§ 4. Гидромеханические трансмиссии

Трансмиссия трактора (автомобиля) с механической и гидравли- ческой передачей называется гидромеханической. Она является бессту- пенчатой, так как обеспечивает бесступенчатое изменение передаточ- ного числа.

Гидравлическая передача представляет собой гидродинамический преобразователь крутящего момента (гидротрансформатор), в котором преобразование крутящего момента осуществляется кинетической энергией жидкости, циркулирующей в замкнутом контуре.

Рис. 208. Гидротрансформатор трактора Т-330:

/ — корпус; 2 — зубчатая муфта; 3 — насос; 4 — турбина; 5. 8, 15 — шариковые подшипники; 6, 14 — фланцы насосного колеса; 7 — роликовый подшипник; 9 — фланец карданной передачи; 10 — уп- латнительные кольца; 11 — лабнриит; 12 — насос подпитки; 13 — картер; 16 — втулка; 17 — ось реактора; 18— муфта свободного хода; 19 — хвостовик; 20 — вал; 21— реактор; 22 — маховик.

19 А. М. Гуревич, Е. М.. Сорокин 289

Гидротрансформатор (ГТР) на примере трактора Т-330 размеща- ется в корпусе 1 (рис. 208), прикрепленном к кожуху маховика 22 дви- гателя, и состоит из трех основных частей: колес насоса 3 турбины 4, реактора 21 с лопатками, роликовой муфты свободного хода 18. Фла- нец 14 насосного колеса прикреплен болтами к хвостовику 19, поме- щенному свободно во втулке 16. Зубчатая муфта 2 соединяет насос с маховиком. Опорами насоса впереди служит втулка 16, прикрепленная к маховику^ сзади — роликовый подшипник 7, установленный внутрен- ней обоймой на неподвижной оси реактора 17, а внешней во фланце 6

насосного колеса. Турбина 4 помещена внутри замкнутого объема на- соса на шариковых подшипниках 15 и 8. На заднем конце вала 20 тур- бины закреплен фланец 9 карданной передачи, соединяющий ГТР со ступенчатой коробкой передач.

Реактор 21 установлен в шариковых подшипниках 5 на неподвиж- ной оси 17 и связан с ней через роликовую муфту свободного хода 18.

Проходы между лопатками насоса, турбины и реактора образуют заполненную рабочей жидкостью полость, называемую кругом цирку- ляции.

Для обеспечения нормального состояния рабочей жидкости слу- жит система подпитки и охлаждения, включающая насос подпитки 12, картер 13 с заборником, систему каналов и масловоздушный радиатор (на рисунке не показан). Рабочая жидкость подается в ГТР под давле- нием по каналу а и отводится из него по каналу б оси реактора в ра- диатор. Уплотнительное кольцо 10 препятствует утечке жидкости из круга циркуляции, лабиринт 11 и маслосгонная резьба на фланце 9 пре- дупреждают утечку жидкости из корпуса 1.

В ГТР размеры колес и формы лопаток насоса, турбины и реакто- ра подобраны так, чтобы частота вращения ведомого вала 20 турбины в рабочем диапазоне была меньше, а крутящий момент на этом валу больше, чем на валу двигателя.

При вращении насоса в режиме преобразования крутящего момен- та рабочая жидкость под действием центробежной силы перемещается вдоль его лопаток и, попав на лопатки турбины, приводит ее во враще- ние. Из турбины жидкость попадает на лопатки реактора. Реактор неподвижен — его вращению противодействуют ролики муфты свобод- ного хода 18. В реакторе вращательное движение жидкости меняет свое направление на противоположное и передает насосу крутящий мо- мент, дополнительный к крутящему моменту двигателя. Этим воздей- ствием реактора на поток жидкости достигается преобразующее дейст- вие ГТР, и крутящий момент на валу 20 турбины возрастает, достигая суммы моментов насоса и реактора. При малых нагрузках момент со- противления вращению турбины снижается, а частота вращения воз- растает. Жидкость поступает на лопатки реактора под измененным уг- лом, и создаваемый им момент уменьшается, а следовательно, снижа- ются моменты на валах насоса и турбины. Когда падение нагрузки достигнет определенного предела, выходящий из турбины поток жидко- сти будет действовать на лопатки реактора в направлении вращения насоса и турбины, поэтому ролики муфты свободного хода расклинива- ются, и реактор начинает свободно вращаться на подшипниках 5: ГТР переходит на режим работы гидромуфты.

Рассмотренный ГТР является трехколесным, одноступенчатым, так как имеет три колеса и одну турбину (одну ступень). Он называ- ется комплексным. так как может выполнять |ie только основную функцию преобразователя крутящего момента, но и работать в качест- ве гидромуфты. Для более высокого преобразования крутящего момен- та на автомобилях применяют двух- и трехступенчатые ГТР с двумя или тремя турбинами.

Конструкция турбины влияет на основные параметры ГТР. В одно- ступенчатых ГТР различают турбины центробежного, осевого и цент- ростремительного типа. Последняя использована в рассмотренном ГТР. Центростремительные турбины превосходят осевые и центробеж- ные по к. п. д., но несколько уступают им по преобразующим свой- ствам.

Преобразование крутящего момента ГТР оценивается коэффици- ентом трансформации, который представляет отношение крутящего момента турбины к крутящему моменту насоса.

Передаточное отношение ГТР определяется как отношение часто-

ты вращения вала турбины к частоте вращения вала насоса. Возника- ющие при работе гидротрансформатора гидравлические потери оцениваются к. п. д., равным отношению мощности на валу турбины к мощности на валу на- соса.

По характеру взаимодействия ГТР с двигателем различают непрозрачные и прозрачные ГТР. У непрозрачного ГТР изменение нагрузки на валу 20 турбины не влияет на изменение нагрузки насоса, а следовательно, на режим работы дви- гателя. В прозрачном ГТР (легковые ав- томобили) имеет место взаимное влияние нагрузки турбины на на- грузку насоса и, следовательно, работу двигателя.

График к. п. д. и коэффициента трансформации (k_rT) в зависимо- сти от передаточных отношений называется характеристикой гидро- трансформатора (рис. 209). Из характеристики видно, что прн возрос- шем сопротивлении движению скорость машины снижается, обороты турбины падают. Наибольшего значения k_TT достигает при заторможен- ной турбине (точка Б). Точка А кривой r\n=f(in) дает максимальное значение к. п. д. гидротрансформатора (0,85—0,88). Оптимальные зна- чения к. п. д. лежат в узком интервале передаточных отношений. Для полного и экономичного использования мощности двигателя гидро- трансформатор при работе с низким к. п. д. переводится на режим гид- ромуфты или блокируется, участвуя только в передаче крутящего мо- мента. На характеристике переход гидротрансформатора в режим гид- ромуфты соответствует точкам В и В'.