Гидромуфта представляет собой специальный механизм, который передает крутящий момент от вала силовой установки на коробку передач. Он является важнейшей частью гидромеханической трансмиссии, но в последнее время все чаще в качестве альтернативы используются гидротрансформаторы, хотя еще сравнительно недавно эта деталь устанавливалась на все авто с автоматической и полуавтоматической КПП.
Оглавление
- Назначение
- Как работает гидромуфта
- Устройство
- Признаки неисправности гидромуфты
- Достоинства и недостатки
- Заключение
Назначение
Читайте также: АКПП — устройство и принцип работы, как пользоваться коробкой-автомат
Сфера применения гидромуфт не ограничивается одними только автомобилями и другими транспортными средствами. Эти механизмы незаменимы в устройстве всевозможных конвейеров, они входят в конструкцию элеваторов, дымососов, различного рода насосов и газовых турбин, а также мельниц, дробилок и тому подобных сельскохозяйственных и промышленных установок.
Также детали, ставшие темой нашего разговора, входят в состав экскаваторов роторного типа, дорожных катков, центрифуг, бетономешалок и барабанных сушилок.
Так, к примеру, гидромуфта вентилятора является обязательным элементом привода системы охлаждения в автомобилях определенных марок и моделей. Если говорить о функции данной детали вкратце, то она сводится к автоматическому включению/отключению вентилятора в соответствии с изменением температуры мотора.
Важно
Деталь по праву считается наиболее простым решением, упрощающим конструкцию привода в системе охлаждения. Она выполняется в виде небольшого блока, связывающего крыльчатку и шкив. Блок не нуждается в электроприводе, не требует соединения с другими элементами, его работа полностью автономна.
Для управления работой вентилятора в конструкцию некоторых авто предусмотрен датчик гидромуфты – устройство, которое при необходимости включает, а затем автоматически отключает вентилятор, ориентируясь по температуре охлаждающей жидкости.
Гидромуфта привода обладает массой преимуществ по сравнению с остальными типами привода, ее установка предпочтительна в транспортных средствах повышенной проходимости, которые призваны выдерживать высокие нагрузки в сложных условиях эксплуатации.
Так, ее использование, к примеру, минимизирует необходимость применения жалюзи перед радиатором охлаждения, позволяет сэкономить время перед преодолением на автомобиле водных препятствий (водителю не придется отключать вентилятор перед ездой вброд).
Помимо всего прочего, доказано, что этот механизм способствует снижению расхода топлива и делает работу двигателя более тихой, что особенно заметно на холостых оборотах.
Гидромуфту двигателя без преувеличения можно назвать простейшим элементом гидромеханической трансмиссии. Крутящие моменты на ее ведущем и ведомом валах одинаковы, она их не изменяет, а передает требуемую скорость вращения с вала мотора на КПП.
Именно эта деталь отвечает за плавное переключение передач, она тормозит вращательное колебание, обеспечивает плавное начало движения и хороший разгон без рывков.
Это становится возможным потому, что жесткое сцепление между комплектующими муфты, равно как и между валами – ведущим и ведомым — отсутствует Вращательное движение передается на ось плавно, нет ни толчков, ни рывков.
Как работает гидромуфта
Работа механизма, ставшего темой нашего разговора, базируется на простейших принципах. Крутящий момент поступает от ротора благодаря тому, что рабочая жидкость вязкая. Функцию этой жидкости выполняет масло гидромуфты.
Управление деталью осуществляется благодаря двум деталям – спиральной биметаллической пружине и пластине. В соответствии со сменой температуры пружина скручивается либо раскручивается, она поворачивает закрепленную на штифте биметаллическую пластину.
Пластина, также подверженная воздействию температурных изменений, либо изгибается, либо выпрямляется, обеспечивая открытие или закрытие каналов соответственно.
Если мотор транспортного средства холодный (а это обычно бывает сразу после его запуска), гидромуфта тоже холодная, ее пружина коротка, а пластина находится вплотную к разделительной пластине, соответственно, каналы закрыты.
Когда двигатель нагревается, нагревается и муфта, ее пружина под воздействием тепла раскручивается, провоцируя поворот пластины – она смещается, открывает канал, что способствует попаданию рабочей жидкости внутрь камеры. Благодаря вязкости этой жидкости начинается вращение вентилятора.
Устройство
Основными составными элементами гидромуфты являются лопастные колеса в количестве 2-х штук. Первая лопасть связана с ведущим валом ТС, вторая – с ведомым валом. Внутри гидромуфты находится масло.
Описывая устройство гидромуфты детальнее, необходимо упомянуть следующие ее конструктивные элементы:
- насосная лопасть, которая непосредственно связана с коленвалом;
- турбинное колесо;
- уплотнение;
- заливная пробка;
- ребра охлаждения;
- валы (коленчатый и ведомый).
Признаки неисправности гидромуфты
Наиболее распространенными признаками износа гидромуфты являются:
- Незначительная пробуксовка сцепления в момент начала движения авто. Машина на протяжении пары секунд не реагирует на педаль акселератора и разгоняется очень слабо, но затем начинает двигаться в штатном режиме.
- При езде в городском режиме ощущаются вибрации. Как правило, случается это на скорости около 60-ти км/час.
- Во время движения авто при нагрузке (резкий подъем, транспортировка груза и пр.) чувствуется вибрация.
- ТС, оснащенные автоматической коробкой передач, двигаются рывками, что особо ярко ощущается, когда осуществляется торможение двигателем.
В некоторых случаях поломку детали можно определить на слух. Так, во время переключения передач появляется шум, который исчезает одновременно с увеличением оборотов двигателя. Иногда при езде на скорости около 60-ти км/час появляется вой, который сопровождается вибрацией.
При обнаружении хотя бы одного из перечисленных выше признаков необходимо посетить СТО и выполнить диагностику, а в случае необходимости — провести ремонт гидромуфты, чтобы исключить риск появления в будущем более серьезных проблем.
Достоинства и недостатки
Аренда спецтехники: Аренда спецтехники в России
Гидромуфты входят в конструкцию автомобилей, которые оснащены полуавтоматической трансмиссий. Чаще ими оборудуют грузовики и автобусы. К неоспоримым плюсам этих механизмов следует отнести простоту конструкции, плавность изменения скорости движения, снижение нагрузки на шестеренки КПП.
Что касается недостатков, то это низкий КПД по причине значительных потерь ведущего вала на больших оборотах. Именно поэтому на легковой автотранспорт в последнее время устанавливают гидротрансформаторы, которые считаются более совершенными устройствами.
Заключение
Разместите объявление на нашем сайте: Запчасти в России
Благодаря наличию в системе привода ТС гидромуфты заметно улучшаются статические и динамические характеристики двигателя, что в общем и целом оптимально сказывается на эксплуатационных показателях авто и его надежности. Деталь, которой был посвящен наш сегодняшний разговор, предотвращает перегрузку мотора и продлевает срок службы машины.
Статья про гидромуфту: для чего она нужна, комплектующие, особенности работы, возможные неисправности. В конце статьи — видео анимации гидромуфты КамАЗа.Статья про гидромуфту: для чего она нужна, комплектующие, особенности работы, возможные неисправности. В конце статьи — видео анимации гидромуфты КамАЗа.
Содержание статьи:
- Принцип работы
- Признаки износа и поломки гидромуфты и гидротрансформатора
- Видео анимации гидромуфты КамАЗа
Гидравлическая муфта является частью закрытой системы автоматической и полуавтоматической коробки передач. Отдельный узел гидромуфты (в современных моделях авто — гидротрансформатор) предназначен для плавной передачи крутящего момента от коленвала к коробке-автомат.
Принцип работы
Гидромуфта обеспечивает плавные переходы с одной передачи на другую, сдерживая вращательное колебание, позволяет начать плавный старт автомобиля и быстрый плавный разгон.
Между комплектующими муфты отсутствует жесткое сцепление, между ведомым и ведущим валом также нет жесткого крепления — вращательное движение от ведущего вала на ось передается без рывков и толчков.
Главные комплектующие гидромуфты — два лопастных колеса, которые расположены на одной оси. Первая лопасть соединяется гибкой связкой с ведущим валом авто. Вторая лопасть имеет сцепление с ведомым валом. Внутренняя часть гидромуфты заполнена маслом.
Ведущий вал муфты получает вращение от двигателя машины. Под действием вращательных движений рабочей жидкости происходит передача усилий на лопасти ведомого вала, который начинает плавно вращаться, перебирая на себя ускорение от ведущего вала. Связующим звеном между валами является рабочая жидкость.
Гидротрансформатор как более модернизированная система имеет дополнительную силовую деталь – статор, третье колесо с лопастями определенной формы. Устанавливается на ведущий (насосный) вал, образуя с колесом единый узел.
Гидротрансформатор увеличивает крутящий момент передачи от двигателя на АКПП в несколько раз, в то время как муфта передает количество колебаний от ведущего вала с потерями на 2-5%.
Главные комплектующие гидромуфты:
- колесо (лопасть насосная) присоединяется к коленвалу;
- турбинное колесо, присоединяется на вал трансмиссии;
- пробка заливная;
- торцевое уплотнение;
- ребра воздушного охлаждения;
- коленвал двигателя;
- ведомый вал.
Признаки износа и поломки гидромуфты и гидротрансформатора
Гидравлическая муфта рассчитана на весь срок эксплуатации автоматической коробки передач, но, как и любая другая деталь, может выходить из строя намного раньше.
Признаки неисправности гидромуфты, которые потребуют обращения в автосервис:
- Явно слышен нехарактерный треск в АКПП при переключении скоростей. После набора скорости потрескивание исчезает. Причина может быть в истирании опорных подшипников.
- Вибрация кузова при скорости от 60 км в час. Рабочая жидкость муфты выработала ресурс, происходит забивка масляного фильтра закарстованными частицами масла. В этом случае после диагностики производится замена всех рабочих жидкостей трансмиссии и двигателя.
- Автомобиль теряет момент ускорения и показывает плохую динамику разгона. Причина — в выходе из строя турбинного колеса муфты.
- Явным признаком износа или поломки турбинного колеса может служить внезапная остановка автомобиля без возможности продолжить движение.
- Износ или поломка лопаток турбинного колеса, а также их деформация приводят к металлическому стуку в коробке передач при переключении скоростей.
- Торцевая шайба гидромуфты изготавливается из алюминия. Если при проверке масла на щупе заметны следы металлического налета, следует проверить колеса муфты и торцевую шайбу.
Главной особенностью и достоинством гидромуфты является предохранение АКПП от большого крутящего момента при передаче усилия от двигателя. Муфта и гидротрансформатор позволяют сглаживать рывки подачи и передавать крутящий момент плавно, с постепенным увеличением и снижением оборотов.
Видео анимации гидромуфты КамАЗа:
From Wikipedia, the free encyclopedia
This article is about hydrodynamic fluid couplings. For hydroviscous fluid couplings, see Viscous coupling unit.
A fluid coupling or hydraulic coupling is a hydrodynamic or ‘hydrokinetic’ device used to transmit rotating mechanical power.[1] It has been used in automobile transmissions as an alternative to a mechanical clutch. It also has widespread application in marine and industrial machine drives, where variable speed operation and controlled start-up without shock loading of the power transmission system is essential.
Hydrokinetic drives, such as this, should be distinguished from hydrostatic drives, such as hydraulic pump and motor combinations.
History[edit]
The fluid coupling originates from the work of Hermann Föttinger, who was the chief designer at the AG Vulcan Works in Stettin.[2] His patents from 1905 covered both fluid couplings and torque converters.
Dr Gustav Bauer of the Vulcan-Werke collaborated with English engineer Harold Sinclair of Hydraulic Coupling Patents Limited to adapt the Föttinger coupling to vehicle transmission in an attempt to mitigate the lurching Sinclair had experienced while riding on London buses during the 1920s[2] Following Sinclair’s discussions with the London General Omnibus Company begun in October 1926, and trials on an Associated Daimler bus chassis, Percy Martin of Daimler decided to apply the principle to the Daimler group’s private cars.[3]
During 1930 The Daimler Company of Coventry, England began to introduce a transmission system using a fluid coupling and Wilson self-changing gearbox for buses and their flagship cars. By 1933 the system was used in all new Daimler, Lanchester and BSA vehicles produced by the group from heavy commercial vehicles to small cars. It was soon extended to Daimler’s military vehicles and in 1934 was featured in the Singer Eleven branded as Fluidrive. These couplings are described as constructed under Vulcan-Sinclair and Daimler patents.[3]
In 1939 General Motors Corporation introduced Hydramatic drive, the first fully automatic automotive transmission system installed in a mass-produced automobile.[2] The Hydramatic employed a fluid coupling.
The first diesel locomotives using fluid couplings were also produced in the 1930s.[4]
Overview[edit]
A fluid coupling consists of three components, plus the hydraulic fluid:
- The housing, also known as the shell[5] (which must have an oil-tight seal around the drive shafts), contains the fluid and turbines.
- Two turbines (fanlike components):
- One connected to the input shaft; known as the pump or impeller,[5] or primary wheel input turbine.[5]
- The other connected to the output shaft, known as the turbine, output turbine, secondary wheel[5] or runner
The driving turbine, known as the ‘pump’, (or driving torus[a]) is rotated by the prime mover, which is typically an internal combustion engine or electric motor. The impeller’s motion imparts both outwards linear and rotational motion to the fluid.
The hydraulic fluid is directed by the ‘pump’ whose shape forces the flow in the direction of the ‘output turbine’ (or driven torus[a]). Here, any difference in the angular velocities of ‘input stage’ and ‘output stage’ result in a net force on the ‘output turbine’ causing a torque; thus causing it to rotate in the same direction as the pump.
The motion of the fluid is effectively toroidal — travelling in one direction on paths that can be visualised as being on the surface of a torus:
- If there is a difference between input and output angular velocities the motion has a poloidal component
- If the input and output stages have identical angular velocities there is no net centripetal force — and the motion of the fluid is circular and co-axial with the axis of rotation (i.e. round the edges of a torus), there is no flow of fluid from one turbine to the other.
Stall speed[edit]
An important characteristic of a fluid coupling is its stall speed. The stall speed is defined as the highest speed at which the pump can turn when the output turbine is locked and full input torque (at the stall speed) is applied. Under stall conditions all of the engine’s power at that speed would be dissipated in the fluid coupling as heat, possibly leading to damage.
Step-circuit coupling[edit]
A modification to the simple fluid coupling is the step-circuit coupling which was formerly manufactured as the «STC coupling» by the Fluidrive Engineering Company.
The STC coupling contains a reservoir to which some, but not all, of the oil gravitates when the output shaft is stalled. This reduces the «drag» on the input shaft, resulting in reduced fuel consumption when idling and a reduction in the vehicle’s tendency to «creep».
When the output shaft begins to rotate, the oil is thrown out of the reservoir by centrifugal force, and returns to the main body of the coupling, so that normal power transmission is restored.[6]
Slip[edit]
A fluid coupling cannot develop output torque when the input and output angular velocities are identical.[7] Hence a fluid coupling cannot achieve 100 percent power transmission efficiency. Due to slippage that will occur in any fluid coupling under load, some power will always be lost in fluid friction and turbulence, and dissipated as heat. Like other fluid dynamical devices, its efficiency tends to increase gradually with increasing scale, as measured by the Reynolds number.
Hydraulic fluid[edit]
As a fluid coupling operates kinetically, low-viscosity fluids are preferred.[7] Generally speaking, multi-grade motor oils or automatic transmission fluids are used. Increasing density of the fluid increases the amount of torque that can be transmitted at a given input speed.[8] However, hydraulic fluids, much like other fluids, are subject to changes in viscosity with temperature change. This leads to a change in transmission performance and so where unwanted performance/efficiency change has to be kept to a minimum, a motor oil or automatic transmission fluid with a high viscosity index should be used.
Hydrodynamic braking[edit]
Fluid couplings can also act as hydrodynamic brakes, dissipating rotational energy as heat through frictional forces (both viscous and fluid/container). When a fluid coupling is used for braking it is also known as a retarder.[5]
Scoop control[edit]
Correct operation of a fluid coupling depends on it being correctly filled with fluid. An under-filled coupling will be unable to transmit the full torque, and the limited fluid volume is also likely to overheat, often with damage to the seals.
If a coupling is deliberately designed to operate safely when under-filled, usually by providing an ample fluid reservoir which is not engaged with the impeller, then controlling its fill level may be used to control the torque which it can transmit, and in some cases to also control the speed of a load.[b]
Controlling the fill level is done with a ‘scoop’, a non-rotating pipe which enters the rotating coupling through a central, fixed hub. By moving this scoop, either rotating it or extending it, it scoops up fluid from the coupling and returns it to a holding tank outside the coupling. The oil may be pumped back into the coupling when needed, or some designs use a gravity feed — the scoop’s action is enough to lift fluid into this holding tank, powered by the coupling’s rotation.
Scoop control can be used for easily managed and stepless control of the transmission of very large torques. The Fell diesel locomotive, a British experimental diesel railway locomotive of the 1950s, used four engines and four couplings, each with independent scoop control, to engage each engine in turn. It is commonly used to provide variable speed drives.[9][10]
Applications[edit]
Industrial[edit]
Fluid couplings are used in many industrial application involving rotational power,[11][12] especially in machine drives that involve high-inertia starts or constant cyclic loading.
Rail transportation[edit]
Fluid couplings are found in some Diesel locomotives as part of the power transmission system. Self-Changing Gears made semi-automatic transmissions for British Rail, and Voith manufacture turbo-transmissions for diesel multiple units which contain various combinations of fluid couplings and torque converters.
Automotive[edit]
Fluid couplings were used in a variety of early semi-automatic transmissions and automatic transmissions. Since the late 1940s, the hydrodynamic torque converter has replaced the fluid coupling in automotive applications.
In automotive applications, the pump typically is connected to the flywheel of the engine—in fact, the coupling’s enclosure may be part of the flywheel proper, and thus is turned by the engine’s crankshaft. The turbine is connected to the input shaft of the transmission. While the transmission is in gear, as engine speed increases, torque is transferred from the engine to the input shaft by the motion of the fluid, propelling the vehicle. In this regard, the behaviour of the fluid coupling strongly resembles that of a mechanical clutch driving a manual transmission.
Fluid flywheels, as distinct from torque converters, are best known for their use in Daimler cars in conjunction with a Wilson pre-selector gearbox. Daimler used these throughout their range of luxury cars, until switching to automatic gearboxes with the 1958 Majestic. Daimler and Alvis were both also known for their military vehicles and armoured cars, some of which also used the combination of pre-selector gearbox and fluid flywheel.
Aviation[edit]
The most prominent use of fluid couplings in aeronautical applications was in the DB 601, DB 603 and DB 605 engines where it was used as a barometrically controlled hydraulic clutch for the centrifugal compressor and the Wright turbo-compound reciprocating engine, in which three power recovery turbines extracted approximately 20 percent of the energy or about 500 horsepower (370 kW) from the engine’s exhaust gases and then, using three fluid couplings and gearing, converted low-torque high-speed turbine rotation to low-speed, high-torque output to drive the propeller.
Calculations[edit]
Generally speaking, the power transmitting capability of a given fluid coupling is strongly related to pump speed, a characteristic that generally works well with applications where the applied load does not fluctuate to a great degree. The torque transmitting capacity of any hydrodynamic coupling can be described by the expression 
, where 
is the mass density of the fluid (kg/m3), 
is the impeller speed (rpm), and 
is the impeller diameter (m).[13] In the case of automotive applications, where loading can vary to considerable extremes, is only an approximation. Stop-and-go driving will tend to operate the coupling in its least efficient range, causing an adverse effect on fuel economy.
Manufacture[edit]
Fluid couplings are relatively simple components to produce. For example, the turbines can be aluminium castings or steel stampings and the housing can also be a casting or made from stamped or forged steel.
Manufacturers of industrial fluid couplings include Voith,[14] Transfluid,[15] TwinDisc,[16] Siemens,[17] Parag,[18] Fluidomat,[19] Reuland Electric[20] and TRI Transmission and Bearing Corp.[21]
Patents[edit]
- List of fluid coupling patents.
This is not an exhaustive list but is intended to give an idea of the development of fluid couplings in the 20th century.
| Patent number | Publication date | Inventor | Link |
|---|---|---|---|
| GB190906861 | 02 Dec 1909 | Hermann Föttinger | [1] |
| US1127758 | 09 Feb 1915 | Jacob Christian Hansen-Ellehammer | [2] |
| US1199359 | 26 Sep 1916 | Hermann Föttinger | [3] |
| US1472930 | 06 Nov 1923 | Fritz Mayer | [4] |
| GB359501 | 23 Oct 1931 | Voith | [5] |
| US1937364 | 28 Nov 1933 | Harold Sinclair | [6] |
| US1987985 | 15 Jan 1935 | Schmieske and Bauer | [7] |
| US2004279 | 11 Jun 1935 | Hermann Föttinger | [8] |
| US2127738 | 23 Aug 1938 | Fritz Kugel | [9] |
| US2202243 | 28 May 1940 | Noah L Alison | [10] |
| US2264341 | 02 Dec 1941 | Arthur and Sinclair | [11] |
| US2491483 | 20 Dec 1949 | Gaubatz and Dolza | [12] |
| US2505842 | 02 May 1950 | Harold Sinclair | [13] |
| US2882683 | 21 Apr 1959 | Harold Sinclair | [14] |
See also[edit]
- Torque amplifier
- Torque converter
- Water brake
Notes[edit]
- ^ a b A General Motors term
- ^ Where the torque needed to drive a load is proportionate to its speed.
References[edit]
- ^ Fluid coupling encyclopedia2.thefreedictionary.com
- ^ a b c Nunney, Malcolm James (2007). Light and Heavy Vehicle Technology. Butterworth-Heinemann. p. 317. ISBN 978-0-7506-8037-0.
- ^ a b Douglas-Scott-Montagu, Edward; Burgess-Wise, David (1995). Daimler Century: The Full History of Britain’s Oldest Car Maker. Patrick Stephens. ISBN 978-1-85260-494-3.
- ^ Ransome-Wallis, Patrick (2012). Illustrated Encyclopedia of World Railway Locomotives. Dover Publications. p. 64. ISBN 978-0-486-41247-4.
- ^ a b c d e Fluid couplings glossary voithturbo.com
- ^ Bolton, William F. (1963). Railwayman’s Diesel Manual: A Practical Introduction to the Diesel-powered Locomotive, Railcar and Multiple-unit Powered Train for Railway Staff and Railway Enthusiasts (4th ed.). Ian Allan Publishing. pp. 97–98. ISBN 978-0-7110-3197-5.
- ^ a b Why is the output speed of a turbo coupling always lower than the input speed? voithturbo.com from Voith — Fluid couplings FAQ
- ^ Does the type of operating fluid influence the transmission behaviour? voithturbo.com from Voith — Fluid couplings FAQ
- ^ «Variable Speed Coupling: Type SC». Fluidomat. Archived from the original on 2019-04-07. Retrieved 2018-07-02.
- ^ Variable Speed Fluid Drives for Pumps
- ^ Industry/Sector Industrial and other uses of fluid couplings voithturbo.com
- ^ Process Uses of fluid coupling by process voithturbo.com
- ^ Hydrodynamic couplings and converters. Automotive Handbook (3rd ed.). Robert Bosch. 1993. p. 539. ISBN 0-8376-0330-7.
- ^ Voith: Fluid Coulings, voith.com
- ^ Transfluid: Fluid couplings, transfluid.eu
- ^ TwinDisc: Fluid couplings Archived 2013-02-05 at archive.today, twindisc.com
- ^ Siemens: Hydrodynamic couplings, automation.siemens.com
- ^ «fluid-coupling -«. fluid-coupling. Retrieved 16 April 2018.
- ^ Fluidomat fluidomat.com
- ^ «Welcome to Reuland». www.reuland.com. Retrieved 16 April 2018.
- ^ TRI Transmission and Bearing Corp turboresearch.com
External links[edit]
- Fluid Coupling, The Principles of Operation, film [15]
Гидромуфта — механизм передачи крутящего момента от ведущего вала двигателя к коробке передач. Часть гидромеханической трансмиссии. В прошлом гидромуфта устанавливалась на автомобили с полуавтоматическими и автоматическими коробками передач. В наши дни гидромуфта вытеснена гидротрансформатором.
Устройство
Гидромуфта самый простой элемент гидромеханической трансмиссии. Крутящий момент на ведущем валу гидромуфты равен крутящему моменту на ведомом валу, таким образом, гидромуфта не изменяет крутящий момент, передаваемый через нее с вала двигателя на коробку передач.
Гидромуфта состоит из трех основных деталей — картера, ведущего (насосного) колеса и ведомого (турбинного) колеса. Насосное и турбинное колеса имеют одинаковую конструкцию и обычно совпадают по форме. В разрезе оба колеса имеют форму полуокружности, образуя в собранном виде окружность с небольшим зазором по центру. Внутри желоба колес установлены поперечные лопатки — в ведущем колесе направляющие, в ведомом турбинные. Колеса установлены напротив друг друга с минимальным зазором. Внутренняя полость картера гидромуфты заполнена маслом.
Принцип действия
Насаженное на вал двигателя подобно ведущему диску сцепления насосное колесо вращается внутри герметичного картера гидромуфты, приводя направляющими лопатками в движение заполняющее гидромуфту масло. Вязкое масло попадает на турбинные лопатки ведомого колеса, передавая им кинетическую энергию насосного колеса, в результате чего ведомое колесо приходит во вращение.
При увеличении оборотов двигателя движение масла внутри гидромуфты усложняется. Оно складывается из переносного и относительного движений. При этом переносное движение масла возникает при воздействии вращающихся лопаток насосного колеса. А относительное движение возникает под действием центробежных сил — масло перемещается от центра насосного колеса к его периферии. Таким образом суммарная скорость движения масла, отбрасываемого лопатками насосного колеса на турбинные лопатки ведомого колеса определяется векторной суммой скоростей переносного и относительного движения. На практике это означает, что при повышении частоты вращения ведущего колеса гидромуфты повышаются обе составляющие суммарной скорости движения масла, но при этом возрастающая скорость относительного движения снижает КПД гидромуфты, поскольку часть кинетической энергии лопаток насосного колеса расходуется на центробежное перемещение масла.
Достоинства и недостатки гидромуфты
В настоящее время гидромуфты устанавливаются на автомобили с полуавтоматическими коробками передач (грузовые, автобусы, реже легковые), на тракторы, в авиационные турбины, применяются в металлообрабатывающих станках. К достоинствам гидромуфты можно отнести простоту конструкции, обеспечение плавности изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя на механизмы трансмиссии, снижение ударных нагрузок на шестеренчатые пары коробок передач.
Недостатком гидромуфты является меньший по сравнению с гидротрансформатором коэффициент полезного действия из-за больших потерь при высоких оборотах ведущего вала двигателя. По этой причине на современные легковые автомобили гидромуфты практически не устанавливаются.
Статья в журнале «За рулем» №8, 1957
Назад
Гидромуфта – это важный элемент автомобиля, являющийся важной частью полуавтоматической, а также автоматической коробки передач. Основное применение устройства заключается в передаче крутящего момента к коробке передач от ведущего вала. Оно состоит из двухлопастных колес, которые установлены в особом корпусе. Он заполнен специальным маслом, которое является рабочей жидкостью. Валы не имеют жесткой связи, что дает возможность обеспечивать плавную передачу вращения между осями без резких движений.
История появления
Гидромуфта была запатентована в 1950 году и своим появлением обязана развитию кораблестроения. После того как на кораблях стали устанавливать паровые машины для увеличения скорости, возникла потребность в передаче крутящего момента на гребные винты, которые находились в воде. Механизм успешно был опробован и прижился. В дальнейшем устройство было адаптировано под автобусы в Лондоне. Также гидромуфта нашла свое применение на автомобилях и локомотивах на дизельном ходу. Устройство имеет коэффициент полезного действия порядка 98% и широко применяется в автомобилестроении.
Принцип работы
Колеса, из которых состоит устройство, разделяются по назначению. Наносное соединяется с коленвалом двигателя, а турбинное имеет прямую связь с трансмиссией. Турбинное колесо раскручивается потоками масла, которые образуются при вращении наносного колеса. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент в соотношении один к одному. Но этого недостаточно, чтобы автомобиль мог работать с максимальной мощностью. Для усиления эффекта в конструкцию добавили реакторное колесо.
Данное колесо вращается на ведущем валу и вместе с насосным составляет единый механизм. В зависимости от того, стоит оно или вращается, увеличивается разброс воздействия. Улучшенная конструкция получила название гидротрансформатор. Когда увеличивается частота вращения турбинного колеса (т.е. повышается скорость автомобиля), гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты.
Преимущества
Основным преимущество использования гидромуфты стала плавная передача и изменение крутящего момента. Кроме того, особенности конструкции максимально бережно воздействуют на трансмиссию и не могут её повредить. Это происходит за счет того, что конструкция предполагает возможность ограничивать крутящий момент.
Недостатки
Одним из явных изъянов использования гидромуфты стал небольшой коэффициент полезного действия если сравнивать их с механическими муфтами. Это связано с потерей крутящего момента, который используется на раскрутку масла, а не превращается в полезный крутящий момент. Для снижения износа в автомобилях с АКПП предусмотрен механизм блокирования, который срабатывает если автомобиль достиг предусмотренного значения скорости.
Сегодня на смену гидравлическим системам приходят современные пневматические и электрические системы. По статистике, именно на них направляется большинство инвестиций. Но на данный момент гидравлические системы являются самыми проверенными и надежными.