Принцип работы гидротрансформатора погрузчика

Гидротрансформа́тор (турботрансформатор (уст.), преобразователь крутящего момента) — гидравлическое устройство, служащее для преобразования (изменения) крутящего момента от двигателя к трансмиссии. В отличие от гидромуфты гидротрансформатор способен увеличивать момент на ведомом валу в зависимости от действующего на него сопротивления.

Является одним из элементов гидромеханических трансмиссий, в составе которых применяется на транспортных средствах с двигателем внутреннего сгорания от легковых машин до тепловозов. Гидротрансформаторы получили широкое распространение в автомобильной технике, обеспечивая плавное трогание автомобиля с места и уменьшая передачу ударных нагрузок от трансмиссии на вал двигателя. Чаще всего используется с АКП или вариаторами.

Содержание

Принцип действия [ править | править код ]

Внешние видеофайлы
	Как работает гидротрансформатор

Любой гидротрансформатор состоит из:

• Осевого лопастного насоса, жестко связанного с корпусом гидротрансформатора. Насос обеспечивает движение жидкости.
• Турбины, жестко соединенной с ведомым валом. Турбина вращается под действием потока жидкости от насоса.
• Так называемого статора (реактора, направляющего аппарата) — специальной крыльчатки, установленной на пути жидкости непосредственно на выходе из турбины. Статор закреплен на обгонной муфте (муфте свободного хода), позволяющей ему свободно вращаться только в одну сторону (в ту же, в какую вращается турбина).

При работе гидротрансформатора жидкость разгоняется насосным колесом и движется по сложной траектории, которую можно разделить на две простые составляющие: относительную (скорость направлена радиально от оси к периферии насосного колеса и от периферии к оси турбинного колеса), переносную (вращение вместе с насосным и турбинным колёсами). В зависимости от соотношения этих составляющих гидротрансформатор может работать на разных режимах.

Различают три режима работы гидротрансформатора:

• Режим трансформации крутящего момента. Соотношение переносной и относительной скоростей потока выходящего с турбинного колеса такое, что абсолютная скорость направлена на вогнутую поверхность лопаток реактора. На реакторе создаётся крутящий момент, стремящийся провернуть его в сторону заклинивания муфты свободного хода. Реактор оказывается неподвижным. При этом лопатки реактора разворачивают относительную составляющую потока с турбинного колеса так, что его кинетическая энергия добавляется к кинетической энергии переносного движения, что создаёт увеличенный крутящий момент на турбинном колесе. Частный случай — стоп-режим, когда неподвижно и турбинное колесо. При этом в потоке, выходящем с турбинного колеса практически отсутствует переносная составляющая. При увеличении частоты вращения турбинного колеса возрастает центробежная сила, препятствующая перемещению потока с периферии к оси турбинного колеса. Кинетическая энергия относительной составляющей потока, выходящего с турбинного колеса, уменьшается. При этом уменьшается коэффициент трансформации. Когда он становится близок к единице, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты.
• Режим гидромуфты. Соотношение относительной и переносной составляющих становится таким, что абсолютная скорость потока, выходящего с турбинного колеса, направлена на выпуклую поверхность лопаток реактора. При этом создаётся крутящий момент, проворачивающий реактор в направлении расклинивания муфты свободного хода. Реактор вращается вместе с турбинным колесом и не изменяет направление относительной составляющей потока. Крутящий момент с насосного колеса на турбинное передаётся без изменения.
• Режим блокировки. Система управления подаёт сигнал на блокировку фрикционной муфты гидротрансформатора. Насосное и турбинное колеса жёстко соединяются и вращаются как одно целое. У потока жидкости при этом отсутствует относительная составляющая.

Описание принципа работы гидротрансформатора можно посмотреть в этом видео Гидротрансформатор АКПП. Вся правда о принципе работы.

Устройство [ править | править код ]

Все детали собраны в общем корпусе, расположенном, как правило, на маховике двигателя машины. Хотя, бывают и исключения. Например, в трансмиссиях автобуса ЛиАЗ-677 и трактора ДТ-175С передача крутящего момента от двигателя к гидротрансформатору происходит через карданный вал. Гидротрансформатор наполнен маслом, которое активно перемешивается при его работе.

Насосное колесо жёстко связано с корпусом гидротрансформатора, при вращении вала двигателя оно создаёт внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора (реактора) и турбину.

Конструктивным отличием гидротрансформатора от гидромуфты является наличие статора (реактора). Статор установлен на обгонной муфте. При значительной разнице оборотов насоса и турбины статор (реактор) автоматически блокируется и передаёт на насосное колесо больший объём жидкости. Благодаря статору (реактору) происходит увеличение крутящего момента до трёх раз [1] при старте с места.

Турбина жёстко связана с валом АКП.

Благодаря тому, что передача крутящего момента внутри гидротрансформатора происходит без жёсткой кинематической связи, исключаются ударные нагрузки на трансмиссию и автомобиль приобретает большую плавность хода. Негативным эффектом гидротрансформатора является «проскальзывание» турбинного колеса по отношению к насосному — это приводит к повышенному выделению тепла (в некоторых режимах гидротрансформатор может выделять больше тепла, чем сам двигатель) и увеличению расхода топлива.

Блокировка гидротрансформатора [ править | править код ]

Для повышения топливной экономичности в конструкцию современных гидротрансформаторов вводится механизм блокировки, позволяющий жёстко связать насос и турбину. При заблокированном гидротрансформаторе АКП работает в режиме жёсткой кинематической связи двигателя и трансмиссии аналогично МКП. В электронно-управляемых АКП момент включения блокировки определяет компьютер, поэтому она может быть включена практически в любой момент согласно управляющей программе.

АКП, произведённые в XX веке, включали блокировку гидротрансформатора только при достижении достаточно большой скорости (более 70 км/ч). Современные АКП включают блокировку гидротрансформатора с достаточно низких скоростей (от 20 км/ч), что позволяет экономить топливо не только при движении по шоссе, но и при городской эксплуатации автомобиля. Также блокировка гидротрансформатора применяется, подобно МКПП, для торможения двигателем. В этом случае подача топлива в двигатель прекращается на время блокировки, вал двигателя вращается за счёт движения автомобиля. На тракторах блокировка гидротрансформатора используется для запуска двигателя трактора «с толкача» либо когда трактор работает в стационарном режиме.

Необходимо отметить, что хотя блокировка гидротрансформатора приносит ощутимую экономию топлива, она имеет некоторые недостатки:

• прямая кинематическая связь способствует передаче ударных нагрузок между двигателем и трансмиссией;
• частое включение блокировки приводит к износу фрикционов АКП;
• загрязнение масла АКП продуктами износа фрикционов блокировки;
• ухудшение плавности хода при переключении передач АКП.

Применение [ править | править код ]

Гидротрансформаторы широко используются на транспорте: от легковых автомобилей и лёгких вилочных погрузчиков до сверхтяжёлых специальных грузовых шасси. Чаще всего работают с планетарными коробками передач, хотя встречаются и сочетания с обычными двух- и трёхвальными конструкциями. Популярность снабжённых гидротрансформатором машин в зависимости от региона может очень сильно различаться. Так, на конец XX века в Западной Европе около 20 % легковых автомобилей имели гидротрансформатор. Подавляющее большинство гидротрансмиссий средней и большой мощности в Европе разработано и строится фирмой Voith в Германии.

В то же время в США их доля составляла порядка 80 %. В последние годы из легкового автомобилестроения гидротрансформаторы вытесняются автоматизированными или «роботизированными» механическими коробками передач.

В СССР, а позднее в СНГ использовались в гидродинамических трансмиссиях автомобилей «Волга», «Чайка» и ЗИЛ, многоцелевых тягачах МЗКТ и КЗКТ, семействе БелАЗ, автобусах ЛАЗ-695Ж и ЛиАЗ-677, на тракторах ДТ-175С и Т-330 и на ряде маневровых тепловозов (ТГМ3, ТГМ6, ТГК2) и магистральных локомотивов — ТГ102, ТГ16, ТГ22. Кроме того, гидротрансформаторы используются в трансмиссиях некоторых типов подъёмных кранов и экскаваторов с канатным приводом рабочих органов, в приводах рудничных и карьерных ленточных конвейеров. Также гидротрансформаторы устанавливались в привод гребных винтов самого мощного в СССР речного буксира-толкача Маршал Блюхер, что позволяло двигателям теплохода-гиганта эффективно работать на малых скоростях без применения гребных винтов регулируемого шага (реализация которых на речных судах весьма затруднительна).

Двухмашинный гидротрансформатор [ править | править код ]

В системах объёмного гидропривода встречаются агрегаты, носящие название гидравлических трансформаторов, но не имеющие по конструкции ничего общего с гидродинамическими трансформаторами. Пример — агрегат НС53, стоящий на самолёте Ан-124 «Руслан» и некоторых других, состоит из двух одинаковых гидромашин (мотор-насосов) с общим валом, каждая из которых подключена к своей автономной гидросистеме. В какой из систем больше давление — машина той системы вращает вал и передаёт механическую энергию другой машине, которая создаёт давление в своей системе. Такая конструкция позволяет передавать энергию из системы в систему без обмена жидкостью, что при разгерметизации или загрязнении одной гидросистемы исключает отказ другой. На самолётах Airbus аналогичный агрегат называется power transfer unit (PTU).

Гидротрансформатор является важнейшей деталью автомобиля, осуществляющей передачу и преобразование вращающего момента между двигателем и коробкой. Несмотря на достаточное простое устройство агрегата и его высокую надежность, он подвержен возникновению различных видов неисправностей, своевременное устранение которых снизит стоимость ремонта и продлит ресурс остальных деталей узла. Соблюдение небольшого количества рекомендаций продлит жизнь бублику.

Зачем нужен гидротрансформатор (бублик) в АКПП

Гидравлический трансформатор является одним из важнейших агрегатов автомобиля, обеспечивающий связь между мотором и трансмиссией, по сути выполняющий функции сцепления и некоторые другие.

Из-за внешнего сходства с хлебобулочным изделием он получил название «бублик» среди автомехаников.

Основные функции гидротрансформатора:

• передача крутящего момента с его двукратным преобразованием в сторону увеличения;
• частичное выполнение функции сцепления как в МКПП, при изменении ступеней бублик разрывает прямую связь ДВС и трансмиссии;
• защита АКПП при быстром наборе скорости и торможении двигателем;
• при смене передачи гидравлический трансформатор частично забирает крутящий момент на себя, обеспечивая плавную смену ступеней.

Устройство и принцип работы Бублика

Гидротрансформатор расположен между ДВС и трансмиссией и является составной частью АКПП, несмотря на нахождение вне нее (крепится к картеру планетарной коробки).

Бублик обеспечивает гидравлическое сцепление между мотором и трансмиссией посредством давления трансмиссионной жидкости, находящейся в нем (практически идентично работе ветряной мельницы).

• реактор (статор);
• кожух;
• центробежный насос (насосное колесо);
• обгонная муфта;
• центростремительная турбина (турбинное колесо);
• блокирующий механизм;
• муфта свободного хода.

Бублик со стороны двигателя жестко крепится к коленчатому валу, а со стороны КПП – к ее валу. Трансмиссионное масло нагнетается внутрь бублика при помощи масляной помпы, которая поддерживает требуемое давление жидкости в устройстве.

Передача крутильного момента осуществляется за счет движения потоков трансмиссионной жидкости и давления, образованного их движением.

Режимы

При запуске ДВС в бублик подается рабочая жидкость при помощи специальной помпы и возрастает давление. Центробежное колесо начинает крутиться, статор и центростремительная турбина пока неподвижны.

Режимы работы бублика:

1. Трансформация. При изменении положения селектора и увеличения подачи топливной смеси при нажатии на педаль газа осуществляется возрастание оборотов насосного колеса за счет движения коленвала. Увеличивающееся движение трансмиссионной жидкости запускает вращение турбинного колеса. Вихревые потоки трансмиссионной жидкости то перекидываются к неподвижному реакторному колесу, то возвращаются к турбинному, повышая его КПД. Крутильный момент передается на ведущие колеса, и автомобиль начинает ехать. В реакторе находится обгонная муфта, которая при значительной разнице во вращении насоса и турбины блокирует вращательное движение статора и осуществляется прямая передача вращающего момента двигателя на АКПП, специальные лопасти реакторного колеса повышают скорость потока от центростремительной турбины и возвращают его на центробежный насос, повышая крутящий момент. Если усиливается противодействие движению (подъем на горку), статор прекращает вращательное движение и увеличивает передачу вращательного момента насосному колесу. По достижении определенных параметров (необходимой скорости и величины вращающего момента) осуществляется смена ступени в АКПП.
2. Гидромуфта. На определенной скорости синхронизируется вращение центробежного насоса и турбинного колеса, и потоки рабочей жидкости попадают на статор с обратной стороны, при котором движение осуществляется только в одном направлении. Устройство переходит в режим работы гидромуфты.
3. Блокировка. При достижении определенных параметров электроника блокирует гидравлический трансформатор при помощи фрикционного диска и осуществляется прямая жесткая передача вращающего момента без потери мощности.

При смене ступеней бублик отключается для обеспечения плавности, затем снова начинает работать. С помощью такого процесса исключается вероятность «проскальзывания», повышается ресурс гидротрансформатора, снижается потеря мощности и уменьшается расход топливной смеси.

Электронный блок управления осуществляет моментальное изменение режима функционирования бублика, адаптируя его работу под изменившиеся условия.

Неисправности гидротрансформатора

АКПП с гидротрансформатором является надежным агрегатом, но иногда встречаются поломки как в планетарном узле, так и в бублике.

Симптомы неисправности гидравлического трансформатора:

• незначительное пробуксовывание при начале движения;
• вибрации и жужжание при движении транспортного средства;
• толчки при смене положения рычага селектора;
• механические шумы и стуки;
• снижение разгонных характеристик;
• запах расплавленной пластмассы;
• при выборе ступеней мотор глохнет;
• появление металлической стружки на щупе;
• снижение уровня трансмиссионной жидкости;
• шуршание в области бублика, которое может исчезнуть при начале движения.

Основные поломки гидротрансформатора:

1. Повышенный износ опорных или промежуточных подшипников. При работе автомобиля в холостом режиме появляется характерный незначительный механический шум, исчезающий по мере увеличения скорости движения транспорта. Устраняется заменой вышедших из строя деталей.
2. Вибрация, сначала появляющаяся при движении на высокой скорости, со временем увеличивающаяся и возникающая при всех режимах движения машины. Причиной этого является снижение свойств рабочей жидкости и загрязненность масляного фильтра. Лечится заменой старой трансмиссионной жидкости на новую качественную ATF жидкость, установкой нового фильтра.
3. Падение разгонных характеристик автомобиля. Происходит из-за высокого износа обгонной муфты, вызывающей прекращение функционирования статора бублика и невозможности повышения вращающего момента. Для устранения неисправности необходимо заменить поврежденную деталь.
4. При движении возникает сильный металлический стук и скрежет. Причиной такой поломки является разрушение лопастей насоса, турбины или статора. Данная неисправность устраняется заменой вышедших из строя составляющих или установкой нового гидротрансформатора.
5. Запах расплавленного пластика возникает из-за перегрева агрегата, причиной которого может стать снижение уровня рабочей жидкости, засоренность охлаждающей системы коробки. Для устранения последствий перегрева необходимо заменить поврежденные пластиковые компоненты, прочистить систему охлаждения АКПП и полностью обновить трансмиссионную жидкость.
6. Появление мелкой металлической стружки на щупе указывает в большинстве случаев на высокий износ торцевой шайбы. Эта неисправность устраняется путем установки новой детали, взамен поврежденной, и обновлением рабочей жидкости для удаления стружки.
7. Машина глохнет при изменении режима функционирования АКПП или смене положения селектора. Причиной этого являются сбои в работе электроники, приводящие к блокировке бублика. Для устранения данной неисправности необходима профессиональная диагностика блока управления АКПП, при необходимости замена вышедших из строя электронных проборов.
8. Прекращение движения транспортного средства. Происходит из-за отсутствия передачи вращающего момента от мотора к АКПП вследствие срезания шлиц на центростремительной турбине. В редких случаях подобная неисправность возникает при сбоях в электронном управлении. Проблема устраняется восстановлением шлиц (при возможности — это осуществить) или установкой нового гидравлического трансформатора.
9. Уменьшение уровня рабочей жидкости. Причиной этого является нарушение герметичности корпуса (течи в районе сальников и уплотнителей). Устраняется заделыванием места протекания, заменой протекающих компонентов или установкой нового бублика.

При появлении любого из вышеперечисленных симптомов необходимо срочно обратиться на станцию техобслуживания для проведения диагностических процедур и осуществления ремонта узла или его замены. Своевременный ремонт гидротрансформатора позволит избежать возникновения дальнейших поломок и существенно сократит затраты на ремонт АКПП.

Самостоятельный ремонт бублика достаточно сложная процедура из-за цельности и герметичности агрегата. Для замены вышедших из строя деталей следует аккуратно разрезать корпус, а после ремонта тщательно и герметично запаять.

В некоторых случаях при наличии серьезных и многочисленных повреждений различных составляющих гидравлического трансформатора со стороны финансовой составляющей проблемы бывает дешевле установить новый агрегат, чем устранять неисправности в старом.

Как продлить жизнь гидромуфте Автоматической КПП

Соблюдение определенных правил позволит увеличить ресурс работы гидротрансформатора.

Основные рекомендации для продления эксплуатационного периода бублика:

• при отрицательной температуре внешней среды необходимо прогревать АКПП в холостом режиме в течение 7-10 минут для достижения рабочей температуры трансмиссионного масла и, как следствие, улучшения свойств рабочей жидкости;
• при буксировании транспортного средства или езде по скользким поверхностям необходимо правильно выбирать режим для снижения вероятности проскальзывания бублика;
• регулярная проверка уровня рабочей жидкости и ее состояния;
• своевременно менять трансмиссионную жидкость, выбирая качественную и соответствующую типу АКПП;
• плавный выбор ступеней с задержкой в 2-3 секунды;
• замена масляного фильтра АКПП по мере необходимости;
• своевременная замена прокладок и сальников бублика при пробеге свыше 150000 километров или агрессивной манере езды с повышенной нагрузкой на гидротрансформатор.

Несмотря на простоту узла и его надежность, гидротрансформатор подвержен ряду поломок с характерными для них признаками.

Для увеличения эксплуатационного периода бублика необходимо своевременно проводить диагностику и ремонт узла при появлении даже малейших симптомов неисправностей и придерживаться некоторых рекомендаций, способных заметно продлить жизнь гидротрансформатору.

У вас проблема с гидротрансформатором АКПП? Хотите купить/совершить обмен/замену или ремонт? Мы можем предложить Вам полный спектр услуг, связанных с гидротрансформатором/гидромуфтой АКПП.

Работа/принцип гидротрансформатора заключается в следующем:

Корпус гидротрансформатора крепится через переходную пластину к маховику двигателя и вращается вместе с ним, раскручивая масло внутри гидротрансформатора насосным колесом. Масло проходит через реактор гидротрансформатора и попадает на турбину, вращая её. Турбина, в свою очередь уже вращает первичный вал АКПП. Тем самым, гидротрансформатор исполняет как бы роль сцепления между двигателем и коробкой.

Признаки неисправности гидротрансформатора могут быт такими:

При включении D или R слышен гул в районе коробки, который усиливается при добавлении газа.
Вибрация или плавание оборотов во время движения (особенно это относится к коробке 6HP26)
Машина стала очень плохо разгоняться, потеряла динамику – на это может влиять неисправность обгонной муфты реактора, который находится внутри гидротрансформатора.

Машина при включённой R или D никуда не едет, хотя обороты двигателя растут. Кажется, что включена нейтраль в коробке – возможное свидетельство срезанных шлицов турбины гидтротрансформатора.

Машина при включении D глохнет или пытается заглохнуть. Проблема может заключаться в блокировке гидротрансформатора. Чаще всего такое бывает на Mercedes, на некоторых старых моделях Land Cruiser и на Subaru.

Принцип работы гидротрансформатора погрузчика

Мы можем помочь Вам снять/установить на машину гидротрансформатор. Это непростая операция, и лучше не делать её своими руками или в сервисах, которые ранее не имели дело с АКПП, т.к. при неправильном выполнении работ есть риск повредить как сам бублик АКПП, так и коробку передач, что нам уже неоднократно приходилось видеть. Последствия плачевны – это повторный, уже более серьёзный ремонт гидротрансформатора и частичный ремонт коробки передач.

После снятия гидротрансформатора с машины можно приступать к его ремонту. Обратите внимание, что очень много предлагающих данные услуги не делают их самостоятельно, а являются посредниками, которые накинут Вам сверху ремонта ещё свои несколько тысяч рублей. Для ремонта гидротрансформатора АКПП необходимы специальные знания, опыт и оборудование. Сделать ремонт гидротрансформатора самостоятельно и своими руками дома/в гараже не представляется возможным вообще. При попытках такого ремонта можно только усугубить ситуацию и потратить приличную сумму на восстановление механизма после этих попыток. Цена ремонта гидротрансформатора зависит от его поломок и в среднем составляет 4-6 тысяч рублей, после самостоятельного «ремонта» может понадобиться покупка нового гидротрансформатора, а это обычно не менее 1000 евро. Если Вам предлагают новый гидротрансформатор за 10-20-30 тысяч рублей – Вас обманывают и продадут Вам гидротрансформатор БУ, покрашенный из баллончика краской, чтобы выглядел как новый. Принцип работы гидротрансформатора погрузчика.

Ремонт гидротрансформатора заключается в разделении его корпуса на две части посредством срезания сварного шва. Далее, все внутренности тщательно моются и после этого осматриваются на предмет повреждений. Потом меняются все необходимые детали, переклеивается/ремонтируется блокировка гидротрансформатора, заменяется сальник и уплотнительные кольца. В некоторых случаях, когда имеется течь гидротрансформатора (например на Рено/пежо DP0/АL4 или крайслер 3.3L), заваривается или меняется его корпус. Далее гидротрансформатор заваривается с соблюдением всех заводских параметров и проверяется. Только после этого он может быть установлен на машину.

Иногда происходит течь сальника насоса в районе гидротрансформатора. Мы поможем Вам устранить и эту проблему.

На видео обычный среднестатистический результат нашего ремонта — биение 6 сотых миллиметра при допустимом биении в 3 десятых.

Принцип работы гидротрансформатора погрузчика