Кпд гидротрансформатора – Интернет-магазин автозапчастей – Москва, Смирновская, 25.

Содержание

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРЫ — Июль 1958 года

Зарулем
  • Онлайн
    • Архив
    • Форум
    • Wiki
    • Купи авто
    • Реклама
  • Издания
    • Журнал “За рулем”
    • Газета “За рулем – Регион”
    • Журнал “Купи авто”
    • Журнал “Мото”
    • Журнал “Рейс”
    • Книги, Каталоги
    • Подписка
  • Товары и услуги
    • Интернет магазин
    • Товары ЗР
    • Реклама
    • Турбюро
  • Реклама
  • Подписка
  • Архив
  • Форум
  • Wiki
  • Купи авто
  • Войти
  • Анонсы
  • Издания
    • За рулем
    • Газета «За рулем — Регион»
    • Купи авто
    • Мото
    • Рейс
  • За рулем
  • Газета «За рулем — Регион»
  • Купи авто
  • Мото
  • Рейс
  • Книги и каталоги
    • Новинки
    • Популярная литература
    • Техническая литература
  • Марки и модели
    • Все марки
    • Acura
    • Alfa Romeo
    • Alpina
    • Aston Martin
    • Audi
    • BAW
    • Bentley
    • BMW
    • Brilliance
    • Bristol
    • Bugatti
    • Buick
    • BYD
    • Cadillac
    • Caterham
    • Changan
    • Chery
    • Chevrolet
    • Chrysler
    • Citroen
    • Cord
    • Dacia
    • Daewoo
    • Daihatsu
    • Delahaye
    • Derways
    • DFM
    • Dodge
    • Eriba moving
    • FAW
    • FBS
    • Ferrari
    • FIAT
    • Fisker
    • Ford
    • Freightliner
    • Geely
    • GMC
    • Great Wall
    • Grinnall
    • Gumpert
    • Hafei
    • Haima
    • Hino
    • Honda
    • Horch
    • Hummer
    • Hymer
    • Hyundai
    • Infiniti
    • International
    • Iran Khodro
    • Isuzu
    • Iveco
    • JAC
    • Jaguar
    • Jeep
    • Jinbei
    • Kamaz
    • KIA
    • Lamborghini
    • Lancia
    • Land Rover
    • LDV
    • Lexus
    • Lifan
    • Ligier
    • Lincoln
    • Lotus
    • Luxgen
    • Mahindra
    • Man
    • Maserati
    • Maybach
    • Mazda
    • Mercedes-Benz
    • Mercury
    • MG
    • Mini
    • Mitsubishi
    • Morgan
    • Nash Ambassador
    • Nissan
    • Noble
    • Opel
    • ORCA
    • Pagani
    • Pegaso
    • Perodua
    • Peugeot
    • Piaggio
    • Pininfarina
    • Polaris
    • Pontiac
    • Porsche
    • Proton
    • Renault
    • Rolls-Royce
    • Rover
    • SAAB
    • Saleen
    • Samsung
    • Saturn
    • Scania
    • Scion
    • SEAT
    • Setra
    • Shuanghuan
    • Skoda
    • Smart
    • Spyker
    • Ssang Yong
    • Steyr
    • Strathcarron
    • Studebaker
    • Subaru
    • Suzuki
    • TATA
    • Tianma
    • Tianye
    • Toyota
    • Tucker
    • Venturi
    • Volkswagen
    • Volvo
    • Vortex
    • Westfield
    • Willys
    • Xin Kai
    • YAMAHA
    • Zxauto
    • Богдан
    • ВАЗ
    • Валдай
    • ВИС
    • Волжанин
    • ГАЗ
    • ГолАЗ
    • ё-мобиль
    • ЗАЗ
    • ЗИЛ
    • ЗИС
    • ЗМЗ
    • ИЖ
    • КАВЗ
    • Комбат
    • КРАЗ
    • ЛиАЗ
    • МАЗ
    • Москвич
    • ОКА
    • ПАЗ
    • РОАЗ
    • Сталкер
    • ТагАЗ
    • Тигр
    • УАЗ
    • Урал
  • Поиск
Зарулем
  • Анонсы
  • За рулем
  • Газета «За рулем — Регион»
  • Купи авто
  • Мото
  • Рейс
  • Книги и каталоги
  • Марки и модели
  • Поиск
ЗР 1958
  • ЗР 2019
  • ЗР 2018
  • ЗР 2017
  • ЗР 2016
  • ЗР 2015
  • ЗР 2014
  • ЗР 2013
  • ЗР 2012
  • ЗР 2011
  • ЗР 2010
  • ЗР 2009
  • ЗР 2008
  • ЗР 2007
  • ЗР 2006
  • ЗР 2005
  • ЗР 2004
  • ЗР 2003
  • ЗР 2002
  • ЗР 2001
  • ЗР 2000
  • ЗР 1999
  • ЗР 1998
  • ЗР 1997
  • ЗР 1996
  • ЗР 1995
  • ЗР 1994
  • ЗР 1993
  • ЗР 1992
  • ЗР 1991
  • ЗР 1990
  • ЗР 1989
  • ЗР 1988
  • ЗР 1987
  • ЗР 1986
  • ЗР 1985
  • ЗР 1984
  • ЗР 1983
  • ЗР 1982
  • ЗР 1981
  • ЗР 1980
  • ЗР 1979
  • ЗР 1978
  • ЗР 1977
  • ЗР 1976
  • ЗР 1975
  • ЗР 1974
  • ЗР 1973
  • ЗР 1972
  • ЗР 1971
  • ЗР 1970
  • ЗР 1969
  • ЗР 1968
  • ЗР 1967
  • ЗР 1966
  • ЗР 1965
  • ЗР 1964
  • ЗР 1963
  • ЗР 1962
  • ЗР 1961
  • ЗР 1960
  • ЗР 1959
  • ЗР 1958
  • ЗР 1957
  • ЗР 1956
  • ЗР 1955
  • ЗР 1954
  • ЗР 1953
  • ЗР 1952
  • ЗР 1951
  • ЗР 1950
  • ЗР 1949
  • ЗР 1948
  • ЗР 1947
  • ЗР 1946
  • ЗР 1945
  • ЗР 1944
  • ЗР 1943
  • ЗР 1942
  • ЗР 1941
  • ЗР 1940
  • ЗР 1939
  • ЗР 1938
  • ЗР 1937
  • ЗР 1936
  • ЗР 1935
  • ЗР 1934
  • ЗР 1933
  • ЗР 1932
  • ЗР 1931
  • ЗР 1930
  • ЗР 1929
  • ЗР 1928
№7
  • №1
  • №2
  • №3
  • №4
  • №5
  • №6
  • №7
  • №8
  • №9
  • №10
  • №11
  • №12
АВТОМОБИЛЬНЫЕ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРЫ
  • К обзору номера
  • 0 — КТО ВИНОВАТ?
  • 0 — В ЧЕСТЬ СПАРТАКИАДЫ
  • 0 — У ЧЕРНОГО МОРЯ

www.zr.ru

Гидромеханическая коробкая передач: устройство и прицип работы

Гидромеханическая коробка передач (ГМП) — это трансмиссия высокой проходимости с автоматическим управлением. ГМП поддерживает необходимую скорость автомобиля в разных режимах движения, упрощая процесс вождения. Подобные коробки используют в легковых автомобилях, грузовиках, автобусах, в тяжёлой технике мощностью до 1000 л. с. Гидромеханические коробки передач производят компании ZF, Borg Warner, Aisin, Mercedes-Benz, Voith, Honda, Allison, Caterpillar, Komatsu, БелАЗ и др.

Устройство гидромеханической коробки передач

Роль АКПП с гидромеханическим управлением

Что будет, если двигатель соединить напрямую с колёсами: машина лениво начнёт движение и поедет с максимальной скоростью 20 км/ч. По законам физики сила, которую должны преодолеть колёса равна F=ma+Fтр , где m — масса автомобиля, Fтр — сила трения с поверхностью земли. Двигатель достигнет максимальной мощности при оборотах 5000 — 6000 об/мин, но в таком режиме работы ресурс агрегата быстро иссякнет.

Гидромеханическая коробка ZF9HP

Чтобы мгновенно стартовать после нажатия педали газа, и защитить двигатель от перегрузки, в машине установлена трансмиссия. Она также способна изменять крутящий момент, ускоряя или замедляя автомобиль. Этот узел трансмиссии называется коробка переключения передач — КПП.

По типу переключения скоростей различают механические и автоматические КПП:

  • механикой полностью управляет водитель, выжимая педаль сцепления и переводя рычаг для изменения скорости;
  • в автоматах работает гидромеханическая передача с минимальным участием водителя.

Гидромеханическое управление облегчает и упрощает работу водителя, снимая часть «обязанностей». Плавность и бесшумность АКПП повышает комфорт вождения при трогании и разгоне. Также ГМП защищает двигатель и коробку от динамических нагрузок, которые может создать водитель, постоянно «выжимая» газ.

Основные элементы гидромеханической коробки передач:

  • гидротрансформатор;
  • масляный насос;
  • коробка передач;
  • система управления.

Функции гидротрансформатора

Гидромеханическая коробка передач работает за счёт движения жидкости, которую качает масляный насос. Главный «потребитель» масла — гидротрансформатор (ГДТ). ГДТ преобразует и передаёт крутящий момент от коленчатого вала в трансмиссию через работу жидкости.

Функции гидротрансформатора

Конструктивно ГДТ представляет собой набор лопастных колёс, «запертых» в герметичной камере в форме бублика:

  • насосное колесо приварено к чаше корпуса и соединено с коленвалом;
  • турбина через ступицу насажена на вал трансмиссии, и механически не связана с насосным колесом;
  • реакторное колесо установлено между турбиной и насосом. Предназначено для усиления крутящего момента.

Гидромеханическая коробка передач начинает работать с запуском двигателя: включается масляный насос и насосное колесо. На лопасти колеса попадает жидкость и раскручивается вокруг оси ГДТ. Под действием центробежной силы масло отбрасывается на лопасти турбины, проходит через реактор и возвращается к насосному колесу. Под давлением потока лопатки турбины начинают вращаться, передавая крутящий момент по валу в коробку передач.

Чем выше обороты двигателя, тем быстрее вращаются колёса ГДТ, а крутящий момент снижается. Без реактора «бублик» работал бы только в режиме гидромуфты, передавая вращение без трансформирования. В момент, когда скорости насоса и турбины выравниваются, реактор начинает свободно вращаться, усиливая давление жидкости, попадающей на лопасти насоса.

Большая часть энергии двигателя уходит на перемещение и нагрев масла в ГДТ. В результате снижается общий КПД, и растёт расход топлива. Для устранения этого недостатка в «бублик» устанавливают муфту блокировки с фрикционной накладкой. При включении муфты двигатель и трансмиссия жёстко сцепляются, и передача момента происходит без потерь.

Муфта блокировки гидротрансформатора

Передаточное число гидротрансформатора достигает максимально 2,5 — 3, что не достаточно для устойчивой работы двигателя в разных режимах движения машины. Нет возможности включить задний ход, поскольку колёса ГДТ вращаются только в одном направлении. Для компенсации этих недостатков гидромеханическая коробка передач оснащена дополнительным узлом.

Конструкция гидромеханики

В ГМП применяют простые ступенчатые или планетарные механизмы с электронным управлением. Принцип работы гидромеханической коробки передач в обоих вариантах заключается в изменении скорости вращения выходного вала за счёт различных передаточных чисел зубчатых передач.

Как работает вальная кпп

Устройство гидромеханической коробки передач вального типа похоже на механическую КПП. Преобразование крутящего момента происходит ступенчато через включение и отключение зубчатых передач, расположенных на параллельных валах. Количество и размер шестерённых пар соответствует определённому передаточному числу.

Первичный, входной вал, получает крутящий момент от гидротрансформатора. Через пару постоянно сцепленных шестерней мощность передаётся на вторичный вал, а затем на колёса. Для получения прямой передачи, в конструкцию добавляют промежуточный вал, а первичный и вторичный валы располагают на одной оси.

Для расширения диапазона скоростей применяются многовальные конструкции с 4 и более валами. Работа коробки при этом усложняется, увеличиваются габариты и масса. Подобные ГМП встречаются на грузовиках-тягачах.

Гидромеханическая коробка MGPA

Зубчатыми передачами управляют фрикционные многодисковые муфты. Муфта становится тормозом, когда соединяется с корпусом ГМП. Для включения блокировки масляный насос подает гидравлическое давление на фрикционы. Благодаря фрикционам скорость переключается плавно, а использование гидропривода ускоряет торможение.

Гидромеханические коробки передач вального типа плохо справляются с растущей тягой от повышения грузоподъёмности транспорта, с ужесточением требований по топливной экономичности. Рост параметров значительно увеличивает массу и габариты конструкции. По этим причинам вальные КПП заменяют на планетарные передачи.

Как работает планетарная кпп

Инженеры предпочитают устанавливать в гидромеханическую КПП планетарный механизм вместо ступенчатой конструкции по следующим причинам:

  • компактные размеры;
  • плавная и быстра работа;
  • нет разрыва в передаче мощности при переключении передач;
  • большое количество передаточных чисел за счёт использования многорядных конструкций.

Гидромеханическая коробка с планетарным механизмом

Простая планетарная передача состоит из центральных шестерней: с внутренними зубьями — короны, с внешними зубьями — солнца. Между ними обкатываются зубчатые колёса сателлиты, оси которых закреплены на раме-водиле. В зависимости от конструкции водило соединено с выходным валом или коронной шестерней.

Устройство планетарной коробки определяет её принцип действия. Чтобы изменить крутящий момент гидротрансформатора, один из элементов планетарной передачи вращают, а другой элемент затормаживают. Третий элемент становится ведомым, а его скорость определяется числом зубьев всех шестерней.

 

Для получения прямой передачи водило и солнечную шестерню жёстко соединяют. Корона не может проворачиваться относительно закреплённой системы, поэтому механизм вращается как единый узел. Передаточное число в этом случае равно 1.

Чтобы получить задний ход, центральные шестерни вращают в одну сторону. Для этого останавливают сателлиты, блокируя водило.

В качестве тормозов планетарной коробки передач используют тормозные ленты или фрикционные диски. Блокировочные элементы работают в автоматическом режиме по сигналу электроники.

Электронная часть гидромеханической акпп

В гидромеханическом автомате отсутствует сцепление, поэтому каждая ступень коробки снабжена элементом переключения. Работу элементов контролирует электронный блок ЭБУ, связанный с блоком управления двигателем. Во время переключения передач автоматически регулируется частота вращения мотора, что помогает достичь оптимальных рабочих характеристик агрегата.

Электронная часть гидромеханической АКПП

Система электронного управления гидромеханической коробки передач разбита на подсистемы:

  • измерительную — для сбора параметров с датчиков давления, температуры и т.д.;
  • функциональную — для управления маслонасосом, регуляторами давления и т.д.;
  • управляющую — для выдачи сигнальных импульсов.

Для автоматизации управления помимо ЭБУ в систему входят электроклапаны, датчики, усилители, регуляторы, корректирующие элементы и т.д. Электроклапаны — соленоиды, расположены в гидроблоке, и по сигналу ЭБУ открывают канал гидроплиты для прохода жидкости к фрикционам, гидротрансформатору и другим узлам.

Электронная часть гидромеханической АКПП

В зависимости от положения селектора ЭБУ действует по программному алгоритму, заложенному в память:

  • при плавном разгоне дроссельная заслонка двигателя открывается медленно. Компьютер отслеживает степень открытия заслонки и посылает импульсы узлам гидромеханической коробки передач для увеличения скорости. При достижении первой передачи (20 км/ч), коробка переходит на вторую скорость. Такой режим движения называется «экономичным»;
  • при агрессивном разгоне ЭБУ работает в «спортивном» режиме. Каждая последующая передача включаются после того, как двигатель максимально раскрутится. Если водитель отпустит педаль газа, обороты упадут не сразу. В этом режиме мотор развивает максимальную мощность, увеличивается расход топлива и снижается ресурс АКПП.

«Умное» управление проводит самодиагностику для корректирования работы ГМП. Например, если масло в коробке грязное, то в системе падает давление. Для защиты узлов ЭБУ может блокировать переключение передач, перераспределять нагрузку между электроклапанами, запретить включение гидротрансформатора. Неисправности и сбои в коробке компьютер записывает в виде кодов.

Электронная часть АКПП

Компьютер умеет адаптироваться, выбирая подходящий режим под стиль вождения, динамику разгона и манеру торможения. Адаптация снижает износ коробки за счёт снижения числа переключений. При этом повышается комфорт водителя и безопасность движения.

Сильные и слабые стороны гидромеханики

Гидромеханическая коробка передач привлекает водителей простым управлением, плавностью переключения, низкой ценой по сравнению с вариаторами или DSG. И это ещё не все достоинства.

Сильные стороны Слабые стороны
 Высокая безопасность движения, поскольку водитель больше концентрируется на дороге.

 

Дорогой ремонт из-за сложной конструкции и количества электроники.
Лёгкая и быстрая обучаемость вождения для новичков. Высокий расход и стоимость оригинального масла .
Защита двигателя от перегрузок, за счёт автоматического переключения скоростей и адаптации к стилю вождения. При долгих и частых пробуксовках масло в коробке перегревается, поэтому нужно избегать движения по грязи.
КПД гидротрансформатора достигает 97% при включении муфты блокировки. Фрикционы истираются, загрязняя и перегревая трансмиссионную жидкость.
За счёт использования реактора момент на турбинном колесе ГДТ приумножает крутящий момент двигателя. Это повышает ресурс и проходимость автомобиля. В мороз гидромеханику нужно долго прогревать, чтобы масло пришло в рабочее состояние.
Гидромеханическая коробка передач

имеет возможность автоматизации каждого узла, что делает трансмиссию перспективной.

Автоматизация ГМП не позволяет водителю полностью «прочувствовать» управление автомобилем.

Гидромеханическая коробка передач будет работать безотказно долгие годы при регулярном техобслуживании и соблюдении условий эксплуатации.

Перспективы использования гидромеханической коробки передач

Гидромеханическая коробка  передач постоянно совершенствуется:

  • растёт число ступеней: ZF поставляет 9-ступенчатую ZF9НР для легковых автомобилей, Caterpillar устанавливает в спецтехнику 7-ступенчатые ГМП;
  • меняются кинематические схемы;
  • отрабатываются новые алгоритмы электронного управления;
  • снижается расход топлива и выбросов;
  • повышается скорость и плавность работы.

Большую перспективу имеет гидромеханическая коробка передач с планетарным механизмом. Трансмиссия подходит для маломощных и сверхмощных двигателей за счёт добавления новых планетарных рядов и варьирования передаточными числами. Новые технические решения повышают экономичность автомобиля. Добавление ступеней устраняет «провалы» в переключении скоростей, достигая максимальной плавности.

Производители выпускают ГМП разных типоразмеров для мощности двигателя от 50 до 1500 кВт. С ростом грузоподъёмности спецтехники увеличивается КПД и тяговые характеристики трансмиссии.

Развитие интеллектуальных автоматизированных систем управления и диагностики направлено на повышение эффективности автомобиля и обеспечения безопасности водителя. Гидромеханическая коробка передач приспособлена к автоматизации, что открывает большие возможности для расширения функциональности механизмов и систем.

Перспективы гидромеханической коробки передач

Заключение

Гидромеханическая трансмиссия в автомобилях используется с 1940-х годов, а переход на электронное управление начался в 1980-х. С тех пор АКПП стала более функциональной, плавной, надёжной. Удачная конструкция позволяет совершенствовать систему управления и повышать технические характеристики, а значит расширять сферу применения гидромеханических коробок передач.

akppoff.ru

Мифы и легенды об АКПП: развенчиваем популярные заблуждения

 На дворе уже 21 век, а старая добрая АКПП все еще окружена мифами. Кроме того, эти мифы плодятся с невероятной скоростью. Наверное, это связано с тем, что автомобили c «автоматом» у нас набирают популярность, и многие водители впервые сталкиваются с этим агрегатом. 

В статье мы будем развенчивать мифы, а если Вам, дорогой читатель, статья понравится, напишем про легенды. Про то, что когда-то было актуальным или актуально до сих пор. Обращаем внимание, что под аббревиатурой «АКПП» мы имеем ввиду автоматическую коробку с гидротрансформатором и планетарными передачами, она же — гидромеханическая, то есть «классическая» АКПП.

Мы, пожалуй, не будем останавливаться подробно на устройстве типичной АКПП, благо совсем недавно писал исчерпывающую статью о гидротрансформаторе и чуть ранее – о проблемах электрики.

Миф 1. Масляное голодание

Почему-то распространено мнение, что масляный насос АКПП приводится в действие от турбины (выхода) гидротрансформатора. На самом деле, привод насоса соединен с корпусом гидространсформатора, то есть, фактически, с маховиком двигателя, поэтому насос будет нагнетать давление в систему сразу после того, как мотор начинает вращаться, и масло будет прокачиваться в системе при любом режиме работы коробки. Поэтому масляного голодания в исправной коробке не бывает ни в каких режимах.

12.jpg

Миф 2. Ужасная N

Наверное, назначение нейтральной передачи АКПП и вред от ее использования — второй по обсуждению вопрос на форумах после прогрева АКПП и использования стояночного тормоза. Мнения разделяются от «Всегда включать нейтраль при остановке» до «Нейтральная передача нужна только для буксировки автомобиля и ее включение приведет к масляному голоданию». К сожалению, миф о вредности госпожи N становится все более популярным. Думаю, ноги его растут из мифа 1. В реальности нейтраль — достаточно полезная штуковина. Неспроста селектор АКПП позволяет переключать режимы D и N без нажатия блокировочной кнопки.

Что происходит, когда выбран режим D и нажата педаль тормоза? АКПП выбирает первую передачу, к колесам прикладывается крутящий момент, но тормоза не дают сдвинуться с места. При этом турбина гидротрансформатора остается неподвижной, а вся энергия двигателя преобразуется в гидротрансформаторе в тепловую. По сути, мотор мешает масло. Но на эту работу требуется затратить энергию, чтобы двигатель поддерживал частоту вращения холостого хода, электронный блок управления увеличивает подачу воздуха и топлива. При включенной нейтральной передаче механическая связь между выходом коробки и турбиной гидротрансформатора разорвана. Частота вращения выхода гидротрансформатора практически равна частоте вращения двигателя. Нагрузка на двигатель минимальна. Для поддержания режима холостого хода требуется меньше топлива. Уменьшается нагрев двигателя и АКПП. Сплошные плюсы в выборе режима N при остановке более чем на 30 секунд, особенно жарким днем в глухой пробке или долгом красном светофоре. Если я еще не убедил «нейтралефобов», приведу еще пару доказательств. Начнем с того, что режим паркинга отличается от нейтрали только тем, что заблокирован выходной вал АКПП. А режим «P» ни у кого не вызывает опасения. В том, что экономия топлива и уменьшение нагрева реальны, можно убедиться на относительно старых машинах с бензиновым двигателем. Если, удерживая педаль тормоза, перевести коробку из D в режим N, то будет заметно, что педаль немножко проваливается. Связано это с тем, что блок управления двигателя уменьшает подачу топлива и воздуха. Разряжение во впускном коллекторе, а, значит, и в вакуумном усилителе возрастает, усилитель сильнее давит на главный тормозной цилиндр, а на педали усилие уменьшается. Тот же эффект иногда бывает при отключении кондиционера. Все по той же причине. Контроллер уменьшает подачу топливно-воздушной смеси.

Если у Вас есть маршрутный компьютер, который определяет мгновенный расход топлива, Вы можете сравнить значения расхода в положениях селектора «P», «N» и «D». Прикинув время простоя, легко посчитать, сколько топлива можно сэкономить, выбрав нейтраль, к тому же современные электронные «мозги» без Вашего ведома могут выбрать нейтральную передачу, а Вы об этом даже не узнаете, поймете только по небольшой задержке начала движения после отпускания педали тормоза. Надеюсь, я развеял страхи перед нейтралью. Последний момент: не стоит ехать накатом без включенной передачи, но не из-за пресловутого масляного голодания – его-то как раз не будет. Просто по соображениям безопасности – не успеете среагировать на внезапно возникшее препятствие. Тут к АКПП и МКПП требования одинаковы.

Миф 3. Прогрев АКПП

Точнее, способ прогрева. Что делать? Поочередно многократно переключать селектор в положения R и D или перебирать все положения? Исходя из сказанного про нейтральную передачу, самый быстрый способ прогреть масло в АКПП — включить режимы D или R и нажать на тормоз, чтобы гидротрансформатор размешал масло побыстрее, то есть вся энергия мотора ушла в тепло. Ни в коем случае не нажимайте одновременно газ и тормоз! Да, коробка и двигатель прогреются моментально, но если передержать, то можно перегреть масло. А если АКПП еще и немолодая и порядком изношенная, то может случиться пробуксовка с последующей гибелью фрикционов.

Так зачем же надо переключать режимы селектора? Все очень просто. Помните, я писал в мифе 2 о том, что чрезмерно «умный» блок управления из благих побуждений может незаметно включить нейтральную передачу, когда у вас включен D и нажат тормоз? Так вот, передергивание режимов заставляет управляющую программу вновь возобновлять механическую связь, нагружать двигатель и гидротрансформатор. Так что миф частично подтвержден для современных коробок. Старушкам с «гидромозгом» такие манипуляции ни к чему. Касательно необходимости самого прогрева — конечно, конструкция АКПП рассчитана на эксплуатацию в горячем состоянии. Но мое мнение, точнее алгоритм, таков: завести двигатель, очистить машину от снега и не спеша начать двигаться. Так прогреется не только силовой агрегат, но и амортизаторы.

Миф 4. Автомобиль с АКПП не тормозит двигателем

Это было очень давно. Тогда гидротрансформатор не имел блокировки. Все современные коробки, даже те, что без электронного управления, имеют режим блокировки гидротрансформатора. В этом режиме ротор и статор «бублика» жестко соединены между собой через фрикционное сцепление, и момент от двигателя передается на планетарную передачу коробки минуя гидравлическую передачу. Это позволяет существенно увеличить КПД трансмиссии. Точно так же при опускании педали газа момент от колес передастся двигателю.

Рекомендуется при длительных спусках переключать АКПП принудительно на более низкие передачи с помощью ограничителя на селекторе (положения 3, 2), как вариант – «спортивного» режима или ручным переключением.

Миф 5. Классические АКПП скоро не будут производиться.

Да, сейчас существует огромное количество решений автоматизировать выбор нужного передаточного числа трансмиссии. Но классическая АКПП, которую еще называют гидротрансформаторной — это золотая середина. Она не уступает в способности передавать огромный крутящий момент механической КПП, так же, как и роботизированная коробка с двумя сцеплениями, выполняет переключения без разрыва потока мощности, но не только между соседними передаточными числами, а позволяет выбрать передачу в произвольном порядке.

14.jpg


Шестидиапазонной АКПП уже никого не удивить, а на автомобили высокого класса во всю устанавливают 7-, 8-, и даже 9-ступенчатые «автоматы». Такие коробки не уступают вариатору в задаче поддержания оптимальных режимов двигателя, и очень надежны. Рано списывать старушку со счетов. За многолетнюю историю устройство АКПП доведено практически до совершенства. Но в ближайшем будущем гидротрансформаторную АКПП ждет серьезное изменение. Она лишится… гидротрансформатора! В многодиапазонных коробках он не нужен. Ведь фрикционы, задающие режим работы планетарных передач — это не что иное, как многодисковое сцепление в масляной ванне. Современные электронные блоки управления с филигранной точностью могут управлять давлением поршня, а, значит, очень плавно переключать передаточные числа без разрыва потока мощности, причем переход может осуществляться на любую передачу с любой. Такого себе не может позволить даже «робот» с двумя сцеплениями. Похудевшая на «бублик», многодиапазонная, с КПД, сравнимым с «механикой», АКПП ближайшего будущего не должна сдать своих позиций.


Данная статья написана в рамках Конкурса авторов — 2015. Лучшие работы читайте здесь.

Организаторы конкурса:

25aa330da4ff1308687eb6f2b54a6364.png e4d08a1507c4210034e60433a2021a1f.png


Читайте также:


www.kolesa.ru

Тюнинг гидротрансформатора

В процессе деятельно­сти, связанной с ремон­том гидротрансформа­торов, нам часто поступали вопросы, можно ли изменить скоростные характеристики автомобиля путем замены штатного гид­ротрансформатора на трансформатор с из­мененными характеристиками, при этом не ухудшив другие эксплуатационные показа­тели автомобиля, такие как расход топли­ва, комфортность езды и т. д. Существует немало теорий, касающихся вопроса тю­нинга гидротрансформаторов. Одни гово­рят, что в результате тюнинга машина раз­гоняется быстрее и создается ощущение, что показатели действительно изменились. Другие считают, что от него больше вреда, чем пользы: разгон автомобиля меняется незначительно, рабочие обороты двигателя повышаются, расход топлива увеличивает­ся и т. д. Теории можно перечислять до бес­конечности – от тех, что имеют под собой логическое обоснование, до таких, которые напрямую противоречат законам физики.

В данной статье постараемся ответить на некоторые из возникающих вопросов. Какие показатели улучшаются, а какие – ухудша­ются? Цена тюнингован­ного трансформатора на рынке США выше цены штатного в 3–15 раз, так стоит ли идти на такие расходы владель­цу автомобиля?

Теория

В гидротрансформаторе в ходе работы про­исходят постоянные изменения оборотов на­сосного и турбинного колес, это отношение (отношение частоты вращения турбинного колеса nт к частоте вращения насосного ко­леса nн) называется передаточным отноше­нием гидротрансформатора.

 

                                            (1)

 

Из законов гидропередачи следует, что мо­мент, приложенный к насосному и турбин­ному колесам, определяется зависимостью:

 

                           (2)

                          (3)

 

 где:

сн,ст – коэффициент моментов насосного и турбинного колес соответственно;

nн,nт – частоты вращения насосного и тур­бинного колес;

Da – активный диаметр гидротрансформа­тора, соответствующий максимальному диа­метру круга циркуляции.

Под характеристикой гидротрансформа­тора принято понимать кривую, отражающую зависимость изменения коэффици­ента момента «с» от передаточного отношения гидротрансформатора i.

Коэффициент трансформации мо­мента K определяется отношением крутящего момента турбинного ко­леса к крутящему моменту насос­ного колеса гидротрансформатора:

 

                                (4)   

 

Испытания

Для того чтобы на практике по­нять разницу между штатным гид­ротрансформатором и гидротранс­форматором с увеличенным Stall RPM, проведем следующие экспе­рименты. Замеры и тесты будем выполнять на гидротрансформа­торах от шестиступенчатой транс­миссии General Motors 6L80. Она была представлена в конце 2005 го­да и до сих пор является достаточ­но распространенной на рынке, ее устанавливали на такие автомоби­ли, как Cadillac XLR, STS-V, Escalade, Chevrolet Corvette, Silverado1500, Silverado 2500HD, Tahoe, GMC Yukon Denali и другие модели ком­пании GM. Этот тип гидротранс­форматора применялся на автомо­билях с объемом мотора 4,8, 5,3, 6,0 и 6,2 л. Для примера приводим характе­ристики мотора объемом 5,3 л:

  1. * мощность 315–320 л.с. (235–239 кВт) при 5200 об/мин;

  2. * крутящий момент 335–340 футо- фунтов (454–461 Нм) при 4000 об/мин.

 

В наших тестах сравним два гидро­трансформатора с кодом JMBX – стан­дартный и приобретенный у компа­нии, которая занимается их тюнингом.

Как заявляет эта компания, бла­годаря тюнингу гидротрансформатор имеет Stall RPM на 500 об/мин боль­ше штатного.

Все замеры произведем на спе­циализированном стенде с электро­мотором, имеющим максимальный крутящий момент 268 Нм при 1800 об/мин.

Тест будем проводить следую­щим образом.

Зафиксируем выходной вал, тем самым остановив турбинное колесо, и начнем раскручивать насосное ко­лесо, имитируя Stall-test на автомоби­ле, или стоповый режим работы гид­ротрансформатора.

Для начала представим харак­теристики штатного гидротранс­форматора и, сделав предваритель­ные расчеты, исключающие влияние передаточного отношения планетар­ных рядов, получим следующие зави­симости: (Рис. 1).


Далее проведем тест гидротранс­форматора с увеличенным Stall RPM и также представим полученные зна­чения на графиках: (Рис. 2).


 

Исходя из того, что мы проводим тест при остановленном турбинном колесе, обороты на­сосного колеса и будут являться оборотами проскальзывания насосного колеса относи­тельно турбинного. Сразу бросается в глаза, что максимальный крутящий момент на на­сосном колесе на штатном гидротрансформа­торе мы получили при оборотах 1760 об/мин, а на гидротрансформаторе с увеличенными Stall RPM – при 2200 об/мин.

Для проведения сравнительной характе­ристики этих трансформаторов выделим не­сколько точек.

Не забывать про акселератор

Первая точка, на которую стоит обратить вни­мание, это обороты холостого хода. На ориги­нальном гидротрансформаторе при 750 об/ мин мы получаем крутящий момент 110 Нм. При увеличенном Stall RPM то при тех же 750 об/мин крутящий момент достигает лишь 75 Нм, что на 32% меньше, чем у оригиналь­ного гидротрансформатора. В данном случае есть большая вероятность того, что при от­пускании педали тормоза в положении Drive или Reverse 2,5-тонный автомобиль вообще не сдвинется с места. И чтобы получить та­кой же крутящий момент на турбинном коле­се гидротрансформатора, как на оригиналь­ном, придется увеличить обороты двигателя до 900 об/мин.

Тот гидротрансформатор, на котором мы проводим тесты (Stall на 500 об/мин выше штат­ного) – это только первая ступенька линей­ки трансформаторов с увеличенным Stall RPM. Также широко представлены трансформаторы с оборотами Stall в 2800, 3000, 3200, 3600 об/ мин. Соответственно, при использовании по­следних мы еще дальше сместимся в область более высоких оборотов, чтобы получить та­кой же крутящий момент, как на штатном гид­ротрансформаторе при 750 об/мин. Удобно ли, стоя в пробке, каждый раз при трогании авто­мобиля не только отпускать педаль тормоза, но и увеличивать обороты двигателя? Готов ли с этим смириться водитель – решать непо­средственно ему.

Далее, сравнив графики коэффициен­тов трансформации, мы увидим, что их значе­ния одинаковы и составляют 2,04, то есть во столько раз максимально может увеличиться крутящий момент на турбинном колесе по от­ношению к насосному. Другими словами, на данном гидротрансформаторе за счет боль­ших оборотов проскальзывания мы никак не увеличим крутящий момент на выходном ва­лу АКП, а увеличить крутящий момент на ко­лесах можем только, смещая режим работы двигателя в область оборотов с высоким кру­тящим моментом.

При анализе характеристик оборотов двигателя и коэффициента трансформа­ции важно отметить, что пик коэффициен­та трансформации смещается в область бо­лее высоких оборотов. И чем выше окажется значение Stall RPM, тем больше мы сместим­ся в область высоких оборотов. В процент­ном соотношении по оборотам двигателя для сравниваемых гидротрансформаторов пре­вышение будет на 20% больше относитель­но штатного. Также, чтобы получить одина­ковую загрузку мотора, т.е. крутящий момент на насосном колесе, нам на­до раскрутить двигатель с High Stall RPM гидротрансформато­ром до оборотов 2200 об/мин вместо 1760 об/мин, как на штатном. Накладывая на эту зависимость скоростную ха­рактеристику двигателя, мы получаем еще большую нели­нейность по оборотам двигате­ля и нагрузке на мотор.

Продифференцировав функ­ции коэффициентов трансфор­мации по времени, мы заметим следующие зависимости: (Рис. 3).


Из графика видно, что ско­рости изменения крутящего мо­мента примерно одинаковы. Это свидетельствует о том, что трогание автомобиля с High Stall трансформатором не дол­жно сопровождаться толчка­ми и будет примерно таким же, как с оригинальным, только на более высоких оборотах. Дан­ную зависимость нельзя со 100-процент­ной уверенностью распространить на дру­гие гидротрансформаторы с более высоким Stall RPM, так как их характеристики могут отличаться.

Для рационального использования мощно­сти двигателя и гидротрансформатора необхо­димо согласование их характеристик. Теперь, чтобы оценить разгон автомобиля с разны­ми гидротрансформаторами, нужно еще раз ненадолго вернуться к теории.

Ранее мы говорили, что одной из основ­ных характеристик гидротрансформатора является его зависимость изменения коэф­фициента момента «с» от передаточного от­ношения гидротрансформатора i. В случае прозрачного типа гидротрансформатора (где изменение момента и частоты вращения тур­бинного колеса вызывает соответствующее изменение момента и частоты вращения на­сосного колеса) каждому передаточному отно­шению гидротрансформатора соответствует определенное значение сн. Далее по уравне­нию (2) строятся параболы нагружения, соот­ветствующие определенным значениям пе­редаточных отношений i до их пересечения с внешней кривой момента двигателя Mд. На графике (рис. 4) показаны изменения крутя­щего момента двигателя и параболы нагруже­ния, соответствующие различным значениям передаточного отношения гидротрансформа­тора, в том числе и его граничных значений при i_0=0 и i_г=0,975.


Точки пересечения кривых Мд и Мн на вход­ной характеристике определяются частотой вращения коленчатого вала. Если пересече­ние кривых при стоповом режиме (i=0) проис­ходит при низких оборотах, это негативно ска­зывается на разгоне автомобиля.

На тестируемых гидротрансформаторах экспериментальным путем получим значе­ния коэффициентов момента при различных значениях передаточных отношений гидро­трансформатора (меняя нагрузку на турбин­ном колесе при постоянных оборотах насос­ного колеса) (Рис. 5). 

 

 

 

Используя данные графиков, пред­ставленных выше, и формулу (2), постро­им графики моментов насосного колеса при различных значениях передаточного отношения: (Рис. 6)


Из них видно, что на High Stall RPM гид­ротрансформаторе графики нагружения сме­щаются в область более высоких оборотов, тем самым приближаясь к значениям обо­ротов двигателя с максимальным крутя­щим моментом. Исходя из характеристик бензиновых атмосферных моторов, можно сказать, что разница составляет примерно 450–500 об/мин., что соответствует его за­явленным характеристикам.

Иными словами, в начале разгона ав­томобиля двигатель выйдет на режим с большим крутящим моментом. Наклады­вая внешнюю скоростную характеристи­ку двигателя на кривую Мн (рис. 6), можно получить то значение крутящего момента, которое будет реализовано при разгоне ма­шины с данными характеристиками гидро­трансформатора.

Характеристику гидротрансформато­ра можно все сильнее смещать в область более высоких оборотов, тем самым получая больший крутящий момент в начале разгона автомобиля. Пересечение графиков крутя­щего момента насосного колеса гидротранс­форматора с характеристикой двигателя за точкой с максимальным крутящим мо­ментом двигателя является недопустимым, так как при разгоне не будет реализован мак­симальный крутящий момент двигателя.

Соответственно, все параметры раз­гона автомобиля можно получить, только зная полную внешнюю скоростную харак­теристику двигателя.

Также открытым остается вопрос рабо­ты блока управления АКП при выборе той или иной передачи на гидротрансформа­торе с увеличенным Sall RPM, поскольку при расчете передачи учитываются параме­тры оборотов двигателя, оборотов выходно­го вала, положения дроссельной заслонки, положения педали акселератора и множе­ство других параметров. При использова­нии штатного блока управления есть ве­роятность того, что он будет переключать передачи не в оптимальных режимах ра­боты двигателя, а это, в свою очередь, мо­жет негативно сказаться на разгоне авто­мобиля. Только задействуя ручной режим переключения передач на гидротрансфор­маторе с более высоким Stall RPM, можно добиться лучших показателей разгона ав­томобиля.

Технический специалист ООО «Транс Трэйд» Бебешев В.В.   

transtrade.pro

Гидротрансформатор — Википедия

Модель гидротрансформатора в разрезе

Гидротрансформа́тор (турботрансформатор), или преобразователь крутящего момента (англ. torque converter) — устройство, служащее для передачи и преобразования крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к коробке передач, и позволяющее бесступенчато изменять крутящий момент и частоту вращения, передаваемые на ведомые валы. Чаще всего используется с АКП или вариаторами.

Применение

Гидротрансформаторы широко используются на транспорте: от легковых автомобилей и лёгких вилочных погрузчиков до сверхтяжёлых специальных грузовых шасси. Чаще всего работают с планетарными коробками передач, хотя встречаются и сочетания с обычными двух- и трёхвальными конструкциями. Популярность снабжённых гидротрансформатором машин в зависимости от региона может очень сильно различаться. Так, на конец XX века в Западной Европе около 20 % легковых автомобилей имели гидротрансформатор. Подавляющее большинство гидротрансмиссий средней и большой мощности в Европе разработано и строится фирмой Voith в Германии.

В то же время в США их доля составляла порядка 80 %. В последние годы из легкового автомобилестроения гидротрансформаторы вытесняются автоматизированными или «роботизированными» механическими коробками передач.

В СССР, а позднее в СНГ использовались в гидродинамических трансмиссиях автомобилей «Волга», «Чайка» и ЗИЛ, многоцелевых тягачах МЗКТ и КЗКТ, семействе БелАЗ, автобусах ЛАЗ-695Ж и ЛиАЗ-677, на тракторах ДТ-175С и Т-330 и на ряде маневровых тепловозов (ТГМ3, ТГМ6, ТГК2) и магистральных локомотивов — ТГ102, ТГ16, ТГ22. Кроме того, гидротрансформаторы используются в трансмиссиях некоторых типов подъёмных кранов и экскаваторов с канатным приводом рабочих органов, в приводах рудничных и карьерных ленточных конвейеров. Также гидротрансформаторы устанавливались в привод гребных винтов самого мощного в СССР буксира-толкача Маршал Блюхер, что позволяло двигателям теплохода-гиганта эффективно работать на малых скоростях без применения гребных винтов регулируемого шага.

Устройство и принцип действия

Состоит из насосного колеса, статора (реактора), турбинного колеса и механизма блокировки. Все детали собраны в общем корпусе, расположенном, как правило, на маховике двигателя машины. Хотя, бывают и исключения. Например, в трансмиссиях автобуса ЛиАЗ-677 и трактора ДТ-175С передача крутящего момента от двигателя к гидротрансформатору происходит через карданный вал. Гидротрансформатор наполнен маслом, которое активно перемешивается при его работе.

Принципиальная схема гидротрансформатора

Насосное колесо жёстко связано с корпусом гидротрансформатора, при вращении вала двигателя оно создаёт внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора (реактора) и турбину.

Конструктивным отличием гидротрансформатора от гидромуфты является наличие реактора.

Статор (реактор) связан с насосным колесом через обгонную муфту. При значительной разнице оборотов насоса и турбины статор (реактор) автоматически блокируется и передаёт на насосное колесо больший объём жидкости. Благодаря статору (реактору) происходит увеличение крутящего момента до трёх раз[1] при старте с места.

Турбина жёстко связана с валом АКП.

Благодаря тому, что передача крутящего момента внутри гидротрансформатора происходит без жёсткой кинематической связи, исключаются ударные нагрузки на трансмиссию и автомобиль приобретает большую плавность хода. Негативным эффектом гидротрансформатора является «проскальзывание» турбинного колеса по отношению к насосному — это приводит к повышенному выделению тепла (в некоторых режимах гидротрансформатор может выделять больше тепла, чем сам двигатель) и увеличению расхода топлива.

Моменты вращения на насосном и турбинном колёсах в подавляющем большинстве режимов не равны друг другу, в отличие от гидромуфты, у которой моменты вращения всегда можно считать равными.

Блокировка гидротрансформатора

Для повышения топливной экономичности в конструкцию современных гидротрансформаторов вводится механизм блокировки, позволяющий жёстко связать насос и турбину. При заблокированном гидротрансформаторе АКП работает в режиме жёсткой кинематической связи двигателя и трансмиссии аналогично МКП. В электронно-управляемых АКП момент включения блокировки определяет компьютер, поэтому она может быть включена практически в любой момент согласно управляющей программе.

АКП, произведённые в XX веке, включали блокировку гидротрансформатора только при достижении достаточно большой скорости (более 70 км/ч). Современные АКП включают блокировку гидротрансформатора с достаточно низких скоростей (от 20 км/ч), что позволяет экономить топливо не только при движении по шоссе, но и при городской эксплуатации автомобиля. Также блокировка гидротрансформатора применяется, подобно МКПП, для торможения двигателем. В этом случае подача топлива в двигатель прекращается на время блокировки, вал двигателя вращается за счёт движения автомобиля. На тракторах блокировка гидротрансформатора используется для запуска двигателя трактора «с толкача» либо когда трактор работает в стационарном режиме.

Необходимо отметить, что хотя блокировка гидротрансформатора приносит ощутимую экономию топлива, она имеет некоторые недостатки:

  • прямая кинематическая связь способствует передаче ударных нагрузок между двигателем и трансмиссией;
  • частое включение блокировки приводит к износу фрикционов АКП;
  • загрязнение масла АКП продуктами износа фрикционов блокировки;
  • ухудшение плавности хода при переключении передач АКП.

Двухмашинный гидротрансформатор

В системах объёмного гидропривода встречаются агрегаты, носящие название гидравлических трансформаторов, но не имеющие по конструкции ничего общего с гидродинамическими трансформаторами. Пример — агрегат НС53, стоящий на самолёте Ан-124 «Руслан» и некоторых других, состоит из двух одинаковых гидромашин (мотор-насосов) с общим валом, каждая из которых подключена к своей автономной гидросистеме. В какой из систем больше давление — машина той системы вращает вал и передаёт механическую энергию другой машине, которая создаёт давление в своей системе. Такая конструкция позволяет передавать энергию из системы в систему без обмена жидкостью, что при разгерметизации или загрязнении одной гидросистемы исключает отказ другой. На самолётах Airbus аналогичный агрегат называется power transfer unit (PTU).

См. также

Примечания

Литература

  • Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.
  • Гейер В. Г., Дулин В. С., Заря А. Н. Гидравлика и гидропривод: Учебник для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1991.
  • Лепешкин А. В., Михайлин А. А., Шейпак А. А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч.2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. / под ред. А. А. Шейпака. — М.: МГИУ, 2003. — 352 с.
  • Самолёт Ан-124-100: Руководство по технической эксплуатации. Книга 5, раздел 029 — гидравлический комплекс.

Ссылки

Обучающее видео

wikipedia.green

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *