Гидромуфта: схема, устройство, принцип работы.

Гидромуфта

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.

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.

Принцип работы гидромуфты

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

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:
указатель  Насосного колеса;
указатель  Турбинного колеса;
указатель  Статора;
указатель  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.

схема гидромуфты

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.
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.

Вместе со статьей "Гидромуфта: схема, устройство, принцип работы." читают: