Призначення та принцип роботи гідромеханічної передачі

 

Використання гідромеханічної передачі полегшує працю водія, підвищує надійність і довговічність трансмісії і двигуна.

Гідромеханічна передача (ГМП) включає в себе гідротрансформатор (рис.1.1), механічний двоступінчатий редуктор, систему живлення маслом і систему керування. Зміна передач проводиться трьома фрикціонами.

 

Гідротрансформатор забезпечує безступінчату зміну крутного моменту, складається з чотирьох робочих коліс: насосного, турбінного коліс і двох коліс реактора.

 

 

 

Рис. 1. Схема гідромеханічної передачі та графічне зображення силового

потоку при вмиканні різних передач.

 

З гідротрансформатором об’єднаний передній фрикціон, який служить для блокування гідротрансформатора при включенні другої (прямої) передачі. Включення і виключення переднього фрикціону відбувається за рахунок різниці тиску підведеного масла у внутрішній та зовнішній порожнинах. Внутрішня порожнина з’єднана з магістраллю головного тиску 600 кПа. В порожнині гідротрансформатора тиск складає 450-600 кПа.

 

Механічний редуктор ГМП складається з картера, ведучого, веденого і проміжного валів, шестерень постійного зачеплення, підшипників, подвійного фрикціону і механізму заднього ходу. Картер редуктора з’єднується з картером гідротрансформатора шпильками, центрується установочними штифтами, запресованими в картер гідротрансформатора.

Подвійні фрикціони жорстко зв’язані з ведучим валом за допомогою двох призматичних шпонок. Керування подвійними фрикціонами проводиться периферійними золотниками, які забезпечують доступ масла з головної магістралі в передній або задній фрикціон. При поступленні масла в передній фрикціон Ф_І – включається перша передача, а при поступленні в задній Ф_ІІ – включається друга (пряма) передача. Рухомі поршні подвійного фрикціону ущільнюються чавунними кільцями. В кожному фрикціоні встановлений пакет з ведучих стальних і ведених металокерамічних дисків.

 

Механізм включення заднього ходу. Включення заднього ходу здійснюється за рахунок подачі стиснутого повітря в пневматичний циліндр, що викликає переміщення штока вилки і шліцевої муфти. Шліцева муфта виходить з зачеплення з шестернею переднього ходу і входить в зачеплення з шестернею заднього ходу.

Масляна система ГМП забезпечує роботу гідротрансформатора, силове включення фрикціонів, мащення і відвід тепла. Тиск у системі створюється двома масляними насосами. Великий насос з шестернями внутрішнього зачеплення працює постійно при роботі двигуна. Малий насос малої потужності працює тільки при русі автобуса. Редукційний клапан підтримує тиск в масляній системі в межах 620-650 кПа і забезпечує автоматичне відключення великого насосу в той момент, коли потужність малого насосу стає достатньою для живлення масляної системи ГМП.

Основне охолодження масла проходить в теплообміннику, який дозволяє підтримувати температуру в межах 70-110 °С.

 

Система керування ГМП електрогідравлічна. Включення відповідних передач виконується з використанням електричного струму або тиску робочої рідини (блокування гідротрансформатора).

Задній хід вмикається примусово. Можна також примусово увімкнути понижуючу передачу або нейтраль.

В систему керування входить: контролер, який забезпечує керування ГМП в ручному або автоматичному режимі; електромагніти керування периферійними клапанами подвійного фрикціону; електромагнітний клапан і сервоциліндр заднього ходу, відцентровий силовий регулятор, який забезпечує автоматичне перемикання передач, датчики і сигнальні лампочки.

Серед безступінчатих передач різних типів самою поширеною є ГМП. Це пояснюється такими її основними перевагами:

- ГМП має внутрішню автоматичність, тобто можливість змінювати крутний момент на вихідному валу без участі водія відповідно до зміни опору руху;

- знижує ймовірність зупинки двигуна при різкому збільшенні опору руху;

- сприяє збільшенню довговічності двигуна і трансмісії;

- знижує ймовірність детонації, оскільки дозволяє двигуну в тяжких умовах працювати з підвищеним числом обертів.

Основними недоліками ГМП є низьке значення середнього к.к.д., хоча він і досягає у сучасних конструкціях ГМП значення 0,85-0,92, але такий к.к.д. можливий лише за деякого оптимального значення передаточного відношення гідротрансформатора і_ГТ (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Безрозмірні характеристики гідротрансформатора (суцільні лінії) і гідромуфти (штрихові лінії)

 

При відхиленні останнього і_ГТ від оптимального в ту або іншу сторону к.к.д. різко падає.

При оцінці ГМП поряд з к.к.д. важливе значення має так звана прозорість і коефіцієнт трансформації гідротрансформатора. Режим роботи гідротрансформатора визначається його передатним відношенням.

Коефіцієнт трансформації характеризує ступінь збільшення крутного моменту гідротрансформатором:

,

де - крутний момент турбіни;

- крутний момент насоса.

Гідротрансформатори можуть бути прозорими і непрозорими. Коефіцієнт крутного моменту насоса гідротрансформатора λ_н визначає прозорість гідротрансформатора, тобто його властивість змінювати навантаження на валові насоса в залежності від навантаження на валові турбіни.

У непрозорого гідротрансформатора зміна опору рухові автомобіля не впливає на режим роботи двигуна (λ_н = const). У непрозорого гідротрансформатора коефіцієнт трансформації складає 3...4. Ця перевага непрозорих гідротрансформаторів сприяє їхньому широкому застосуванню на вантажних автомобілях великої вантажопідйомності і на автобусах.

У випадку застосування прозорого гідротрансформатора зміна опору рухові автомобіля викликає зміну режиму роботи двигуна навіть при постійній паливоподачі (λ_н ≠ const). При збільшенні опору рухові кутова швидкість насоса прозорого гідротрансформатора і, отже, кутова швидкість колінчатого вала двигуна автоматично зменшуються, а крутний момент двигуна зростає. При зменшенні опору рухові кутова швидкість колінчатого вала і швидкість руху автомобіля з прозорим гідротрансформатором автоматично збільшуються.

У прозорих гідротрансформаторів коефіцієнт трансформації складає 2,0...3,0. Тому прозорі гідротрансформатори одержали більше поширення на легкових автомобілях.

Ступінь прозорості гідротрансформатора визначається за формулою:

де λ_{н мах} — максимальне значення коефіцієнта крутного моменту насоса; λ'_н - значення коефіцієнта крутного моменту насоса при k_гт = 1.

Якщо П = 1,0...1,2, то гідротрансформатор непрозорий. При П > 1,2 гідротрансформатор прозорий.

Чим більше коефіцієнт трансформації, тим кращі динамічні якості забезпечуються автомобілю, але збільшення найбільшого його значення (при рушанні з місця) призводить до погіршення інших якостей гідротрансформатора: зниженню к.к.д., коефіцієнта прозорості, а також передаточного відношення, відповідного до найбільшого к.к.д.

Встановлювальні на автобусах гідротрансформатори мають максимальний коефіцієнт трансформації К_т =3,5, а найбільший к.к.д. - 0,89 (при блокуванні гідротрансформатора η_гт =1). Коефіцієнт прозорості П≈1,2.

У гідротрансформатор (рис.3) вмонтовано зчеплення 2, розміщене між турбінним колесом 4 і корпусом 3, який обертається разом із насосним колесом 6. Зчеплення призначене для блокування гідротрансформатора шляхом жорсткого з'єднання ведучого 1 і веденого 7 (первинного валу коробки передач) валів. Блокування гідротрансформатора відбувається при коефіцієнті трансформації К_тр=1 і дозволяє підвищити к.к.д. передачі. На рис. 4 показана характеристика блокуємого гідротрансформатора.

 

 

Рис. 3. Схема гідромеханічної передачі

 

Рис. 4. Характеристика блокуємого гідротрансформатора.

 

На первинному валі 7 коробки передач розміщені шестерня 8 і зчеплення 9; на проміжному валу 16 – шестерня 19 приводу валу, шестерня 18 переднього ходу і шестерня 15 заднього ходу, на вторинному валу 13 – зчеплення 10, зубчаста муфта 11 та шестерні 17 переднього ходу і 12 заднього. Управління перемиканням передач здійснюється фрикційними зчепленнями 9 та 10 та зубчастою муфтою 11.

При рушанні автомобіля з місця (I передача) вмикають зчеплення 9 та пересувають вліво муфту 11. Крутний момент з гідротрансформатора передається через дві пари зубчастих коліс 8, 19, 18 та 17 і досягає вторинного валу 13 через муфту 11. В міру збільшення швидкості руху автомобіля вимикається зчеплення 9 та вмикається зчеплення 10, з'єднуючи первинний вал 7 із вторинним 13. Таким чином відбувається перехід на пряму передачу.

Для отримання заднього ходу вмикається зчеплення 9, зубчата муфта 11 переводиться вправо. При цьому крутний момент передається через шестерні 8, 19, 15, 14 та 12, в результаті чого змінюється напрям обертання вторинного валу коробки передач.

Порядок виконання роботи

Робота виконується шляхом розбирання, вивчення і вимірювання геометричних параметрів складових частин і деталей гідромеханічної передачі автобусів ЛіАЗ і ЛАЗ.

2.1. Розібрати ГМП, вивчити конструкцію і роботу складових частин і деталей, провести заміри геометричних параметрів, підрахувати число зубів шестерень, записати необхідні дані в таблицю І.І. и зібрати ГМП.

Розбирання ГМП на складові одиниці виконується в слідуючій послідовності:

- знімають корпус силового регулятора, піддон картера, маслоприймач, відцентровий регулятор, передню опору, гідротрансформатор, великий і малий масляний насоси;

- від’єднують механічний редуктор;

- розбирають механізм включення заднього ходу;

- виймають ведений вал;

- знімають шестерні проміжного валу;

- пресують подвійні фрикціони;

- випресовують ведучий вал.

Розбирання складових частин ГМП не складне і не потребує пояснень. Збирання ведеться в послідовності, зворотній розбиранню.

2.2. По вказівці викладача викреслити одну - дві схеми ГМП (схему передачі крутного моменту при включенні І, ІІ передачах або заднього ходу; схему гідротрансформатора, фрикціонів або механічного редуктора и т. д.).

На схемах повинні бути вказані використовувані в роботі деталі ГМП строго в порядку передачі потужності з позначенням чисел зубів шестерень і присвоюванні їм номерів (позицій).

2.3. Підрахувати передаточне число механічного редуктора. Визначити передаточні числа всіх передач.

2.4. Результати спостережень, вимірювання і розрахунок записати в таблицю І.І.

 

Звіт в об’ємі 4-5 сторінок повинен мати схеми ГМП або їх складових частин, розрахунки передаточних чисел і таблиць основних параметрів.

Матеріальне забезпечення

1. Гідромеханічна коробка передач, встановлена на поворотному стенді.

2. Набори торцевих і ріжкових гайкових ключів.

3. Пристосування для спресовування і напресовування підшипників, шестерень і фрикціонів.

4. Набір викруток.

5. Набір виколоток.

6. Молоток.

7. Штангенциркуль.

 

4. Контрольні запитання

1. Яке призначення ГМП та її складових частин?

2. Яке призначення кожного з коліс гідротрансформатора і який характер руху частин циркулюючої в ньому рідини?

3. Чому гідротрансформатор не використовується разом з механічною коробкою передач, керованої за допомогою звичайних муфт або синхронізаторів?

4. Для чого в конструкції ГМП передбачені два гідронасоси?

5. В чому різниця між передаточним відношенням і коефіцієнтом трансформації гідротрансформатора?

6. Який характер вимірювання коефіцієнта трансформації і к.к.д. гідротрансформатора залежно від передаточного відношення?

7. Який порядок розбирання ГМП?

8. Які переваги і недоліки ГМП і сфера їх застосування?

 

Таблиця І.І.

 

Основні параметри гідромеханічної передачі автомобіля

 

№	Найменування показників	Результат роботи
	Тип ГМП
	Тип гідротрансформатора
	Тип ступінчатого редуктора
	Зовнішній діаметр насосного колеса
	Внутрішній діаметр насосного колеса
	Число лопаток насосного колеса
	Зовнішній діаметр турбінного колеса
	Внутрішній діаметр турбінного колеса
	Число лопаток турбінного колеса
	Зовнішній діаметр першого реактивного колеса
	Внутрішній діаметр першого реактивного колеса
	Число лопаток першого реактивного колеса
	Зовнішній діаметр другого реактивного колеса
	Внутрішній діаметр другого реактивного колеса
	Число лопаток другого реактивного колеса
	Розміри муфти вільного хода: А) зовнішній діаметр Б) внутрішній діаметр В) діаметр роликів
	Кількість роликів в муфті вільного ходу
	Число і найменування фрикціонів в ГМП
	Розміри веденого диска переднього фрикціона: А) середній радіус Б) товщина
	Матеріал дисків подвійного фрикціона: А) ведучих Б) ведених
	Розміри подвійного фрикціона: А) кількість ведених дисків; Б) кількість ведучих дисків; В) зовнішній діаметр веденого диска Г) внутрішній діаметр ведучого диска
	Число пар шестерень постійного зачеплення
	Передаточне число механічного редуктора: А) загальне Б) першої передачі В) другої передачі Г) третьої передачі Д) заднього ходу

 

 

Міністерство освіти і науки України

 

Луцький державний технічний університет

 

Кафедра автомобілів

 

І Н С Т Р У К Ц І Я

до лабораторної роботи № 10

«Дослідження роботи рульового управління»

 

з дисципліни

«Основи конструкції автомобілів»

для студентів спеціальності

«Автомобілі та автомобільне господарство»

 

ЛУЦЬК-2006

Метою роботи є вивчення конструкції рульового управління і дослідження його роботи.

 

Попередні відомості