Гидродинамический и гидростатический привод

Для приведения в движение ТС большой мощности все большее распространение получают гидравлические и электрические передачи.

Эти передачи лишены основных недостатков механических коробок передач: фрикционные потери при передаче больших крутящих моментов, разрыв потока мощности при переключении. Возможность бесступенчато регулировать передаточное число при больших нагрузках позволяет исключить ударные воздействия на двигатель и трансмиссию при переключении передач.

Различают два типа гидравлического привода: гидродинамический и гидростатический, или гидрообъемный.

В гидродинамическом приводе используют энергию жидкости, которую подают на лопатки турбины с большой скоростью и при относительно низком давлении. Его основным механизмом является гидротрансформатор. Обычно его применяют в комбинации с механической коробкой передач.

Простейший гидротрансформатор состоит из рабочих колес с криволинейными лопатками (рис. 19.1). Насосное колесо приводится во вращение от двигателя через корпус трансформатора (ротор). Турбинное (рабочее) колесо связано с первичным валом механической коробки передач. Реакторное (статорное) колесо установлено через обгонную муфту на неподвижном пустотелом валу, который закреплен в картере гидротрансформатора. Обгонная муфта (муфта свободного хода) позволяет реакторному колесу (статору) вращаться попутно в направлении вращения насосного колеса или оставаться неподвижным. Внутренняя часть корпуса (рабочая полость) заполнена маловязким маслом.

Рис. 19.1. Устройство гидротрансформатора: а — схема работы; б — основные детали; 1 — вал двигателя; 2 — насосное колесо; 3 — колесо-реактор; 4 — турбинное колесо; 5 — ведомый вал; 6 — вал реактора; 7 — муфта свободного хода; 8 — корпус; 9 — маховик двигателя.

При работе трансформатора масло из рабочей полости захватывается лопатками насосного колеса и отбрасывается центробежной силой к его наружной части. Благодаря криволинейной поверхности лопаток насоса масло под напором ударяет по лопаткам турбины и заставляет его вращаться. Стекая с лопаток турбины, масло попадает на лопатки реактора и затем опять в насосное колесо. Масло циркулирует по замкнутому кругу в рабочей полости и вращается вместе с рабочим колесом.

Внимание! Рабочее давление масла в гидротрансформаторе нагнетает шестеренчатый масляный насос, который приводится в действие с помощью двигателя. Поэтому с буксира завести двигатель не удается.

При небольшом тяговом сопротивлении реактор вращается, не изменяя величины передаваемого крутящего момента.

При увеличении сопротивления вращению турбины сама турбина тормозится. Скорость ее вращения становится меньше скорости вращения насосного колеса. Масло под давлением из турбинного колеса, ударяя по лопаткам реактора, пытается вращать его в обратном направлении. Благодаря обгонной муфте реактор останавливается. Поток жидкости, ударяясь о лопатки неподвижного реактора, изменяет направление движения. В результате возникают реактивные силы, которые увеличивают вращательный момент турбины (рабочего колеса).

Угол наклона лопаток реактора спроектирован так, чтобы масло возвращалось на насосное колесо с минимальными потерями энергии. Чем больше сопротивление вращению турбины и медленнее ее вращение относительно насосного колеса, тем больше дополнительный реактивный момент, который передается от реактора на турбину. При неподвижной турбине на реактор действует наибольшее давление жидкости. По мере увеличения оборотов турбины это давление на реактор уменьшается.

Для расширения рабочего диапазона скоростей устанавливают два реактора (рис. 19.2) или две турбины (рис. 19.3). Гидротрансформаторы изменяют крутящий момент примерно в 4 раза. Для обеспечения работы трактора или автомобиля этого не достаточно. Кроме того, гидротрансформатор не имеет реверса, поэтому его применяют совместно с механической коробкой передач.

Рис. 19.2. Схемы работы гидротрансформаторов с двумя реакторами: а — транспортный режим; б — оптимальный режим; в —- максимальная нагрузка; 1— вал двигателя; 2 — первичный реактор; 3 — турбинное колесо; 4 — кожух; 5 — насосное колесо; 6 — второй реактор; 7 — первичный вал; 8 — обгонная муфта; 9 — механизм блокировки турбинного и насосного колес.

Рис. 19.3. Схема работы комбинированной коробки передач с двумя турбинами: 1 — первая турбина; 2 — вторая турбина; 3 — насосное колесо; 4 — ведомый вал второй турбины; 5 — ведомый вал первой турбины; 6 — планетарная передача; 7 и 8 — муфты сцепления; 9 — выходной вал; 10 и 11 — ведомая и ведущая шестерни соответственно; 12 — обгонная муфта; 13 — реактор; 14 — вал двигателя

Важно знать! Для предохранения КП от поломки необходимо:
- обеспечивать нормативный уровень масла в коробке (масло должно быть хорошего качества и рекомендовано производителем);
- избегать буксования, буксирования и пуска двигателя с «толкача»;
- положение «N» коробку переводить при буксировке в ремонт;
- зимой первые 1... 2 км проезжать в щадящем режиме;
- переводить КП в положение «Р» и «R» при полностью остановленной машине;
- пользоваться стояночным тормозом;
- переключение передач производить, нажав на педаль тормоза;
- на светофоре и при кратковременной остановке пользоваться педалью тормоза.

В гидростатическом (гидрообъемном) приводе используют энергию жидкости, которую подают в поршни под большим давлением с относительно небольшой скоростью (рис. 19.4, а). Такой привод удается осуществить благодаря свойству жидкостей почти не сжиматься под воздействием давления.

Рис. 19.4. Схема работы гидрообъемной (гидростатической) передачи: а — принцип действия; б — схема устройства; 1 — диск насоса (ведущий кулачок); 2 — поршень насоса; 3 — соединительный маслопровод; 4 — поршень мотора; 5 — диск мотора (ведомый кулачок); 6 — диск с изменяющимся углом наклона; 7 — поршни насоса; 8 — блок цилиндров; 9 — соединительные маслопроводы; Ю — поршни мотора; 11 — диск с зафиксированным углом наклона; 12 — колесо; 13 — управление углом наклона ведущего кулачка

Гидростатические передачи состоят из плунжерного гидронасоса и плунжерного гидравлического двигателя. Эти агрегаты могут быть раздельными или соединенными в интегральный насос-мотор (рис. 19.4, б). Регулирование крутящего момента в гидрообъемных передачах осуществляют изменением угла наклона диска 6.

Наиболее перспективным считается использование такого привода в сочетании с планетарной передачей. Крутящий момент от двигателя разделяют в планетарной передаче на два потока: один поток направляют для привода механической трансмиссии, другой — для привода гидронасоса и от него гидромоторов. Корректируя угол наклона регулирующих дисков гидронасоса (до 45°), изменяют крутящий момент и скорость на суммирующем валу.

При небольшой скорости трактор движется в основном за счет гидравлической части трансмиссии. Чем больше скорость, тем больше крутящий момент, который передается через механическую часть привода. Такая трансмиссия позволяет бесступенчато изменять скорость от 0,02 до 50,0 км/ч.

Гидрообъемные передачи компактны, способны передавать большой крутящий момент, надежны. К недостаткам можно отнести жесткие требования к условиям обслуживания.