Безразмерные характеристики гидромуфты и гидротрансформатора

Гидромеханическая передача (ГМП) состоит из гидродинамической передачи (гидромуфта, гидротрансформатор) и механической (редуктора с неподвижными осями или планетарного).

Гидромуфта имеет только два колеса: насосное и турбинное. К насосному колесу подводится от двигателя крутящий момент, обеспечивая его вращение. При вращении этого колеса создается поток жидкости, который направляется на лопасти турбинного колеса. Поток жидкости на турбинном колесе создает активную силу, которая обуславливает на нем крутящий момент. Моменты на этих колесах одинаковы М_т= М_н.

Характеризуется гидромуфта безразмерной характеристикой – графики зависимости коэффициента насоса l_н, коэффициента трансформации к_т, КПД муфты h от кинематического передаточного числа і_гм( см. рис. 9.1)

Кинематическое передаточное число гидромуфты ,

где w_т, w_н – угловые скорости соответственно турбинного и насосного колес.

Коэффициент трансформации ,

где М_н, М_Т- -моменты соответственно на насосном и турбинном колесах.

Поскольку в гидромуфте моменты М_т= М_н, поэтому коэффициент трансформации гидромуфты к_т=1.

КПД муфты ,

где N_т, N_н – мощности на турбинном и насосном колесах.

Мощность на насосном колесе запишется N_н = M_н × w_н.

После подстановки имеем . Коэффициент насоса l_н характеризует нагружающие свойства гидромуфты и определяется так , (6.10)

где r - плотность жидкости в кг/м³; - обороты насосного колеса в об/мин;

D_н – диаметр насосного колеса.

Рис.6.8 Безразмерная характеристика гидромуфты

Гидротрансформатор, в отличие от гидромуфты, имеет дополнительно третье неподвижное колесо, которое называется реактором. Если реактор установить на муфту свободного хода, тогда такой гидротрансформатор называется комплексным.

Рис. 6.9 Схема гидротрансформатора

1 – насосное колесо; 2 – турбинное колесо; 3 – реактор; 4 – муфта свободного хода; 5 – фрикционное сцепление.

В гидротрансформаторе поток жидкости от насосного колеса попадает на турбинное, изменяя направление своего движения, из-за различных наклонов лопастей турбинного колеса по отношению к насосному. Создается активная сила на лопастях турбины. Выходя из турбинного колеса, поток жидкости попадает на неподвижный реактор и повторно изменяет свое направление. В результате создается дополнительная реактивная сила на лопастях турбинного колеса. Активная и реактивная силы на турбинном колесе увеличивают момент на этом колесе по сравнению с насосным. Это изменение моментов характеризуется коэффициентом трансформации _.

Соответственно КПД гидротрансформатора .

Аналогично гидромуфте гидротрансформатор характеризуется также безразмерной характеристикой. Однако графики безразмерных характеристик гидромуфты и гидротрансформатора существенно различаются (см. рис.6.10)

Точка А на кривой КПД соответствует переводу гидротрансформатора в режиме гидромуфты, что обеспечивает повышение КПД.

В режиме «стоп» ( - коэффициент насоса при неподвижном турбинном колесе) коэффициент трансформации достигает максимума к_т=к_то.

Режим равенства моментов М_н=М_т; i_гт= i_нм; l_н=l_нм; к_т=1.

Рис. 6.10 Безразмерная характеристика комплексного гидротрансформатора

Гидротрансформатор характеризуется таким свойством как прозрачность. Под прозрачностью понимается - свойство гидродинамической передачи нагружать двигатель в соответствии с изменением дорожного сопротивления. Это свойство обусловлено переменным значением коэффициента насоса в зависимости от изменения кинематического передаточного числа гидротрансформатора.

Степень прозрачности оценивается коэффициентом прозрачности П

, (6.10)

где l_нм - коэффициент насоса при равенстве моментов на насосном и турбинном колесах к_гт=1; l_Но – коэффициент насоса при i_гт=0 (при неподвижном турбинном колесе).

В зависимости от числового значения коэффициента прозрачности, определяемого по формуле (6.10), все гидротрансформаторы условно разделяют на прозрачные и непрозрачные. К непрозрачным и малопрозрачным относятся гидротрансформаторы, имеющие П<0,7…1,5. Гидротрансформаторы, имеющие значение коэффициента П > 1,5, считаются прозрачными. Прозрачные трансформаторы условно разделяют на трансформаторы с прямой и обратной прозрачностью. При прямой прозрачности с увеличением i_гт коэффициент насоса уменьшается, а при обратной увеличивается.

На автомобилях гидротрансформатор с чисто обратной прозрачностью практически не применяется.