Файл: Бухарин Н.А. Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля учеб. пособие.pdf

В зависимости от направления вращения турбины ГДТ раз­ личаются на трансформаторы прямого хода и трансформаторы обратного хода (реверсивные).

У трансформаторов прямого хода НА может размещаться как за турбиной, так и перед ней. У трансформаторов обратного

хода — только перед турбиной, так как только реверсом межло­ пастных каналов можно заставить вращаться турбину в обратном направлении.

Существуют п другие менее существенные признаки разделе­ ния ГДТ на те или иные типы. В частности, известны ГДТ с изме­ няющимися автоматически углами лопаток.

Типы силовых передач автомобилей с ГДТ

Гидротрансформаторы из-за недостаточности преобразующих свойств и узкой зоны высоких к. п. д. в автономном виде на ав­ томобилях не устанавливаются. ГДТ комплектуются всегда с дополнительной ступенчатой коробкой передач (ДКП), которая позволяет расширять диапазон регулирования момента до нужных пределов. ГДТ в блоке в ДКП образуют так называемую гидро­ механическую передачу (ГМП). Такие передачи обеспечивают непрерывно-ступенчатую тяговую характеристику автомобиля. В зависимости от способа использования мощности ДВС гидро­ механические передачи могут быть двух типов [ѴІІ-5]: о д н о ­

Однопоточные ГМП наиболее распространенные, они установлены

176

выполнены конструктивно проще, чем двухпоточные. Схема однопоточной передачи показана на рис. VII.8.

Коэффициент трансформации kru n однопоточной ГМП будет

к. п. д. тон же передачи

дению коэффициентов трансформации ГДТ и ДКП. Что касается к. п. д. ГМП, то он ниже самого низкого к. п. д. составляющих

іігм. П ^ 0 , 7 — 0,8 ).

Типоразмеры и контрольные параметры однопоточных ГМП отечественных автомобилей определены отраслевой нормалью

201 - 6 3 ’ К0Т0Р0И предусматривается производство ГМП на мощ­

ность в диапазоне от 147 до 370 кВт (от 200 до 500 л. с). Коэф­ фициент трансформации ^ нормированных ГДТ лежит в преде­ лах 2,5—3,6, число передач в ДКП от 2—3 (легковые автомобили) до 4—6 (большегрузные автомобили).

Попытки повышения к. п. д. ГМП с сохранением за ними свойств автоматичности привели к появлению двухпоточных ГМП. Такие передачи имеют будущее и уже нашли практическое при­ менение на ряде зарубежных автомобилей (автомобили фирм «Илломатик», «Дивабус» и др). Структурные схемы двухпоточных ГМП в отличие от однопоточных чрезвычайно • разнообразны.

177

Поэтому приведем для примера (рис. VII.9) лишь одну из возмож­ ных схем двухпоточной ГМП в варианте РД (разветвляющая точка — дифференциал).

Мощность ДВС разделяется в разветвляющей точке Р на два потока: первый поток проходит через механический ступенчатый

гдт

Рис. VII.9. Схемы двухпоточных ГМП: а — с дифферен­ циалом г'12 < 0 ; б — с дифференциалом і12 > 0

трансформатор ДКП, имеющий высокий к. п. д., второй поток — через ГДТ. Оба потока затем суммируются в дифференциале Д и далее следуют к ведущим колесам автомобиля. На рис. VI 1.9 показаны два типа дифференциалов: а) однорядный эпицикл (рис. VII.9, а), б) двухрядный механизм с внешним зацеплением (рис. VII.9, б). Установим величину коэффициента распределения мощности по потокам, равного

где N H— мощность, потребляемая насосом ГДТ; М„х — входная мощность ГМП (мощность ДВС).

178

Если раскрыть значение мощностей N n и /Ѵпх, то для одно­ рядного эпицикла (рис. VII.9, а) получим

Из формулы (VII.7) видно, что с увеличением модуля »і2 одно­ рядного эпицикла растет %, т. е. растет нагрузка на ГДТ и ГМП по своим свойствам приближается к свойствам гидротрансформа­ тора. На загрузку потоков влияют также и коэффициенты трансформации, а именно с увеличением Лтзагрузка ГДТ умень­ шается, а с увеличением kK п загрузка ГДТ увеличивается.

Коэффициент распределения %может быть как отрицательным, так и положительным. При отрицательном значении %— мощ­ ность от точки Р отводится к насосу ГДТ, при положительном %— мощность к точке Р подводится от насоса (например, при трогании автомобиля с места, когда в схеме на рис. VII.9, а водило О еще неподвижно или имеет малую скорость вращения).

Нетрудно показать, что для рассмотренной схемы двухпоточ­

ной передачи накладывает свое влияние внутреннее передаточное число г'І2 дифференциала. Если сравнить формулы (VII.5) и (VII.8),

179

передач, у которых дифференциал имеет положительное внутреннее

Таким образом, двухпоточные ПМП обладают большими резер­ вами по улучшению энергетических показателей и преобразую­ щих свойств силовых передач автомобилей. Они позволяют создать преобразующие устройства, которые не уступают однопоточным передачам в отношении автоматического регулирования момента в нужном диапазоне и превосходят последние по экономичности (по к. п. д.).

Следует иметь в виду, конечно, что двухпоточные передачи существенно сложнее, чем однопоточные (хотя бы уже потому, что нужен дифференциал), требуют для компоновки большей габаритной ширины машины и применения ряда дополнительных согласующих механизмов, могут загружаться значительной цир­ кулирующей мощностью (в зависимости от схемы), которая не может не влиять на конструктивные показатели двухпоточных ГМП и их работоспособность.

Конструкция основных узлов гидродинамических коробок передач (ГДТ)

Лопастные колеса ГДТ изготавливаются литьем (МАЗ) пли штамповкой с последующей подсборкой отдельных частей (лопа­ ток, чашек, торовых колец) пайкой, точечной сваркой (ЗИЛ) или развальцовкой (ГАЗ). Литые колеса применяются для высокомоментных, сравнительно тихоходных ГДТ большой мощности, штампованные — для быстроходных ГДТ (легковые автомобили). Для лопаток 1 (рис. VII. 10, о), изготавливаемых штамповкой, употребляется листовая сталь (сталь 20, 45 и др.), толщиной 0,8—1,5 мм. Преимуществом штампованных колес является высо­ кая чистота обработки поверхности (не ниже Ѵ5), малый вес, технологичность и простота их изготовления.

Литые 1 рабочие колеса (рис. VII. 10, б) изготовляют чаще всего из алюминиевых сплавов (АЛ-4, АЛ-9), содержащих зна­ чительное количество кремния (до 6%). Такие сплавы отличаются хорошими литейными качествами, имеют малую усадку, обладают достаточной механической прочностью и высокой коррозионной стойкостью. После отливки рабочие колеса подвергаются терми­ ческой обработке. Нагрев до 530° С, выдержка в течение 5—6 ч, закалка в воде при I = 80-^100° С с последующим отпуском при t = 175° С и охлаждение на воздухе. Недостатком литых колес является большая шероховатость рабочих поверхностей (чистота не выше ѴЗ), сложность технологии обработки, а также усадоч­ ные явления, искажающие форму лопаток при литье.

180

I

Рабочие колеса после изготовления тщательно балансируются. Допустимый дисбаланс обычно не превышает (2-ь5) 10_3Н-м (20—50 гс•см).

Опоры рабочих колес. Все рабочие колеса ГДТ строго соосны. Валы насоса и турбины установлены в подшипниках. В каче­ стве подшипников используются бронзовые или стальные втулки скольжения 2 (ГДТ легковых автомобилей, например ЗИЛ-114, рис. V II.10, а), подшипники 2 качения (ГДТ грузовых авто­ мобилей, например МАЗ-543, БелАЗ-540 на рис. VII. 10, б) или комбинация тех и других.

Возникающие на лопастных колесах осевые усилия восприни­ маются специальными упорными втулками 3 (рис. VII. 10, а), основными несущими подшипниками 2 (рис. VII. 10, б) или авто­ номными упорными подшипниками (рис. VII.2, а). Смазка под­ шипников производится рабочей жидкостью гидротрансформа­ тора.

Муфты свободного хода (МСХ) направляющего аппарата. Они могут быть роликовыми (автомобили МАЗ-543, БелАЗ-540 идр.) или кулачковыми. Подробное описание конструкции муфт изло­ жено в предыдущей главе.

Уплотнительные устройства ГДТ. Они должны быть надеж­ ными, чтобы в течение длительного срока не допускать течи ра­ бочей жидкости из внутренней полости, находящейся под напором подпитки 0,2—0,4 МПа (2—4 кгс/см2) и динамического давления. Течь рабочей жидкости считается одной из серьезных неисправ­ ностей ГДТ. Особенно в напряженных и неблагоприятных усло­ виях работают уплотнительные устройства в местах установки рабочих колес на опорах (уплотнения У г и У2 на рис. VII. 10). В качестве уплотнительных устройств в указанных местах исполь­ зуются лабиринтные или манжетные уплотнения. Правильным выбором геометрии колец и канавок, формы и числа рабочих кро­ мок, величин удельных давлений и соответствующих материалов удается создавать надлежащую герметизацию рабочих полостей ГДТ.

Подпитка и охлаждение ГДТ. Подпитка обеспечивает постоян­ ное поддержание в рабочей полости ГДТ некоторого избыточного давления с целью предупреждения кавитационных явлений. По­ следние возникают в зонах пониженного давления, какими являются чаще всего участки круга циркуляции на входе рабочей жидкости в насосное колесо. Следовательно, давление подпитки целесообразно подавать на стыке между НА и Н. Во всех случаях давление подпитки должно быть больше давления насыщенного пара рабочей жидкости.

Кавитация приводит к разрушению лопаток рабочих колес (эррозия поверхностей), их вибрации и шуму, а также снижению к. п. д. ГДТ.

Подпитка необходима и для пополнения ГДТ рабочей жидко­ стью, часть которой вследствие утечек может теряться. Подпитка

181