Гидротрансформатор: определение принцип действия вопросы ответы

Гидротрансформатор: определение принцип действия вопросы и ответы

Преобразователь крутящего момента (гидротрансформатор) представляет устройство гидравлического соединения, которое дополнительно действует как множитель крутящего момента начального ускорения. Поскольку преобразователь увеличивает крутящий момент, выбор правильного устройства для автомобиля (установленного двигателя) имеет значение. Корректно подобранный гидротрансформатор под АКПП и двигатель позволяет получить полный диапазон доступного крутящего момента. Рассмотрим основы, связанные с этим устройством, а также ответы на актуальные вопросы потенциальных водителей автомобилей.

Основные компоненты конструкции гидротрансформатора

Конструкция преобразователя крутящего момента, как правило, содержит четырех базовых компонента:

  1. Крышку.
  2. Турбину.
  3. Статор.
  4. Лопастный насос.

Крышка, по сути, является половиной корпуса, установленного по направлению в сторону двигателя. Крышка обеспечивает крепление гидротрансформатора к маховику (двигателю) и является частью резервуара жидкости. Конечно же, крышка гидротрансформатора не оказывает активного влияния на характеристики производительности устройства.

Тем не менее, важным моментом видится исполнение этой детали, которой приходится выдерживать сильное напряжение (скручивающее и осевое). Кроме того, на крышку действует высокое гидравлическое давление.

ГИДРОТРАНС

Гидротрансформатор автомобильный - устройство и детали конструкции
Классическое устройство преобразователя крутящего момента: 1 – маховик (соединение с мотором); 2 – турбина; 3 – корпусная часть; 4 – входной вал трансмиссии (подключается к турбине); 5 – насос (крепится на корпусе); 6 — статор

Турбина гидротрансформатора – деталь, которая спрятана в кожухе и находится в постоянном движении при работе. Турбина соединяется с трансмиссией через шлицевую посадку на входном валу. Соответственно движение турбины связано непосредственно с движением автомобиля.

Статор – своего рода «мозговой центр» гидротрансформатора, несмотря на то, что статор никак не является единственным определяющим фактором функций и характеристик. Статор, изменяющий поток жидкости между турбиной и насосом, фактически придаёт гидротрансформатору свойства умножителя, а не только свойства сцепляющей жидкостной муфты.

При снятом статоре преобразователь не создаст эффекта увеличения крутящего момента. Для того чтобы статор функционировал должным образом, обжимная муфта должна работать в соответствии с конструкцией:

  1. Удерживать статор неподвижно, пока гидротрансформатор в состоянии остановки (медленная относительная скорость турбины по отношению к скорости насоса рабочего колеса).
  2. Позволять статору вращаться с остальной частью гидротрансформатора после того, как скорость турбины приблизится к скорости насоса. Этим моментом обеспечивается более эффективный и менее ограниченный поток жидкости.

Односторонняя механическая муфта

Деталь, именуемая односторонней механической муфтой, устанавливается на обоймах внутри статора, в то время как внутренняя обойма надевается на опору статора коробки передач (АКПП). Эффект умножения крутящего момента означает, что транспортное средство, оснащённое автоматической коробкой передач и гидротрансформатором, выдаст увеличенный крутящий момент на ведущие колёса, чем фактически производит мотор.

МУФТА

Гидротрансформатор автомобильный и одностороняя механическая муфта
Односторонняя механическая муфта – такой, примерно, выглядит одна из широко распространённых конструкций подобных муфт, но существует целый ряд несколько изменённых конфигураций изделий

Этот эффект проявляется в момент нахождения гидротрансформатора в «режиме остановки» (когда турбина вращается значительно медленнее, чем насос) и в момент ускорения автомобиля. Множитель крутящего момента быстро уменьшается, пока не достигнет отношения 1 : 1 (без увеличения крутящего момента по сравнению с крутящим моментом коленчатого вала.). Типичный гидротрансформатор крутящего момента будет иметь коэффициент множителя крутящего момента 2,5 : 1.

Крутящий момент начального ускорения

Следует помнить: любой правильно работающий преобразователь действительно увеличивает крутящий момент начального ускорения. Чем более резкое изменение пути жидкости от «естественного» обратного пути, вызванное статором, тем выше коэффициент умножения крутящего момента гидротрансформатора.


Противотуманные фонари 60W 12000LM 12V
 

Крутящий момент не увеличивается с муфтой механической коробки передач (КПП) и нажимным диском. Отсюда проявляется необходимость в тяжёлых маховиках, очень высоких числовых передаточных числах и высоких оборотах. Подробности умножения крутящего момента, пожалуй, способны привести в замешательство непрофессионала. Зачастую высокие коэффициенты умножения принимаются за лучший выбор. Однако на самом деле для принятия верного решения необходимо включить множество переменных в расчёты.

ГИДРО — МАРКЕТ

Нужно помнить: отношение по-прежнему является фактором крутящего момента двигателя в соответствующем диапазоне скорости останова гидротрансформатора. Другими словами — гидротрансформатор с коэффициентом умножения 2,5: 1, который останавливается при 3000 об/мин, будет производить 677,9 Н/м. крутящего момента в случае полного ускорения дроссельной заслонки. При этом учитывается связь с двигателем, производящим 271 Н/м крутящего момента при 3000 об/мин.

Однако, если тот же двигатель производит 406,7 Н/м крутящего момента при 4000 об/мин, лучшим видится применение гидротрансформатора, который стопорится на 4000 об/мин только с коэффициентом умножения крутящего момента 2,0: 1. То есть:

406,7 х 2,0 = 813,4 Н/м при начальном ускорении. Конечно, лучшим видится соотношение 2,5: 1 при 4000 об/мин для этого примера (при условии, что такая комбинация позволяет подвеске работать, а шинам не вращаются). Это лишь краткий обзор реальных сценариев, которых множество.

Лопастный (центробежный насос) гидротрансформатора

Лопастный насос — это внешняя половина гидротрансформатора на стороне трансмиссии в области линии стыка. Внутри рабочего колеса насоса находится ряд продольных рёбер, которыми жидкость направляется в турбину. Размер гидротрансформатора (и насоса), а также количество и форма рёбер рабочего колеса влияют на характеристики гидротрансформатора.

НАСОС

Лопастный насос автомобильного гидротрансформатора
Лопастный (центробежный) насос, составляющая конструкции преобразователя крутящего момента. Исполняет важную роль в работе всего устройства и определяет долговечность собственным исполнением

Если целью является длительный срок службы гидротрансформатора, крайне важным моментом видится надёжное исполнение именно рёбер насоса рабочего колеса, а не нагрузка на корпус.

Скорость вращения (вала двигателя) на холостом ходу

Скорость вращения — число оборотов конкретного гидротрансформатора (рабочего колеса), необходимая для преодоления определённой нагрузки с последующим началом движения турбины. Когда речь идёт о том, «насколько сильное торможение можно получить от конкретного гидротрансформатора», имеется в виду: насколько быстрым требуется вращение гидротрансформатора для генерации достаточной силы жидкости на турбине.

Эта сила необходима для преодоления инерции покоя автомобиля при широко открытой дроссельной заслонке. Нагрузка возникает от двух точек:

  1. От крутящего момента, передаваемого гидротрансформатору двигателем через коленчатый вал. Эта нагрузка изменяется в зависимости от числа оборотов в минуту. То есть зависит от кривой крутящего момента, и напрямую от содержимого атмосферы, топлива и состояния двигателя.
  2. От инерции — сопротивления автомобиля ускорению, которое создаёт нагрузку на гидротрансформатор через трансмиссию. Этот момент можно представить сопротивлением вращению трансмиссии, когда транспортное средство находится в состоянии покоя. На трансмиссию влияют вес автомобиля, величина снижения передачи и размер шины (способность шины удерживаться на земле) и жёсткость шасси.

Сопротивление автомобиля движению в состоянии покоя

Применительно к сопротивлению движению автомобиля, находящегося в состоянии покоя, на скорость «сваливания» гидротрансформатора и многие другие характеристики, также влияет сопротивление автомобиля ускорению относительно скорости ускорения. Это сопротивление во многом обусловлено:

  • частотой вращения, наблюдаемой сразу после начала движения автомобиля;
  • величиной падения частоты вращения, наблюдаемой при переключении передач;
  • величиной проскальзывания в гидротрансформаторе (частота вращения турбины относительно частоты вращения насоса крыльчатки).

Сопротивление ускорению влияющее на гидротрансформатор, часто рассматривается больше теоретически, чем фактически, с использованием десятка переменных параметров, влияющих на обороты и проскальзывание.

ТРАНСМИССИЯ

Гидротрансформатор и график соотношения обороты/крутящий момент
График соотношений скорости вращения вала двигателя и крутящего момента: Синяя линия – диапазон крутящего момента; Оранжевая линия – характеристика преобразующего устройства

Главное, что следует помнить о скорости останова гидротрансформатора: каждое конкретное устройство не предусматривает «заводской предустановки» срыва скорости. Каждая уникальная конструкция производит определенный диапазон скоростей срыва в зависимости от величины нагрузки.

Эта нагрузка зависит как от крутящего момента, создаваемого двигателем, так и от сопротивления автомобиля движению из покоя. Чем выше эта комбинированная нагрузка, тем выше «сваливание» конкретного гидротрансформатора.

И наоборот, чем ниже нагрузка, тем ниже скорость срыва. Естественно, если двигатель работает с не полностью открытой дроссельной заслонкой, не стоит ожидать высокой скорости срыва, как при широко открытой дроссельной заслонке.

Диапазон кривой крутящего момента

Еще один момент относительно крутящего момента двигателя заключается в том, что существует «соответствующий диапазон» кривой крутящего момента двигателя для начальной скорости срыва (см. график выше).

Это означает, что если конкретный гидротрансформатор имеет конструкцию, способную обеспечивать скорость срыва в диапазоне 2000 — 2600 об/мин, это и есть соответствующий диапазон кривой крутящего момента двигателя.

Другими словами: только характеристики крутящего момента двигателя в этом диапазоне влияют на величину скорости срыва, фактически наблюдаемую.

Как правильно выбрать гидротрансформатор?

Приобретение устройства с высокими эксплуатационными характеристиками обычно сопровождается специфическими «потребностями», способными улучшить характеристики автомобиля. Потребности могут означать, что покупатель гидротрансформатора желает, чтобы автомобиль:

  • двигался быстрее,
  • работал качественнее,
  • не нагружался на холостом ходу,
  • хорошо стартовал с места остановки,
  • не «чирикал» шинами в момент переключениях передач,
  • тянул без проблем крутой подъём.

И покупатель вполне может получить частично или всё из того, что перечислено в списке.

ТУРБИНА

Выбор гидротрансформатора автомобиля
Какой гидротрансформатор из двух представленных конструкций выбрать для установки в автомобиль? На этот вопрос по внешнему виду устройств ответить крайне сложно

Преобразователи крутящего момента сами по себе не функционируют. Гидротрансформатор является неотъемлемой частью общей комбинации автомобиля. Многие комбинации и применения автомобилей очень схожи. Поэтому может показаться очевидным, каков наилучший выбор гидротрансформатора.

Обычно целесообразно взглянуть на предполагаемое применение, чтобы выбрать лучший гидротрансформатор для конкретного применения. Автосервисы (профессиональные) обычно проводят сбор соответствующей информации. Технические серьёзные продавцы также рассматривают конкретные клиентские приложения и рекомендуют правильные гидротрансформаторы.

Без надлежащей помощи по выбору или за неимением руководства, покупателю достаточно сложно получить продукт, соответствующий потребностям или ожиданиям. Слишком низкий момент останова гидротрансформатора явно не пойдет на пользу покупателю. Если применение требует скорости срыва, по крайней мере, 3000 об / мин, а приобретается преобразователь под диапазон скорости срыва 2000 — 2500 об / мин, трудно ожидать скорости срыва даже в 2000 об/мин.

Вопросы и ответы по теме

Вопрос: Как выбрать скорость срыва гидротрансформатора, подходящую для конкретного применения?

Ответ: Заявленная скорость срыва должна быть как минимум на 500 об/мин выше, чем начало диапазона мощности распределительного вала. Все распределительные валы вторичного рынка поставляются с кулачковой картой, где указывается диапазон оборотов.

Если, к примеру, распределительный вал поддерживает диапазон 1500–6500 об/мин, нужно выбрать крутящий момент с минимальным числом оборотов 2000 об/мин. Для автомобиля городского назначения целесообразно выбрать скорость срыва преобразователя, меньше оборотов двигателя при скорости езды 100 км/час. Такой подход предотвратит чрезмерное накопление тепла. Исключением является трансмиссия / гидротрансформатор с блокировкой.

Определение «пробуксовки вспышки»

Вопрос: Чем объяснить разницу между терминами «пробуксовка вспышки» («Flash Stall») и «пробуксовка педального тормоза» («Foot-Brake Stall»)?

Для справки: «Пробуксовка вспышки» («Flash Stall»)  — это максимальное число оборотов двигателя с автоматической коробкой передач при начальном рабочем диапазоне АКПП и полностью остановленном кардане.

Для справки: «Пробуксовка педального тормоза» («Foot-Brake Stall») — это число оборотов двигателя, достаточное для перевешивания тормозного (стояночного) усилия и начала движения автомобиля вперёд.

Ответ: Из двух измерений останова гидротрансформатора наиболее точным является первый — «пробуксовка вспышки». «Пробуксовка педального тормоза» зависит от большого количества параметров:

  • типа тормозной системы,
  • дисковой или барабанной конструкции тормоза,
  • регулировки тормозной системы,
  • отношения колец и шестерён и т.д.

Всё эти переменные более резко влияют на стояночный тормоз, на характеристики холостого хода двигателя, на установку кулачка вала под низкий крутящий момент для автоматической коробки передач (АКПП).

Определить «Flash Stall» можно следующим способом:

В режиме холостого хода с низкими оборотами включить полный газ. Когда автомобиль начнёт движение вперёд, обратить внимание на показания тахометра. Эти показания и есть «Пробуксовка вспышки» («Flash Stall»).

Двигатель должен иметь высокую чувствительность к холостому ходу. В противном случае, может потребоваться регулировка фаз газораспределения и / или регулировка карбюратора.

Термин «блокирующий» гидротрансформатор

Вопрос: Что означает термин «блокирующий» преобразователь крутящего момента?

Ответ: Термин относится к устройству, содержащему внутренний блокирующий поршень или подобное устройство. Применяемые трансмиссии:

  • AOD,
  • AODE,
  • TH350C,
  • 2004R,
  • 4L60 (700R4),
  • 4L60E,
  • 4R70W,
  • 4L80E  и другие,

используют именно такую технологию устранения пробуксовки для увеличения экономии топлива. Более старые трансмиссии, типа: TH400, TH350, C6, C4 и другие, не включают методы блокировки. Единственный способ повысить эффективность использования топлива в гидротрансформаторах такого типа:

  • изменить зазоры,
  • перенаправить углы рёбер,
  • снизить фактическую скорость срыва.

Особенности установки нового устройства

Вопрос: Нужно ли менять переднее уплотнение и втулку коробки передач перед установкой нового преобразователя?

Ответ: Да, как правило, нужно. Следует осмотреть старый гидротрансформатор на предмет повреждения ступицы насоса коробки передач. Если обнаружится какой-либо износ ступицы, необходимо заменить уплотнение и втулку. Если же износ не обнаружен, возможно, достаточно обойтись заменой уплотнения.

Вопрос: Какой зазор соблюдать между гидротрансформатором и гибкой пластиной, прежде чем тянуть конструкцию вперёд и крепить к пластине?

Ответ: Между гидротрансформатором и гибкой пластиной должен оставаться зазор 3-5 мм перед тем, как начинать подтягивать преобразователь вперёд и крепить к пластине.


При помощи информации: JEGS