала необходимость пользоваться педалью сцепления и это при том, что его устройство и принцип работы очень просты.

Гидротрансформатор: его устройство и работа

Устройство и принцип работы гидротрансформатора

Данный механизм представляет собой закрытую камеру тороидальной формы. Внутри устройства размещены соосно друг к другу насосное, турбинное и реакторное колеса. Заполнен гидротрансформатор заполнен циркулирующей жидкостью. В корпусе устройства насосное колесо жестко соединено с коленчатым валом. То есть оно вращается вместе с оборотами мотора. Турбинное колесо связано в свою очередь с первичным валом автоматической коробки передач. А между ними уже располагается реактороное колесо. На муфте свободного хода установлен реактор. Она позволяет реактору вращаться в одном направлении. Благодаря особой форме лопастей реактора, поток жидкости может изменять свое направление. За счет чего и увеличивается крутящий момент на насосном колесе. В этом и заключается принциальное отличие между гидротрансформатором и гидромуфтой. В последней из-за отсутствия реактора крутящий момент не увеличивается.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора

Работа устройства основана на передаче крутящего момента от мотора к трансмиссии. Происходит это за счет рециркулирующего потока жидкости без жесткой связи. Ведущее насосное колесо создает поток жидкости. Он после попадает на лопасти турбинного колеса. Жидкость воздействует на него в результате чего оно приводится в движение и начинает передавать крутящий момент на первичный вал. Как только происходит повышение оборотов, происходит увеличение скорости вращения насосного колеса. Это приводит к нарастанию силы потока жидкости, которая и увлекает за собой турбинное колесо. Поток жидкости трансформируется в зависимости от скорости вращения насосного колеса. В момент выравнивания скоростей турбинного и насосного колес реактор препятствует свободной циркуляции жидкости и начинает вращаться благодаря установленной муфте свободного хода. Все три колеса вращаются вместе, и система начинает работать в режиме гидромуфты, не увеличивая крутящий момент. При увеличении нагрузки на выходном валу скорость турбинного колеса замедляется относительно насосного, реактор блокируется и снова начинает трансформировать поток жидкости.

Преимущества и недостатки гидротрансформатора

К преимуществам такого устройства можно отнести то, что оно обеспечивает плавность движения и старта транспорта с места. За счет гидротрансформатора снижаются вибрации и нагрузки на трансмиссию. Он позволяет увеличить крутящий момент двигателя и при этом не требует к себе обслуживания. К минусам устройства можно отнести то, что оно имеет низкий КПД, плохую динамику и высокую стоимость.

Подробнее о гидротрансформаторе будет рассказано в этом видеоматериале:

Читайте также  Стук в двигателе 3sfe
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector