Принцип работы гидромуфты на мерседесе

Обновлено: 05.07.2024

Гидромуфта: схема, устройство, принцип работы.

Гидромуфта представляет собой отдельный узел в коробке передач автомобиля. Она устанавливается как в автоматической, так и в полуавтоматической коробке. Назначение такого узла состоит в плавной передаче крутящего момента от ведущего вала к коробке передач.

Гидромуфта, находящаяся в составе насосного агрегата, предназначена для бесступенчатого регулирования режима работы путем изменения частоты вращения насоса при неизменной частоте вращения приводного электродвигателя.

Содержание статьи

Принцип работы гидромуфты
Устройство
Конструкция насосной гидромуфты
Схема регулирования
Достоинства и недостатки

Частота вращения вторичного вала гидромуфты изменяется в зависимости от степени наполнения, которая регулируется черпательно-золотниковым устройством или жиклерной системой.

Принцип работы гидромуфты

Схематично гидромуфта состоит из нескольких основных элементов. Первый из которых – это насосное колесо (обозначено синим на схеме). Такое колесо имеет изогнутые лопасти и заполнено маслом.

Включение гидромуфты в работу начинается в тот момент, когда насосное колесо начинает вращаться, то масло выталкивается наружу центробежной силой. Чем быстрее вращается колесо, тем больше центробежная сила.

Напротив насосного колеса расположено турбинное колесо (на схеме обозначено красным). Турбинное колесо представляет собой зеркальную копию насосного колеса, повернутую на 180 градусов.

Когда насосное колесо вращается, то поток масла направляется на лопасти турбинное колеса и заставляет его вращаться, но из-за потерь турбинное колесо вращается медленнее.

Степень изменения частоты вращения называется скольжением гидромуфты:

S = 100% *(n1-n2)/n1 = (1-i) * 100%

где n1 – частота вращения вала гидромуфты (приводного двигателя);
n2 – частота вращения вторичного вала гидромуфты (приводного двигателя);
i – передаточное отношение гидромуфты;
s – скольжение, %.

Величины s и i характеризуют глубину регулирования и относятся к режимным характеристикам гидромуфты.

Рабочей жидкостью гидромуфты является масло турбинное марки Т22. Применение масел, склонных к шламообразованию и окислению, не допускается. В масло рекомендуется добавлять присадки против пенообразования и окисления.

При номинальной частоте вращения насоса 2900 оборотов в минуту гидромуфта устанавливается между двигателем и насосом.

В высокооборотных насосных агрегатах (частота вращения более 3000 оборотов в минуту) гидромуфта устанавливается между электродвигателем и передачей, повышающей частоту вращения (мультипликатором).

Устройство гидромуфты

Гидромуфта в автомобиле представляет собой самый простой элемент гидравлической трансмиссии. В современном варианте гидромуфта дополнена ещё одним элементов – статором и такой механизм называется гидротрансформатор. Он состоит из нескольких элементов:
Насосного колеса;
Турбинного колеса;
Статора;
Корпуса (картера).

Насосное колесо закреплено на валу двигателя и вращается внутри герметичного картера гидромуфты. Турбинное колесо расположено на противоположной стороне и закреплено на ведомом валу.

Внутри корпуса между этими двумя колеса все пространство заполнено маслом.

Для преобразования крутящего момента между турбинным и насосным колесами расположен статор. Жидкость возвращается из турбинного колеса в насосное проходя через статор. Это приводит к усилению крутящего момента.

Конструкция насосной гидромуфты

Конструктивная схема гидромуфты насосов разных типов имеет много общих решений.

В состав гидромуфты входит: собственно гидромуфта, рычажно-кулачковая передача и исполнительный механизм.

Гидромуфта типа МГ2 – двухполосная с устройством для регулирования.

Базовая деталь гидромуфты – литой, чугунный корпус (картер) 1 с крышкой 3. В расточках корпуса устанавливается корпус черпательного устройства и подшипник гидромуфты.

К корпусу подсоединяются золотник, маслопроводы, термометры сопротивления. В корпусе установлен перфорированный экран для изоляции вращающегося ротора от брызг и уменьшения вентиляционных потерь. В корпусе отлиты четыре опорные лапы для крепления к фундаментной плите.

С помощью шпилек крышка крепиться к корпусу. По плоскости разъема разъема предусмотрена паронитовая прокладка. В крышке выполнен люк со съемной крышкой, через который производится ремонт замена плавких предохранителей ротора без разборки корпуса гидромуфты 2.

Вал электродвигателя посредством зубчатой муфты соединяется с насосным валом гидромуфты, а вал насоса или редуктора с турбинным валом 9 гидромуфты. Насосный полуротор 5 и турбинное колесо 6 гидромуфты изготавливаются из стальных поковок, с приваренными плоскими радиальными лопастями. Насосный ротор на подшипниках скольжения с осевым упором цапфы 8 устанавливается в корпус.

Турбинный ротор со своими опорами имеет подшипники качения – левый роликовый, а правый - двойной радиально упорный, для восприятия осевых усилий, действующих на ротор при пусках и переменных режимах работы агрегата.

Подшипник качения гидромуфты смазывается жидким маслом, поступающим от подшипников скольжения по специальным сверлениям.

Насосный ротор состоит из двух полуроторов: левого и правого. Левый полуротор 5 крепится болтами с пружинными шайбами к фланцу насосного вала, правый 7 – к цапфе 8. Между собой полуроторы соединены цилиндрическим корпусом ротора 4. К корпусу ротора крепится крышка 10 камеры черпательного устройства.

Турбинный ротор состоит из симметричного колеса, насаженного на вал, и деталей крепления. В ступице турбинного колеса выполнены разгрузочный отверстия для выравнивания давления в обеих рабочих полостях гидромуфты.

Двухполосный круг циркуляции гидромуфты через золотники и корпус подшипника заполняется маслом от маслосистемы. Регулирование частоты вращения турбинного ротора гидромуфты осуществляется изменением значения заполнения круга циркуляции, который через отверстия соединяется с дополнительным объемом, где формируется масляное кольцо.

Схема системы регулирования гидромуфты.

Работы и регулирование гидромуфты производится путем воздействия вала исполнительного механизма через кулачок 1 и рычаг 7 на зубчатый сектор 5, находящийся в зацеплении с зубчатой рейкой черпака 4.

Черпак движется поступательно в направляющей втулке. Положение черпака определяет уровень масла в черпательной камере, а следовательно, и в полости гидромуфты, обуславливая тем самым определенное скольжение. Предельное положение черпака фиксируется стопором 3. На корпусе гидромуфты имеется указатель положения черпака.

Закрепленный на корпусе 12 золотник 11 может разделить масло на два потока: в полость гидромуфты и сброс в маслобак. Масло подводится в центр золотника, а отводится через регулирующие окна в верхней и нижней части 10.

Вращение на золотник передается от валика зубчатого сектора через кулачок 2, двухплечий рычаг 6, тягу 15 и рычаг 13, установленный на валике золотника. Продольная тяга имеет пружину 14, которая обеспечивает обратное движение золотника.

Кулачок 2 спрофилирован таким образом, чтобы обеспечить максимальную подачу масла в гидромуфту при режиме наибольшего в ней тепловыделения. Золотник предохраняет гидромуфту от переполнения, а черпаковую трубу – от чрезмерной перегрузки.

Постоянный контакт рычага 6 с кулачком 2 осуществляется за счет противовеса 8. Вал исполнительного механизма имеет подшипниковую опору 9.

Применение гидромуфт дает возможность повысить экономичность работы насосного агрегата при частичных нагрузках, увеличивает долговечность работы насоса и арматуры, а также позволяет привести в соответствие напорные характеристики параллельно работающих насосных агрегатов.

Для резервных питательных насосов энергоблоков до 300 МВт применяются одноступенчатые повысительные передачи с передаточным отношением до 2,2.

Шевронная зубчатая пара установлена в подшипниках с принудительной смазкой. Подшипники располагаются в чугунном корпусе редуктора, который имеет осевой разъем в горизонтальной плоскости.

Шестерня выполнена как одно целое с валом из стали 40Х. Зубчатое колесо – бандажированное: на вал из стали 45 насажена ступица и обод зубчатого колеса из стали 40Х. Редуктор имеет торсионный вал для соединения с насосом.

Достоинства и недостатки

Основным достоинством гидромуфты считается возможность плавного регулирования крутящего момента, который передается от двигателя на трансмиссию. Использование гидромуфты позволяет ограничить максимальный передаваемый крутящий момент и таким образом обезопасить трансмиссию от поломок и перегрузок.

Недостатком такой конструкции является снижение КПД, которое происходит вследствие потерь в масле при передаче крутящего момента. Большая часть потерь связана с преобразованием механической энергии вращения в тепловую, которая расходуется на нагрев масла и корпуса турбины. Такие потери приводят к увеличению расхода топлива.

Что такое гидромуфта и для чего она нужна

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.

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:

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:

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:

Гидромуфта и все,что необходимо о ней знать.

В некоторых видах двигателей устанавливается привод вентилятора с охлаждающей функцией от коленвала. Соединение осуществляется через специальную деталь, называемой гидромуфтой. В чём суть действия этого прибора, строение и процесс его функционирования, пойдёт речь в данной статье. Также немаловажным фактором является правильное использование данного узла, технические особенности и, в случае необходимости, проведение ремонта.

Свойства

Отметим основные свойства, которыми обладают гидромуфты:

Ведомые и ведущие валы действуют вне зависимости друг от друга. К примеру, когда ведомый вал находится в покое, то в это время ведущий вал может функционировать или соответствовать промежуточному значению угловой скорости. Но отметим, что значение последней не может равняться скорости вращения ведущего вала. Обычно её значения меньше на 2 – 3%.
Именно гидравлические муфты смогут обеспечить плавное начало движения транспорта и плавный набор разгона.
Строение организовано таким образом, что в ней отсутствуют детали, которые тесно соприкасаются между собой. Другими словами отсутствует процесс трения деталей, а следовательно, их износ сводится к минимуму.
Гидромуфта сдерживает крутильные колебания.
С её помощью обеспечивается бесшумное функционирование передач.
Обеспечивается высокие показатели коэффициента полезного действия, до 0,96 – 0,98.
Высокая степень надёжности при эксплуатации.С их помощью можно организовать управление, как на дистанционном, так и на автоматическом уровне.

История

Своим рождением гидротрансформатор и гидромуфта обязаны развитию судостроения в конце XIX века. С появлением на кораблях морского флота паровых машин возникла острая необходимость в новом дополнительном механизме, который позволял бы плавно передавать крутящий момент от паровых двигателей к большим и тяжелым гребным винтам, погруженным в воду. Такими устройствами стали гидромуфта и гидротрансформатор, которые запатентовал в 1905 году немецкий инженер и изобретатель Герман Феттингер. Позже эти механизмы адаптировали для установки на лондонские автобусы, а затем на автомобили и первые дизельные локомотивы для более плавного начала движения.

Устройство и принцип работы гидромуфты

Внутри гидромуфты очень близко друг к другу соосно размещены два вращающихся колеса с лопастями. Одно соединено с ведущим валом (насосное), а второе с ведомым (турбинное). Все пространство вокруг них в гидромуфте заполнено рабочей жидкостью (масло).

Принцип работы гидромуфты очень прост. Её ведущий вал вращается двигателем. Вместе с валом в корпусе гидромуфты циркулирует и масло. За счет своей вязкости оно постепенно все больше и больше вовлекает за собой в это вращение ведомый вал. Таким образом, крутящий момент от двигателя плавно нарастая постепенно через жидкость передается на ведомый вал.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора

По сути, гидротрансформатор это та же гидромуфта в которой между вращающимися колёсами добавлено третье лопастное колесо – реактор (статор). Посредством муфты свободного хода оно может вращаться на ведущем валу, образуя единое целое с насосным колесом. Это происходит до тех пор, пока обороты вращения насоса и турбины различаются. Как только они уравниваются, реактор начинает вращаться независимо от насоса, превращая гидротрансформатор в гидромуфту.

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.

Гидромуфты подразделяются на регулируемые и замкнутые.

Регулируемые гидромуфты предназначены, как правило, для относительно неглубокого (до 30-40%) регулирования частоты вращения ведомого вала привода. Наиболее экономичным такое регулирование является лишь для машин, у которых мощность нагрузки в процессе работы изменяется пропорционально кубу частоты вращения турбины, т.е. N₂=(i 3 ) Nн (Nн- номинальная мощность при полной скорости и n₁=const.). К таким машинам относятся мощные (до15тыс.квт) центробежные насосы, турбогенераторы, вентиляторы. Менее экономичным регулирование с помощью гидромуфт является в случае, когда мощность изменяется пропорционально квадрату частоты вращения ,т.е. N₂=(i 2 ) Nн. Максимальные потери мощности Nпот. в первом случае составляют Nпот.= 0,148 Nн при i=0,666, а во втором случае 0,25 Nн- при i=0,5. Для многих лопастных машин регулирование гидромуфтой имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами регулирования скорости.

Основные типы и характеристики замкнутых гидромуфт.

Замкнутые гидромуфты постоянного наполнения условно могут быть подразделены на предохранительные и пускопредохранительные.

Предохранительные гидромуфты ограничивают крутящий момент значением, меньшим на 15-20% максимального (опрокидного) момента приводного электродвигателя (двигатель). Значение пускового(стопового) момента в отдельных моделях таких гидромуфт может иметь значение 1,3-1,4 от величины номинального момента. В этом случае предохранительная гидромуфта выполняет функцию муфты предельного момента. Пускопредохранительная гидромуфта предназначена для поддержания вращающего момента привода в течение всего периода разгона машины в пределах 1,3-1,5 от номинального момента.

На рис.2 показана предохранительная гидромуфта ГП 740, имеющая симметричные насос 1 и турбина 2 , межлопастные каналы которых образуют рабочую полость 3. Насос 1 соедин?н посредством фланцев с вращающимся корпусом 4. Турбина 2 установлена на полом валу 5, имеющем посадочное отверстие для монтажа гидромуфты на входной вал редуктора. Насос 1 посредством пальцев 6 и упругих втулок 7 связан с полумуфтой 8 вала электродвигателя. В центральной части полости гидромуфты имеется камера 9.

При работе гидромуфты на установившемся режиме вся РЖ находится в рабочей полости 3 и, как было указано выше, циркулирует по каналам насоса и турбины.

В указанном режиме в камере 9 РЖ отсутствует, т.к. оба колеса (насос 1 и турбина 2) вращаются с большой частотой вращения при минимальном их скольжении. В случае возрастания нагрузочного момента скорость турбины 2 начинает уменьшаться.

При определенной величине внешней нагрузки РЖ опускается по лопаткам турбины 2 к центру гидромуфты и достигает границ камеры 9. С дальнейшим ростом нагрузки и скольжения вс? большее количество РЖ устремляется в камеру 9, в то время как количество ее в рабочей полости 3 уменьшается. Так как расход РЖ по каналам насоса и турбины в этом переходном режиме падает, то крутящий момент, передаваемой гидромуфтой, не возрастает и ограничивается вполне определeнной величиной. Остановка турбины 1 (скольжение 100%) соответствует практически полному заполнению камеры 9 РЖ, находящейся в ней в состоянии динамического равновесия. Последнее обусловлено тем, что насос 1 постоянно всасывает ту порцию жидкости, которая в данный момент поступает из турбины 2 в указанную камеру. При снятии внешней нагрузки первоначальная картина восстанавливается, поскольку вся РЖ перетекает вновь из камеры 9 в рабочую полость 3. Пуск гидромуфты сопровождается аналогичным гидравлическим процессом, но с той лишь разницей, что он протекает в обратном порядке по сравнению с режимом торможения ведомого вала.

Вал 5 турбины 2 имеет два подшипника качения 10 и 11, позволяющие этому колесу свободно вращаться по отношению к насосу 1. Полость гидромуфты во избежание вытекания РЖ уплотнена на валу 5 манжетами 12 и 13.

На рис. 3 представлены графики внешних моментных характеристик асинхронного короткозамкнутого двигателя (а) и предохранительной гидромуфты (б). В качестве допущения принято, что при изменении момента частота вращения насоса (мин -1 ) n₁ =const.

Момент гидромуфты Мг подчиняется зависимости

Мг = λi?ρ?(n₁/ 60) 2 ?D_a 5 ,где:

Из приведенной зависимости следует, что изменение Мг с изменением n₁ следует закону квадратичной параболы.

В случае отсутствия гидромуфты включение двигателя в электросеть вызывает ударное приложение усилий к элементам передачи, эквивалентное среднему значению Мпуск. Использование же гидромуфты совместно с двигателем коренным образом и в лучшую сторону изменяет характер пускового процесса .

Внешняя нагрузка на двигатель в период пуска определяется только параметрами моментной характеристики гидромуфты. Если пуск двигателя осуществляется ,например, при полностью блокированном ведомом валу привода, то внешний крутящий момент ( Мг) плавно нарастает от нуля по параболам 0-с₁ и 0-с₂ соответственно при характеристиках 1 и 2.В точках с₁ и с₂ работа двигателя с частотой вращения, близкой к рабочей, устойчива, поскольку момент гидромуфты 0-С₁ и 0-С₂ при ее скольжении, равном 100%, меньше Ммакс.

Пуск привода при номинальной нагрузке Мн и характеристике гидромуфты, например, 2 (Рис.3) можно условно разделить на три фазы. В первой фазе при неподвижной турбине двигатель быстро разгоняется по параболе 0-с₂до точки к пересечения этой кривой с линией Мн=const. При частоте вращения двигателя n_1к турбина совместно с ведомой частью привода страгивается с места и ускоряется, что соответствует второй фазе пуского процесса. В течение этой фазы двигатель разгоняется, преодолевая момент сопротивления гидромуфты, изменяющийся так же по параболе 0-с₂. Завершению этой фазы соответствует точка с₂пересечения кривой 0-с₂ с рабочим участком характеристики двигателя и точка В на графике 2 характеристики гидромуфты. Третья завершающая фаза определяется участком a-c₂ характеристики двигателя и соответственно участком A-B характеристики гидромуфты. В этой фазе момент гидромуфты изменяется от Мкр до Мн.

На рис.4 приведена конструкция пускопредохранительной гидромуфты ГПП530 с тормозным шкивом, которая устанавливается на входной вал коническо-цилиндрического редуктора приводного блока ленточного конвейера.

Отличительной особенностью этой гидромуфты гидромуфты в сравнении с предохранительной является то, что помимо насоса 1, турбины 2, корпуса 3 и вала 4 турбины в центральной части полости муфты предусмотрена пусковая камера (камера) 5, образованная внутренней нерабочей поверхностью насоса 1 и прикрепленной к нему крышкой 6. Заполнение камеры 5 РЖ при неподвижной гидромуфте и при ее вращении происходит через кольцевой вход 7 , имеющийся в крышке 6.

Выход РЖ из камеры 5 в рабочую полость 8 при работе гидромуфты осуществляется через ряд отверстий 9 небольшого сечения, выполненных в цилиндрической стенке указанной камеры. При неподвижном состоянии гидромуфты РЖ свободно заполняет большую часть объема камеры 5. В процессе быстрого пуска двигателя камера 5 под напором насоса полностью заполняется РЖ и остается максимально заполненной практически до полного разгона машины.

Расход РЖ, перетекающей постоянно в рабочую полость 8 из камеры 5, сполна компенсируется большим расходом РЖ, поступающей в нее из каналов турбины 2.

Объем РЖ в камере 5 начинает уменьшаться лишь после разгона ведомого вала привода до скорости, близкой к номинальной. При этой скорости центробежные силы, воздействующие на РЖ в каналах турбины, будут препятствовать ее проникновению к кольцевому входу 7. В связи с этим рабочая полость будет постепенно пополняться через отверстия 9 РЖ, поступающей из камеры 5. Последняя полностью опорожнится лишь после окончания разгона машины.

Способность пускопредохранительной гидромуфты удерживать в пусковом процессе значительную часть РЖ в полости пусковой камеры обеспечивает снижение пускового момента привода до значения (1,3-1,6) Мн и тем самым растянутый во времени плавный разгон машины.

Ограничение пускового момента в указанных пределах необходимо для большинства ленточных конвейеров, поскольку при этом устраняются опасные динамические колебания натяжения ленты и ее пробуксовка по барабанам.

Экспериментально полученные графики изменения частот вращения насоса и турбины, а также крутящего момента гидромуфты ГПП530 в процессах пуска механической системы, имитирующей разгон ленточного конвейера, приведены на рис.5.

При пускопредохранительной гидромуфте привод приобретает в известном смысле признаки адаптивной системы, т.к. при сниженном моменте сопротивления движению уменьшается и вращающий момент Мг, в связи с чем плавность пуска сохраняется.

Заключение

Включением гидромуфты в состав привода достигается существенное улучшение его статических и динамических характеристик, что способствует повышению эксплуатационной надежности машин.

Гидромуфта, способная в режимах пуска и торможения ограничивать заданным значением крутящий момент, является эффективным быстродействующим средством защиты от недопустимых перегрузок двигателя, механической передачи и машины в целом.

Обладая свойствами демпфирования и гашения крутильных колебаний, пульсирующих и пиковых нагрузок, гидромуфта позволяет увеличить срок службы машин.

Гидромуфты ведущих фирм Запада широко используются во всех отраслях промышленности большинства стран мира. В то же время в России так же, как и в странах СНГ, наблюдается значительное отставание в сфере серийного производства и применения гидромуфт, что снижает технический уровень и эксплуатационную надежность многих отечественных машин.

Принцип работы гидромуфты

Содержание:

Принципиальная схема гидромуфты и её технические характеристики

Для лучшего понимания функционирования гидравлической муфты приведём её конструктивную схему:

Колёса (9) снабжены прямыми лопатками, хотя в некоторых случаях, для них используют лопатки изогнутой формы.
Гидромуфта является соединением колеса центробежного насоса, колеса реактивной турбины и кожухов (3), как охватывающего, так вращающего. Насос, в свою очередь, присоединён к ведущему валу (6), а реактивная турбина – к ведомому валу (16).

Принцип действия

Попробуем разобраться, в чём же состоит её основной принцип роботы. Во время вращения насос является передающим звеном работы двигателя жидкости, которая заполняет гидравлическую муфту через клапан. В процессе этого сообщается запас энергии скорости и энергии давления. Попадая на лопасти, жидкость преобразует энергию в механическую работу, которая приводит к вращению ведомого вала. Покидая турбину, жидкость снова поступает в насос. Во время этого процесса происходит передача момента вращения с одного вала на другой. Таким образом, устанавливается замкнутый процесс, который работает в таком порядке: насос – турбина – насос. Делаем вывод, что основным элементом, которая связывает между собой оба вала – это жидкость.

В процессе действия происходят некоторые потери. Причиной этому является тот факт, что в рабочем состоянии ведущий вал немного опережает ведомый.

Свойства

Отметим основные свойства, которыми обладают гидромуфты:

Ведомые и ведущие валы действуют вне зависимости друг от друга. К примеру, когда ведомый вал находится в покое, то в это время ведущий вал может функционировать или соответствовать промежуточному значению угловой скорости. Но отметим, что значение последней не может равняться скорости вращения ведущего вала. Обычно её значения меньше на 2 – 3%.
Именно гидравлические муфты смогут обеспечить плавное начало движения транспорта и плавный набор разгона.
Строение организовано таким образом, что в ней отсутствуют детали, которые тесно соприкасаются между собой. Другими словами отсутствует процесс трения деталей, а следовательно, их износ сводится к минимуму.
Гидромуфта сдерживает крутильные колебания.
С её помощью обеспечивается бесшумное функционирование передач.
Обеспечивается высокие показатели коэффициента полезного действия, до 0,96 – 0,98.
Высокая степень надёжности при эксплуатации.

С их помощью можно организовать управление, как на дистанционном, так и на автоматическом уровне.

Нюансы работы

Благодаря всем выше перечисленным свойствам, обеспечивается взаимодействие гидравлической муфты и двигателя. Перечислим все основные функции, которые выполняет устройство:

Способность регулировать количество выполняемых вращений ведомым валом при постоянном числе вращений двигателя;
Обеспечение разгона больших масс.

Обеспечение суммирования мощностей и реверса. Особенно это актуально при использовании детали на судах.

Обратим внимание, все функции, которые приведены выше, позволяют использовать гидравлической муфты не только в автомобильной отрасли.

Установлено, что она зарекомендовала себя довольно долгими сроками службы. В ходе эксплуатации требуются лишь периодическая регулировка температуры срабатывания выключателя. Но всё-таки, если произошла поломка, то замена производится в комплекте с передней крышкой двигателя.

Что такое вискомуфта вентилятора: как работает, неисправности и ремонт

Вязкостная муфта вентилятора охлаждения (вискомуфта вентилятора) – устройство для передачи крутящего момента, при этом жесткой связи между ведущими и ведомыми элементами нет. Благодаря такой особенности:

крутящий момент может передаваться плавно и равномерно;
передача крутящего момента осуществляется избирательно.

В целом, муфта вязкостная (муфта вентилятора) представляет собой достаточно надежный элемент с большим сроком службы. Однако в ряде случаев необходима проверка эффективности работы, а также замена или ремонт муфты. Подробнее читайте в нашей статье.

Вязкостная муфта: устройство и принцип работы

Вискомуфта вентилятора (гидромуфта) является достаточно простым устройством и включает в себя следующие основные элементы:

герметичный корпус;
турбинные колеса или диски в корпусе;
колеса закреплены на ведущем и ведомом валу;
силиконовая жидкость (дилатантная) заполняет пространство между колесами;

Где используются вискомуфты в автомобиле

Как правило, вязкостные муфты в авто используются только в двух случаях:

для реализации охлаждения двигателя (вентилятор охлаждения);
для подключения полного привода (трансмиссия).

Первый вариант отличается простым устройством. На штоке закрепляется муфта с вентилятором, который приводится через ремень от двигателя. При этом вискомуфты в этом случае более надежны, чем электрические вентиляторы, однако менее эффективны в плане производительности.

Что касается подключения полного привода, подавляющее большинство кроссоверов имеют вязкостные муфты для автоматического подключения полного привода. При этом такие муфты сегодня постепенно вытесняются другим типом в виде электронных исполнительных устройств.

Так или иначе, даже с учетом недостатков, вискомуфты простые в плане конструкции, дешевые в производстве, прочные и надежные. Средний срок службы составляет не менее 5 лет, при этом на практике встречаются 10-15 летние авто с пробегами по 200-300 тыс. км, на которых вязкостные муфты находятся в исправном рабочем состоянии. Например, система охлаждения на старых моделях BMW, где вентилятор охлаждения имеет подобное устройство.

Как проверить вискомуфту

Проверка вискомуфты радиатора охлаждения не является сложной процедурой. Для быстрой диагностики, вращение вентилятора нужно проверить на холодном, а также на горячем двигателе.

Если выполнить перегазовку, на горячую вентилятор вращается намного быстрее. При этом на холодном двигателе частота вращения не увеличивается.

Более тщательная проверка выполняется следующим образом:

На заглушенном моторе прокрутить лопасти вентилятора от руки. В норме должно ощущаться незначительное сопротивление, при этом вращение должно быть без инерции;
Дальше нужно завести двигатель, после чего в первые секунды от муфты будет идти небольшой шум. Чуть позже шум исчезнет.
После небольшого прогрева мотора нужно попробовать остановить вентилятор при помощи свернутого листа бумаги. В норме вентилятор остановится, при этом будет заметно усилие.

Ремонт вискомуфты

В том случае, если двигатель начал перегреваться, при этом проблема связана с вязкостной муфтой, можно попробовать ее отремонтировать. То же самое касается и муфты подключения привода. Официально муфта не ремонтируется, замена силиконовой жидкости не производится, подшипник не меняется и т.д.

Однако на практике вполне возможно осуществить долив такой жидкости или заменить подшипник, что нередко позволяет вернуть работоспособность устройству. Сначала нужно купить подходящее масло для вискомуфты (можно оригинал или аналог) или жидкость для ремонта вискомуфт универсального типа.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как заменить жидкость ГУР. Из этой статьи вы узнаете, когда менять масло в гидроусилителе, какое масло заливать в ГУР, а также как выполнить замену своими руками.

Снять муфту с автомобиля;
Разобрать устройство;
Положить муфту горизонтально и снять штифт под пластиной с пружиной;
Найти отверстие для слива жидкости (если его нет, сделать самостоятельно);
При помощи шприца залить около 15 мл жидкости в муфту;
Заливается жидкость малыми порциями (силикон должен растечься между дисками);
Теперь муфту можно собирать и ставить обратно;

При этом важно понимать, что во время выполнения различных операций необходимо быть предельно аккуратным. Например, даже незначительная деформация диска муфты приведет к полному выходу устройства из строя. Также нельзя допускать попадания пыли или грязи внутрь устройства, запрещается удалять специальную смазку и т.д.

Подбор и замена муфты

Что касается замены, необходимо снять старое устройство и поставить новое на его место, после чего проверить работоспособность. На практике, больше сложностей возникает не с самой заменой, а с подбором запчасти.

Рекомендуем также прочитать статью о том, почему двигатель перегревается. Из этой статьи вы узнаете об основных причинах перегрева двигателя, а также доступных способах диагностики и ремонта.

Разобравшись с тем, какая деталь нужна, также следует обращать внимание на производителя. С учетом того, что вискомуфты выпускают всего несколько компаний, оптимально выбирать из ведущих производителей: Hella, Mobis, Beru, Meyle, Febi. Как правило, эти же производители выпускают и другие детали (радиаторы охлаждения, термостаты, узлы подвески и т.д.).

Гидромуфта, гидротрансформатор, вариатор. Назначение, принцип действия

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.

Принципиальная схема гидромуфты и её технические характеристики

Для лучшего понимания функционирования гидравлической муфты приведём её конструктивную схему:

Колёса (9) снабжены прямыми лопатками, хотя в некоторых случаях, для них используют лопатки изогнутой формы. Гидромуфта является соединением колеса центробежного насоса, колеса реактивной турбины и кожухов (3), как охватывающего, так вращающего. Насос, в свою очередь, присоединён к ведущему валу (6), а реактивная турбина – к ведомому валу (16).

Принцип действия

Ремонт гидротрансформатора

Покупка нового гидротрансформатора — достаточно дорогое удовольствие. Усложняется ситуация еще и тем, что зачастую на старые подержанные импортные автомобили достать подходящий «бублик» бывает непросто. Поэтому в большинстве случаев автовладельцы предпочитают ремонтировать гидротрансформаторы, тем более что этот узел вполне ремонтопригоден.

Цена самого простого ремонта начинается со значения около 4…5 тысяч российских рублей. Однако сюда нужно добавить стоимость демонтажа трансмиссии, выполнения дефектовки, а также цену новых заменяемых деталей. Как правило ремонт гидротрансформатора состоит из следующих работ:

Демонтаж и разрезание. Корпус гидротрансформатора в большинстве случаев запаивается. Соответственно, чтобы добраться до его внутренностей, необходимо разрезать корпус.
Промывка внутренних деталей. Для этого удаляется трансмиссионная жидкость и при помощи чистящих средств выполняется промывка лопастей, каналов и других деталей «бублика».
Дефектовка. Один из самых ответственных процессов. Во время его выполнения производится проверка всех внутренних деталей гидротрансформатора. При выявлении поврежденных внутренностей принимается решение об их замене или ремонте.
Замена частей. Как правило, при выполнении ремонтных работ все резиновые и пластмассовые уплотнения меняются на новые. Зачастую также меняются фрикционные накладки и гидроцилиндры. Естественно, что перечисленные запчасти нужно купить дополнительно.
После выполнения ремонта корпус вновь собирается и запаивается.
Выполняется балансировка гидротрансформатора. Она нужна для нормальной работы узла в дальнейшем.

При выполнении ремонта важен профессионализм его исполнителей. Дело в том, что гидротрансформатор работает с высокими оборотами и давлениями жидкости. Поэтому здесь очень важна точность настройки узла, поскольку малейшая несоосность или разбалансировка при значительных нагрузках может вновь вывести из строя гидротрансформатор и даже другие элементы автоматической трансмиссии, вплоть до самой АКПП.

Свойства

Отметим основные свойства, которыми обладают гидромуфты:

Ведомые и ведущие валы действуют вне зависимости друг от друга. К примеру, когда ведомый вал находится в покое, то в это время ведущий вал может функционировать или соответствовать промежуточному значению угловой скорости. Но отметим, что значение последней не может равняться скорости вращения ведущего вала. Обычно её значения меньше на 2 – 3%.
Именно гидравлические муфты смогут обеспечить плавное начало движения транспорта и плавный набор разгона.
Строение организовано таким образом, что в ней отсутствуют детали, которые тесно соприкасаются между собой. Другими словами отсутствует процесс трения деталей, а следовательно, их износ сводится к минимуму.
Гидромуфта сдерживает крутильные колебания.
С её помощью обеспечивается бесшумное функционирование передач.
Обеспечивается высокие показатели коэффициента полезного действия, до 0,96 – 0,98.
Высокая степень надёжности при эксплуатации.

С их помощью можно организовать управление, как на дистанционном, так и на автоматическом уровне.

Как проверить гидротрансформатор АКПП

Существует несколько стандартных процедур, с помощью которых можно косвенно определить состояние гидротрансформатора автоматической трансмиссии. Полное истинное состояние можно определить лишь при демонтаже указанного узла и его детальной диагностике.

Проверка сканером

Первое, что нужно сделать чтобы определить неисправность гидротрансформатора — это просканировать автомобиль на наличие ошибок специальным диагностическим сканером. С его помощью можно получить коды ошибок, и в соответствии с ними уже предпринимать конкретные ремонтные действия. Такое сканирование поможет выявить ошибки не только гидротрансформатора, но и других систем автомобиля (при наличии ошибок). Это позволяет оценить состояние трансмиссии в целом, и ее отдельных деталей в частности.

Стоп-тест

Косвенную проверку можно сделать и без использования «умной» электроники. Например, в мануалах многих автомобилей можно встретить такой алгоритм как проверить работу гидротрансформатора:

проверку необходимо проводить на хорошо прогретом двигателе и трансмиссии, особенно, если тестирование выполняется зимой;
запустить двигатель и установить холостые обороты (около 800 оборотов в минуту);
включить ручной тормоз, чтобы зафиксировать машину на месте;
нажать до упора педаль тормоза;
включить на рычаге трансмиссии режим езды D;
выжать до упора вниз педаль акселератора;
на тахометре необходимо следить за показаниями оборотов, у различных машин максимальное значение должно быть приблизительно от 2000 до 2800 оборотов в минуту;
подождать 2…3 минуты на нейтральной скорости с тем, чтобы охладить коробку передач;
повторить аналогичную процедуру, но предварительно включив заднюю скорость.

По результатам показаний тахометра можно судить о состоянии гидротрансформатора. Для этого воспользуйтесь усредненными данными, приведенными далее:

если гидротрансформатор полностью исправен, то значение оборотов по тахометру на полном газе не будет превышать 1800 оборотов в минуту;
при среднем износе «бублика» соответствующее значение будет приблизительно равно 2000 оборотов в минуту;
если значение оборотов превышает 2000, то это говорит о значительном износе гидротрансформатора, и чем выше обороты — тем значительнее износ.

Обратите внимание, что точное значение оборотов у различных марок и моделей машин может отличаться, поэтому соответствующие значения необходимо уточнять дополнительно в технической документации к машине.

К сожалению, самостоятельная диагностика автовладельцем состояния гидротрансформатора ограничена. Поэтому при появлении описанных выше симптомов и выполнения стоп-теста рекомендуется обратиться за выполнением детальной диагностики в автосервис, где проверят снятый гидротрансформатор АКПП.

Нюансы работы

Способность регулировать количество выполняемых вращений ведомым валом при постоянном числе вращений двигателя;
Обеспечение разгона больших масс.

Обеспечение суммирования мощностей и реверса. Особенно это актуально при использовании детали на судах.

В наше время достаточно сложно выбрать подходящий автосервис, чтобы там понимали ваши потребности, чтобы уровень мастерсва персонала оправдывал надежды. Авто-Шеф рекомендует автосервис Лонжерон в Гатчине. Ссылка сайт: longeron-sto.ru

Роль в системе охлаждения ДВС

Вентилятор с вискомуфтой устанавливается на автомобили с продольным расположением двигателя (обычно это полноприводные и заднеприводные модели). При такой компоновке шкив вентилятора радиатора целесообразней всего соединить со шкивом водяной помпы. Как известно, вращение водяной помпе передается сервисным ремнем от шкива коленчатого вала.

Недостаток такой конструкции в том, что скорость вращения крыльчатки вентилятора всегда будет пропорциональна оборотам коленчатого вала. Подобное устройство приведет к тому, что на высоких оборотах в условиях холодного воздуха двигатель будет чрезмерно охлаждаться, что снизит его КПД. К тому же постоянное соединение крыльчатки и шкива коленчатого вала увеличит механические потери на трение, что будет отнимать мощность и повышать расход топлива.

Вискомуфта вентилятора позволяет регулировать скорость вращения крыльчатки в зависимости от температуры двигателя.

Устройство

Разница в конструкции вискомуфт вентилятора Toyota, BMW, Mercedes, Audi. минимальна, так как все они устроены и работают по единому принципу.

Вал с соединительным фланцем крепится к приводу помпы охлаждения, поэтому его скорость вращения всегда пропорциональна оборотам коленчатого вала. К валу, в свою очередь, крепится приводной шкив, который вращается в рабочей камере. Рабочая и резервная камеры разделены пластинами. Переход между камерами возможен только через впускные клапаны и возвратные каналы. Изначально резервная камера заполнена специальным силиконовым маслом. Приводной шкив, или диск, как его еще называют, имеет по окружности косые зубья, которые при вращении позволяют выгонять масло обратно в резервную камеру. Поверхность приводных дисков, как и делительных пластин, имеет специальные ребра, которые превращают рабочую камеру в своеобразную сеть лабиринтов, по которым циркулирует силиконовое масло.

Корпус муфты, к которому и крепится крыльчатка вентилятора, соединяется с валом (ротором вискомуфты) посредством обычного шарикового подшипника. Впускные клапаны соединены с биметаллической пластиной, которая располагается в передней части корпуса вискомуфты. При нагреве пластина расширяется, что приводит к увеличению пропускного сечения клапанов.

Свойства силиконового масла

Основная особенность силиконовой жидкости, использующейся в вискомуфтах вентиляторов, – термостойкость и вязкостная стабильность. С изменением температуры масло лишь незначительно изменяет свою вязкость.

В работе вискомуфты силиконовое масло исполняет роль связывающего вещества, позволяющего создать между приводным диском и разделительными пластинами, соединенными с корпусом, трение. Несмотря на то что между корпусом и приводным шкивом всегда будет некоторая степень проскальзывания, созданного коэффициента сцепления достаточно для зацепления корпуса муфты с приводным валом.

В некоторых источниках указывается, что с повышением температуры масло расширяется, что и провоцирует вязкостное зацепление приводного диска с корпусом вискомуфты. Подобное понимание принципа работы вискомуфты вентилятора охлаждения является ложным и возникло, скорее всего, из-за сравнения вискомуфты вентилятора с вязкостными муфтами раздаточных коробок полноприводных автомобилей. В вискомуфтах дифференциалов используется дилатантная жидкость, вязкость которой сильно зависит от скорости деформации сдвига.

Принцип работы

Когда рабочая камера не заполнена маслом, приводной диск свободно вращается в рабочей камере. Небольшое количество масла все же присутствует, но коэффициент сцепления приводного шкива с корпусом вискомуфты минимален, поэтому с повышением оборотов двигателя скорость вращения крыльчатки не увеличивается.

Процесс прогрева двигателя и увеличения температуры тосола в радиаторе сопровождается нагревом биметаллической пластины. Нагреваясь, пластина расширяется, что приводит к открытию впускного клапана и увеличению количества рабочей жидкости, проникающей из резервной в рабочую камеру. Возникающее между приводным диском и разделительными пластинами трение приводит к увеличению скорости вращения корпуса и крыльчатки вентилятора.

Когда двигатель нуждается в максимальном охлаждении, биметаллическая пластина изогнута настолько, чтобы обеспечить максимальное проходное сечение впускных клапанов. В таком случае разница частоты вращения вала и корпуса вискомуфты минимальна, поэтому повышение оборотов коленчатого вала приводит к практически равнозначному увеличению скорости вращения крыльчатки вентилятора.

Снижение температуры набегающего воздуха приводит к постепенному возврату биметаллической пластины в исходное положение. Соответственно, уменьшается проходное сечение впускных клапанов, жидкость перегоняется в резервную полость. Уменьшение коэффициента сцепления приводит к увеличению разницы частоты вращения приводного вала вискомуфты и корпуса – крыльчатка вентилятора замедляется.

Работа вискомуфты Toyota на примере конкретных температурных режимов

Устройство вискомуфт вентиляторов Toyota предполагает наличие двух рабочих камер (в первых вариантах конструкции была только одна камера).

Читать дальше: Схема подключения фаркопа 7

Биметаллическая пластина в «холодном» состоянии.
Пластина разогрета теплым воздухом, открыт впускной клапан передней камеры.
Коэффициент температурного расширения соответствует максимальному режиму охлаждения. Открыт клапан задней камеры.

Почему вискомуфта вращается на холодную

Многие владельцы автомобилей с механическим приводом вентилятора системы охлаждения, скорее всего, замечали, что после запуска холодного двигателя вентилятор крутится с большой скоростью. Спустя некоторое время после прогрева двигателя, количество оборотов крыльчатки уменьшается, поэтому может показаться, что подобное явление идет в разрез с описанным выше принципом работы вискомуфты вентилятора. Такой эффект возникает из-за того, что во время простоя масло самотеком стекает в нижнюю рабочую камеру, поэтому сразу после запуска крыльчатка и корпус вискомуфты будут вращаться до того времени, пока масло перекачается обратно в резервную секцию.

Преимущества

Обороты крыльчатки подстраиваются под фактический температурный режим двигателя, что позволяет:

уменьшить расход топлива;
снизить уровень шума;
уменьшить потери мощности.

Установка вискомуфты в системе охлаждения позволяет уменьшить нагрузку на генератор и снизить себестоимость авто, исключив затраты на электропривод крыльчатки, проводку.

Недостатки

Многие сетуют на ненадежность вискомуфты, забывая, что система с электровентилятором также периодически нуждается в ремонте. Наиболее распространенная поломка – утечка рабочей жидкости. Несмотря на то что большинство муфт вязкостного типа неразборные, существуют проверенные технологии восстановления работоспособности системы. В случае износа поддается восстановлению и подшипник. Именно поэтому важно знать способы проверки и ремонта вискумуфты вентилятора радиатора.

Система охлаждения автомобилей КамАЗ устроена по классическому принципу. Но имеются и особенности. Одна из них – наличие гидромуфты вентилятора. Благодаря исправной работе этого узла система охлаждения грузового автомобиля под нагрузкой работает максимально эффективно.

Читайте также: