Гидротрансформатора – Гидротрансформатор: устройство и принцип работы

Содержание

Как устроена коробка-автомат с гидротрансформатором — ДРАЙВ

Не падайте в обморок, ничего сложного здесь нет. Сейчас всё растолкуем. Но сначала давайте определимся с терминологией. Дело в том, что многие по ошибке автоматической коробкой передач называют два агрегата, соединённых воедино: собственно саму коробку и гидротрансформатор.

Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин — центробежного насоса и центростремительной турбины. Между ними расположен направляющий аппарат — реактор. Насосное колесо жёстко связано с коленчатым валом двигателя, турбинное — с валом коробки передач. Реактор же, в зависимости от режима работы, может свободно вращаться, а может быть заблокирован при помощи обгонной муфты.

Полезная энергия в гидротрансформаторной трансмиссии расходуется на перелопачивание (и нагрев) масла гидротрансформатором. Также немало энергии «жрёт» насос, который создаёт рабочее давление в управляющих магистралях. Отсюда более низкий КПД. Именно по этой причине механические роботизированные коробки и вариаторы более предпочтительны.

Гидротрансформатор является идеальным демпфером крутильных колебаний и способен гасить сильные толчки, которые передаются от двигателя на трансмиссию и наоборот. Это, кстати, очень благоприятно сказывается на ресурсе двигателя, трансмиссии и ходовой части. Но хлопот гидротрансформатор тоже может принести массу. Например, он не позволяет завести автомобиль с «толкача».

Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач осуществляется потоками рабочей жидкости (масла), которая отбрасывается лопатками насосного колеса на лопасти колеса турбинного. Между насосным колесом и турбиной обеспечены минимальные зазоры, а их лопастям придана специальная геометрия, которая формирует непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. Так что получается, что жёсткая связь между двигателем и трансмиссией отсутствует. Это обеспечивает работу двигателя и остановку автомобиля с включённой передачей, а также способствует плавности передачи тягового усилия.

Схема устройства гидротрансформатора

Масло в гидротрансформаторе двигается по такой вот замысловатой траектории. Чтобы увеличить скорость и повысить крутящий момент на турбинном колесе, реактор блокируется. Правда, при этом КПД передачи несколько снижается.

Надо сказать, что по описанной выше схеме работает гидромуфта, которая просто передаёт крутящий момент, не трансформируя его величину. Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введён реактор. Это такое же колесо с лопатками, но оно, имея связь с картером (корпусом) коробки передач, не вращается (заметим, до определённого момента). Лопатки реактора расположены на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос, и они имеют особый профиль. Когда реактор неподвижен (гидротрансформаторный режим), он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем выше его кинетическая энергия, тем она большее оказывает воздействие на турбинное колесо. Благодаря этому эффекту момент, развиваемый на валу турбинного колеса, удаётся значительно поднять.

Гидротрансформатор ZF и многодисковое сцепление Sachs, блокирующее насосное и турбинное колёса.

Представьте себе стандартную ситуацию — передача в коробке уже включена, а мы стоим на месте и жмём себе на педаль тормоза! Что происходит в этом случае? Турбинное колесо находится в неподвижном состоянии, а момент на нём в полтора-два раза выше (в зависимости от конструкции) того, что развивает двигатель на этих оборотах. Кстати, момент на выходном валу гидротрансформатора будет тем больше, чем будут выше обороты двигателя. Стоит отпустить педаль тормоза, и автомобиль тронется. Разгон будет продолжаться до тех пор, пока момент на колёсах не сравняется с моментом сопротивления движению машины.

Алюминиевый селектор управления автоматической трансмиссией BMW X5.

Когда турбинное колесо приближается по оборотам к скорости вращения насосного колеса, реакторное колесо освобождается и начинает вращаться вместе с двумя «напарниками». В этом случае говорят, что гидротрансформатор перешёл в режим гидромуфты. Так снижаются потери, и увеличивается КПД гидротрансформатора.

А поскольку в некоторых случаях надобность в преобразовании крутящего момента и скорости отпадает, в определённые моменты гидротрансформатор и вовсе может быть заблокирован при помощи фрикционного сцепления. Этот режим помогает довести КПД передачи практически до единицы, проскальзывание между лопаточными колёсами в этом случае исключено по определению.

Но представьте себе такую ситуацию. Вы едете по прямой с постоянной скоростью и вдруг начинаете подниматься в горку. Скорость автомобиля начнёт падать, а нагрузка на ведущие колёса увеличится. На это изменение тут же отреагирует гидротрансформатор. Как только станет уменьшаться частота вращения турбины, реакторное колесо начнёт автоматически затормаживаться, в результате скорость циркуляции рабочей жидкости возрастёт, что автоматически приведёт к увеличению крутящего момента, который будет передаваться на вал от турбинного колеса (читай на колёса). В некоторых случаях увеличившегося момента хватит для того, чтобы преодолеть подъём без перехода на низшую передачу.

Поскольку гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в широких пределах, к нему присоединяют многоступенчатую коробку передач, которая, вдобавок ко всему, способна обеспечить и реверсивное вращение (иными словами — задний ход). Те коробки, которые работают в паре с гидротрансформаторами, обычно включают в себя ряд планетарных передач и имеют много общего с привычными нам «ручными» коробками.

Когда передача работает в режиме повышения частоты, двигатель вращает водило. Выходной вал передачи при этом соединён с солнечной шестернёй, в это время кольцевая шестерня зафиксирована.Если кольцевую шестерню отпустить и в это время при помощи фрикциона её зафиксировать относительно водила, передача получится прямой.Передача получается понижающей в том случае, когда движок приводит в действие солнечную шестерню, и при этом водило зафиксировано. Мощность при этом снимается с кольцевой шестерни.

В механической коробке шестерни находятся в постоянном зацеплении, при этом ведомые — свободно вращаются на вторичном валу. Включая какую-либо передачу, мы механически блокируем соответствующую шестерню на ведомом валу. Работа автоматической коробки передач построена на таком же принципе. Но планетарные передачи (или редукторы) имеют некоторые интересные особенности. Они включают в себя несколько элементов: водило, сателлиты, солнечную и кольцевую шестерни.

Планетарная передача

Приводя во вращение одни элементы и фиксируя другие, такие редукторы позволяют менять передаточные отношения, то есть скорость вращения и передаваемое через планетарную передачу усилие. Приводятся планетарные передачи от выходного вала гидротрансформатора, а их соответствующие элементы фиксируются при помощи фрикционных лент или фрикционных пакетов (в механической коробке эту роль играют синхронизаторы и блокирующие муфты).

Планетарные передачи. Водило (1), сателлиты (2), шлицы солнечной шестерни (3).

Включается передача следующим образом. На&n

www.drive.ru

Гидротрансформатор — Энциклопедия журнала "За рулем"

Схема гидротрансформатора:
1 — блокировочная муфта;
2 — турбинное колесо;
3 — насосное колесо;

4 — реакторное колесо;
5 — механизм свободного хода

Гидротрансформатор был изобретен немецким профессором Феттингером в 1905 г. Прежде чем найти применение на автомобилях, гидротрансформатор использовался на судах и тепловозах.
Простейший гидротрансформатор, выполнен в виде камеры тороидальной формы и включает в себя три лопастных колеса: насосное, вал которого соединен с коленчатым валом двигателя; турбинное, соединенное с трансмиссией, и реактор, установленный в корпусе гидротрансформатора.
Гидротрансформатор заполняется специальной жидкостью. Каждое колесо имеет наружный и внутренний торцы, между которыми располагаются профилированные лопасти, образующие каналы для протока жидкости. Все колеса гидротрансформатора максимально приближены друг к другу, а вытеканию жидкости препятствует специальное уплотнение.
При вращении коленчатого вала двигателя вращается насосное колесо, которое перемещает жидкость, находящуюся между его лопастями. Жидкость не только вращается относительно оси гидротрансформатора, но и за счет воздействия на нее центробежных сил перемещается вдоль лопастей насосного колеса по направлению от входа к выходу, что сопровождается увеличением кинетической энергии потока. На выходе из насосного колеса поток жидкости попадает на турбинное колесо, оказывая силовое воздействие на его лопасти. Затем поток попадает в реактор, пройдя который, возвращается к входу в насосное колесо. Таким образом, жидкость постоянно перемещается по замкнутому кругу циркуляции, образованному проточными частями всех трех лопастных колес, и находится с ними в силовом взаимодействии. При этом насос передает энергию двигателя потоку, а тот, в свою очередь, — турбине.

Если бы между насосным и турбинным колесами отсутствовал реактор, то такая конструкция (гидромуфта) осуществляла бы перенос энергии от двигателя к трансмиссии гидравлическим способом, без возможности изменения крутящего момента. Расположенный между колесами гидротрансформатора неподвижный реактор, имеет лопасти специального профиля, которые изменяют направление потока жидкости, выходящей из турбинного колеса и направляют его под определенным углом на лопасти насосного колеса. Это позволяет значительно увеличить передаваемый от двигателя в трансмиссию крутящий момент.
Любой гидротрансформатор характеризуется определенным КПД, передаточным отношением, которое показывает соотношение угловых скоростей его колес, и коэффициентом трансформации, показывающим, во сколько раз увеличивается значение крутящего момента. Максимальный коэффициент трансформации зависит от конструкции гидротрансформатора и может составлять до 2,4 (при неподвижном турбинном колесе). При увеличении частоты вращения вала двигателя увеличивается угловая скорость насосного и турбинного колес, а увеличение крутящего момента в гидротрансформаторе плавно уменьшается. Когда угловая скорость турбинного колеса приближается к угловой скорости насосного, поток жидкости, поступающей на лопасти реактора, изменяет свое направление на противоположное.
Для того чтобы реактор на этом режиме не создавал помех потоку жидкости, его устанавливают на муфте свободного хода, и он начинает свободно вращаться (гидротрансформатор переходит на режим гидромуфты), что позволяет, в свою очередь, снизить потери. Такие гидротрансформаторы называют комплексными.
КПД гидротрансформатора определяет экономичность его работы. Максимальное значение КПД гидротрансформатора может быть от 0,85 до 0,97, но обычно находится в диапазоне от 0,7 до 0,8. В комплексном гидротрансформаторе на режиме гидромуфты можно получить максимальное значение КПД — 0,97.
Изменение режимов работы гидротрансформатора происходит автоматически. Если увеличивать нагрузку на выходе из гидротрансформатора, то происходит уменьшение угловой скорости турбины, что приводит к увеличению коэффициента трансформации.

Детали гидротрансформатора:
1 — насосное колесо;
2 — турбинное колесо;
3 — крышки муфты свободного хода;
4 — часть корпуса гидротрансформатора;
5 — остатки рабочей жидкости с продуктами механического износа деталей;
6 — колесо реактора;
7 — муфта свободного хода реактора;
8 — упорная шайба турбинного колеса;
9 — упорный подшипник реактора;
10 — поршень блокировки гидротрансформатора

К сожалению, гидротрансформатор имеет малый диапазон передаточных чисел, не обеспечивает движения задним ходом, не разобщает двигатель от трансмиссии (необходима сложная система опорожнения проточных частей от рабочей жидкости). Поэтому за гидротрансформатором устанавливают специальную коробку передач, которая компенсирует указанные недостатки. Такая гидромеханическая передача является бесступенчатой и позволяет получить любое передаточное число в заданном диапазоне.

В гидромеханических передачах в основном применяются механические планетарные коробки передач, которые легко поддаются автоматизации, но иногда используют и обычные ступенчатые коробки передач с автоматическим управлением.
Первые американские ГМП легковых автомобилей имели двухступенчатую передачу, причем низшая передача включалась вручную. Однако впоследствии одной автоматической передачи оказалось явно недостаточно и появились ГМП с двумя и тремя автоматическими передачами. Для повышения топливной экономичности, гидротрансформаторы стали делать блокирующимися — после разгона на высшей передаче насосное и турбинное колеса жестко соединялись фрикционной муфтой. Затем в конце 1980-х гг. блокировку гидротрансформатора стали применять на всех передачах, кроме первой.

Современная четырехступенчатая ГМП автомобиля классической компоновки

wiki.zr.ru

Гидротрансформатор АКПП "Бублик"- Устройство. Принцип работы. Основные проблемы

Гидротрансформатор выполняет важную роль в автоматической коробке передач, он занимает пространство между корпусом силового агрегата и трансмиссией авто. Гидротрансформатор в АКПП работает, как муфта сцепления – передает вращение от работающего мотора непосредственно на автомат. Внешнее сходство гидротрансформатора АКПП с характерной формой тора позволяет называть данное устройство бубликом. Гидротрансформатор автоматической коробки передач – составная часть гидросистемы трансмиссии. Управление его работой осуществляется при помощи специального гидроблока.

Устройство гидротрансформатора коробки-автомат

Основное предназначение гидротрансформатора АКПП – это обеспечение плавного и своевременного перехода автоматической трансмиссии с одной передачи на другую. Первые образцы гидротрансформаторов для КПП были созданы в ХХ веке. С целью модернизации устройства ГТР, применялись новые технологии. Гидротрансформаторы АКПП становились более сложными по конструкции.

Помимо обеспечения плавности перехода на различные передачи, новые гидротрансформаторынаделены дополнительной функцией сцепления. При этом в момент переключения скоростей (понижающей либо повышающей) гидротрансформатор размыкает непосредственную связь двигателя внутреннего сгорания с коробкой передач. Гидротрансформатор АКПП частично принимает на себя силу крутящего момента. Именно это обеспечивает уникальную плавность при переключении скоростей.

В отличие от механической КПП, в автомате передача крутящего момента осуществляется не под воздействием механического трения между фрикционными дисками гидротрансформатора АКПП. Соединение двигателя и автоматической коробки передач происходит, благодаря давлению трансмиссионной жидкости. Срабатывает эффект вращения мельницы от ветра.Устройство гидротрансформатора обеспечивает сохранение целостности автоматической коробки и защиту от механических повреждений за счет важной функции – амортизации.

Фрикционные диски гидротрансформатора АКПП образуют сборный пакет, состоящий из деталей мобильного и неподвижного типов. При включении передачи в магистралях создается необходимое давление. При помощи специального устройства – гидравлического толкателяфрикционы гидротрансформатора АКПП взаимно сжимаются, включается заданная скорость.

Как действует гидротрансформатор АКПП

Современный гидротрансформатор блокируется при сравнивании скоростей оборотов валов – входного и выходного. На практике это случается после развития скорости транспортного средства, равной более 70 км/час. Тормозная накладка поршня гидротрансформатора замедляет вращение масляной жидкости. Валы двигателя внутреннего сгорания и коробки передач взаимно фиксируются. Силовой агрегат и трансмиссия образуют единое целое, происходит синхронное вращение валов.

Когда гидротрансформатор полностью передает вращение на АКПП от силового агрегата, потери мощности равны нулю. Данная функция гидротрансформатора напоминает действие педали механизма сцепления на коробке перемены передач механического типа.

Во время работы гидротрансформатора кинетическая энергия двигателя расходуется на движение масла, которое разогревается от трения. При взаимном касании фрикциона со стальным диском происходит интенсивное истирание накладки, фрагменты износа в виде пыли попадают в масляный состав гидротрансформатора. Стабильность работы автоматической трансмиссии и ходовой части находится в прямой зависимости от степени износа фрикционных накладок и смазочного материала.

Описание конструкции гидротрансформатора АКПП

Гидротрансформатор АКПП передает мощность от двигателя внутреннего сгорания непосредственно на узлы и детали автоматической трансмиссии. Принцип работы АКПП –гидротрансформатор не только передает вращение на коробку передач, он эффективно погашает амплитуду вибраций и сводит к минимуму силы механических ударов со стороны маховика.

Составные части гидротрансформатора:

  • Насосное и турбинное колеса.
  • Блокировочная муфта.
  • Насос.
  • Реакторное колесо.
  • Муфта свободного хода.

Все рабочие механизмы размещены в корпусе устройства гидротрансформатора:

  • насос напрямую работает от коленвала движка;
  • турбина сопряжена с шестеренками АКПП;
  • реакторное турбинное колесо – с турбиной и насосом;
  • в гидротрансформатор вставлены уникальные лопасти оригинальной конфигурации;
  • масло движется по внутреннему пространству коробки, благодаря гидротрансформатору;
  • назначение блокировочной муфты – блокировать гидротрансформатор в заданных режимах;
  • муфта свободного хода вращает реакторное колесо в противоположном направлении.

Принцип работы гидротрансформатора

Работа «бублика» осуществляется по замкнутому циклу. Смазочное вещество является главным рабочим материалом гидротрансформатора. Его вязкостные характеристики существенно отличаются от свойств масла, используемого в МКПП. При работе гидротрансформатора АКПП смазочное вещество под воздействием насосного колеса принудительно подается на лопатки реактора и турбины. Лопатки создают дополнительные завихрения и ускоряют движение масла,скорость вращения рабочих колес гидротрансформатора существенно падает, момент соответственно возрастает.

Ускорение вращения коленвала способствует выравниванию скоростей колеса насоса и турбины гидротрансформатора. При большой скорости автомобиля гидротрансформатор только передает крутящий момент по аналогии с работой гидромуфты. При блокировке ГТР вращение передается напрямую от силового агрегата на АКПП.

При переходе на другую передачу элементы гидротрансформатора разъединяются. Процесс сглаживания угловых скоростей возобновляется до окончательного выравнивания вращенияработающих турбин.

Функционирование гидротрансформатора происходит под постоянным контролем электронного блока управления ЭБУ. Датчики, установленные на гидротрансформаторе, подают сигналы на ЭБУ. Исходя из поступающих данных, формируются выходные управляющие команды. Если электронные приборы сообщают об ошибке, это означает, что возникли какие-то проблемы с ГТР.

Важно: Признаки неисправностей гидротрансформатора АКПП могут проявляться как в механической, так и электронной частях механизма. При экстренной остановке коробки-автомата необходимо провести тщательную диагностику с последующим ремонтом элементов гидротрансформатора.

На представленной схеме показано в разрезе, из чего состоит гидротрансформатор автоматической коробки перемены передач.

Спираль справа – схематическое изображение траектории движения масла внутри корпуса гидротрансформатора.

Здесь изображен принцип работы гидротрансформатора в различных режимах.

Признаки неисправности гидротрансформаторов АКПП

Гидротрансформатор занимает лидирующие позиции по надежности среди различных узлов и деталей АКПП. Он полностью вырабатывает заявленный эксплуатационный срок. Однако, это не означает, что ГТР вечен. С помощью характерных симптомов опытные водители могут определить место возможных поломок в гидротрансформаторе и автоматической коробке передач.

Признаки неисправности гидротрансформатора:

  1. Возникновение характерного звука (шуршащего, механического) при переключении скоростей. Этот малозаметный звук уходит, когда увеличиваются обороты, и машина ускоряется. Данный симптом указывает на деформации опорных игольчатых подшипников гидротрансформатора.
  2. При громком стуке металла нужно проверить состояние лопастей и колеса гидротрансформатора в сборе.
  3. Вибрации коробки передач на скорости 60 – 90 км/час (причина – неравномерное истирание фрикционов системы блокировки).
  4. Загрязнение масла (запах гари, темный оттенок, густая консистенция).
  5. Перегрев гидротрансформатора.
  6. Засорение клапана гидроблока.
  7. Снижение уровня трансмиссионного масла.
  8. Проблемы с динамикой машины (обгонная муфта нуждается в замене).
  9. Неожиданная остановка транспортного средства означает, что повреждены шлицы на турбинном колесе гидротрансформатора. При этом требуется установить новые шлицы или полностью менять деформированное колесо на новый механизм.
  10. Глохнет двигатель при переходе на другую передачу. Здесь виновата управляющая автоматика.

Появившиеся признаки и неполадки в гидротрансформаторе АКПП игнорировать не рекомендуется. Если вовремя не заменить изношенный фрикцион блокировки, гидротрансформатор начнет чрезмерно перегреваться, выходной вал коробки передач – вибрировать, масляный насос преждевременно выйдет из строя. Соответственно, прекратится подача масла в гидроблок и к пакетам сцепления АКПП.

Совет: При смене масляного фильтра рекомендуется производить полную замену масла в автоматической коробке передач и двигателе внутреннего сгорания одновременно. В случае, когда на контрольном щупе замечены следы пыли алюминия, следует проверить муфту свободного хода, которая изготовлена из данного материала, а также степень выработки торцовой шайбы.

Если на остановке при работающем моторе остро ощущается запах оплавленного пластика, это свидетельствует о чрезмерном перегреве гидротрансформатора. Основная причина повышения температуры ГТР – снижение объема смазочного материала (эффект масляного голодания гидротрансформатора и автоматической коробки передач). Охлаждающая система автоматической коробки передач тоже часто отказывает в работе. Причина дефекта СО кроется в чрезмерной засоренности теплообменника гидротрансформатора. После замены масла и тщательного обследования системы охлаждения неприятный запах гидротрансформатора улетучится.

Ремонт ГТР

Для многих автовладельцев ремонт гидротрансформатора АКПП является сложной процедурой.Не все люди обладают необходимыми знаниями, свободным временем, желанием, чтобы качественно восстановить функции гидротрансформатора своими руками. Самая большая сложность в ремонте гидротрансформатора состоит в его демонтаже с автомобиля. Профессиональные механики обладают набором специальных инструментов и приспособлений, чтобы благополучно снять гидротрансформатор с коробки передач.

Непосредственный ремонт гидротрансформатора АКПП начинается с механического разрезания корпуса на токарном станке и внимательной диагностики состояния каждого механизма. В процессе ремонта гидротрансформатора необходимо заменить следующие элементы:

  • корпус бублика;
  • сальники;
  • уплотнительные кольца.

Перед разрезанием и диагностикой демонтированного гидротрансформатора рекомендуется слить масло в подготовленный тазик, а также тщательно промыть фрикционы и другие составляющие устройства.

Важно: Кольца и уплотнительные сальники гидротрансформатора необходимо менять на новые детали, даже при кажущемся удовлетворительном их состоянии. Во избежание протечек смазочного материала, устанавливать старые уплотнения категорически не рекомендуется.

Замена гидротрансформатора – лучшее решение. Однако, подавляющее большинство владельцев авто склоняются к тому, чтобы не покупать новый корпус или гидротрансформатор АКПП в сборе. В этом случае производится сваривание частей корпусной детали. При этом соблюдается главное условие: обеспечение абсолютной герметичности сварного шва корпуса гидротрансформатора. После установки отремонтированного устройства на автоматическую коробку передач производится балансировка этого бублика в сборе.

Мероприятие по замене гидротрансформатора АКПП сопровождается частичной или полнойзаменой трансмиссионного масла во всей системе.

Случаются поломки гидротрансформатора АКПП, которые не подлежат восстановлению. Автомеханики рекомендуют установить новый гидротрансформатор взамен поврежденного механизма.

Совет: Опытные мастера утверждают, ремонт гидротрансформатора автоматической коробки передач не отличается большой сложностью. Однако, перед самостоятельным проведением восстановительных работ в условиях гаража автовладельцам нужно внимательно ознакомиться с особенностями конструкции гидротрансформатора, методами диагностики, ремонта и пр. Для успешного проведения ремонта гидротрансформатора своими руками не помешает обзавестись специальными инструментами и необходимым оборудованием.

Чтобы увидеть, как производится ремонт гидротрансформатора АКПП на одном из специализированных предприятий, предлагается ознакомиться с материалами видео ролика, посвященного данной теме https://www.youtube.com/watch?v=hNXUsosCFh5.

Что в гидротрансформаторах ломается чаще и быстрее всего

Износ тормозной прокладки фрикциона – наиболее часто является причиной, приводящей к ремонту гидротрансформатора:

  1. Изношенная прокладка удаляется.
  2. Место ее расположения тщательно очищается от засохшего клеевого состава.
  3. Наносится новый клеевой состав.
  4. Устанавливается новая фрикционная прокладка.

Замена прокладки гидротрансформатора необходима для обеспечения герметичности системы и предотвращения утечек трансмиссионного масла. Если ее не заменить вовремя, возникают неприятные последствия:

  • элементы износа в виде мелких кусочков заполняют масляные каналы в гидроплите;
  • масляное голодание гидротрансформатора;
  • рост температуры;
  • повышенный износ сальников, втулок;
  • проскальзывание стертой муфты блокирования;
  • выход из строя электромагнитных соленоидов и электронных приборов;
  • деформации фрикционных накладок гидротрансформатора;
  • преждевременное разрушение сопряженных металлических узлов и деталей вследствие
  • вибрационных колебаний изношенных муфт (старение железа).

Прочие поломки гидротрансформаторов АКПП

Автомеханики сервисных компаний в процессе диагностики ГТР часто выявляют дополнительные дефекты в гидротрансформаторах автоматических коробок передач:

  1. Деформации и поломка лопастей гидротрансформатора.
  2. Износ ступицы вследствие работы при повышенных температурах.
  3. Нарушение блокировки, заклинивание муфты обгона.
  4. Разрушение подшипников.
  5. Прогорание корпуса гидротрансформатора АКПП.

Почти все перечисленные дефекты выявляются только при вскрытии корпусной детали гидротрансформатора. После определения поломок производится их замена на новые рабочие элементы.

Если ремонт гидротрансформатора производится в условиях специализированных мастерских, оснащенных современным оборудованием, технологическими приспособлениями, оригинальными запчастями, восстановленный гидротрансформатор будет служить в течение длительного срока. Время эксплуатации отремонтированного механизма составляет около 80% от первоначального ресурса. Частичная либо полная замена трансмиссионного масла также входит в перечень ремонтных услуг. Длительность ремонта гидротрансформатора автоматической коробки передач в среднем занимает три рабочих дня.

Рекомендации по обслуживанию и эксплуатации ГТР автоматических коробок передач

По мнению квалифицированных специалистов, поломанный гидротрансформатор невозможно полноценно восстановить без разрезания корпуса.

При самостоятельном обслуживании бублика в гаражных условиях нужно избегать применения концентрированных растворителей и прочих чистящих, моющих средств. Это вызвано тем, что структура резиновых уплотнителей гидротрансформатора быстро разрушается под воздействием агрессивных веществ.

motoran.ru

Гидротрансформатор подробно — Энциклопедия журнала "За рулем"

Гидротрансформатор - усовершенствованная гидромуфта, механизм увеличения крутящего момента в 2-3 раза, часть гидромеханической трансмиссии. В настоящее время применяется повсеместно на легковых, грузовых автомобилях, автобусах, тракторах и другой транспортной и специальной технике. Обычно работает в паре с планетарной автоматической коробкой передач, но иногда устанавливается на автомобили с бесступенчатой вариаторной трансмиссией.

Устройство и принцип действия

Конструктивно гидротрансформатор идентичен гидромуфте с одним отличием - между насосным и турбинным колесами установлен статор (или роторное колесо). Назначение статора - направить движение жидкости на лопатки турбинного (ведомого) колеса гидротрансформатора и тем самым использовать кинетическую энергию относительного движения жидкости, которое в гидромуфте направлено от центра насосного (ведущего) колеса к его периферии. Гидротрансформатор по сравнению с гидромуфтой имеет более сложное устройство и больший КПД. В массовом производстве детали гидротрансформатора приходится обрабатывать с особой точностью. Но практическая ценность гидротрансформатора по сравнению с гидромуфтой несравнимо выше.

Ротор гидротрансформатора оснащен обгонной муфтой, которая блокирует его вращение при больших оборотах насосного колеса. Этот режим называется стоповым.
Сообщающееся с ведущим валом двигателя насосное колесо внутренними лопатками приводит в движение заполняющая картер гидротрансформатора жидкость. Жидкость совершает два типа движения - переносное, от лопаток насосного колеса к лопаткам турбинного колеса, и относительное, от центра насосного колеса к его периферии (за счет центробежных сил). На малых оборотах вала двигателя отбрасываемая лопатками насосного колеса жидкость попадает на внутреннюю поверхность статора, приводя его во вращение. Лопатки статора направляют жидкость на лопатки турбинного колеса. Благодаря этому используется кинетическая энергия как переносного, так и относительного движения, повышая КПД всего механизма. Часть кинетической энергии жидкости, которая не преобразуется в механическую энергию турбинным колесом, возвращается статором на лопатки насосного колеса. За счет этого достигается эффект трансформации, увеличения крутящего момента, который в стартовом режиме (при трогании автомобиля с места) может возрастать до трех раз. При увеличении оборотов обгонная муфта уменьшает частоту вращения статора, а затем блокирует его. Это происходит при частоте вращения коленчатого вала двигателя примерно в 3/4 от максимальной. Гидротрансформатор переходит в стоповый режим работы, при котором статор не принимает участия в перераспределении движения жидкости. В этом режиме гидротрансформатор работает, как обычная гидромуфта. Коэффициент трансформации крутящего момента равен единице - как при работе гидромуфты.

Гидротрансформатор обладает многими достоинствами, выполняя функции демпфера крутильных колебаний двигателя. Но из-за неизбежных потерь использование гидротрансформатора снижает экономичность автомобиля. Дело в том, что частота вращения насосного колеса всегда выше частоты вращения турбинного колеса. И если в моменты разгона автомобиля гидротрансформатор выполняет полезную работу по увеличению крутящего момента, то при равномерном движении его применение нецелесообразно.
Чтобы избежать повышенного расхода топлива, гидротрансформаторы оснащают автоматической блокировочной муфтой, которая механически жестко связывает насосное и турбинное колеса. Блокировка срабатывает при скорости движения автомобиля примерно в 70 км/ч. Блокировочная муфта расположена в ступице турбинного (ведущего колеса). В отключенном состоянии крутящий момент передается на турбинное колесо через демпфирующие пружины муфты. Во включенном состоянии поршень муфты прижимает нажимной диск к фрикционной накладке, происходит плавное выравнивание вращения ведущего и ведомого валов, а затем полная их блокировка - крутящий момент от двигателя передается на механизмы трансмиссии (коробку передач) напрямую.
Наличие механизма блокировки гидротрансформатора на автомобилях с АКП позволяет реализовать режим торможения двигателем и повышает экономичность. На тракторах с гидромеханической трансмиссией блокировка используется во время работы в стационарном режиме (как стационарного двигателя, электрогенератора и так далее) и для запуска двигателя буксировкой.
В автоматической трансмиссии крутящий момент полностью передается через гидротрансформатор на первой, второй передаче и на передаче заднего хода. На третьей передаче около 40% крутящего момента передается через гидротрансформатор и 60% (то есть после достижения автомобилем скорости в 70 км/ч) напрямую, с выключенным гидротрансформатором. На четвертой передаче гидротрансформатор в передаче крутящего момента не участвует.

wiki.zr.ru

Гидротрансформатор АКПП | Признаки неисправности

По мере развития технологии конструкция усложнялась и модернизировалась. В настоящее время трансформатор на автоматической коробкой передач выполняет функции сцепления. То есть во время приключений передач данный элемент размыкает связь коробки с двигателем. Сразу же после включения повышающей или понижающей передачи гидротрансформатор берет на себя часть крутящего момента, что позволяет обеспечить максимально плавное переключение ступеней.

 

Принцип работы | Общая информация | Устройство |

Конструкция гидротрансформатора для автоматической коробки передач состоит из трёх колец с лопастями. Все три кольца согласно вращаются и располагаются в одном корпусе. Внутри корпуса находится рабочая жидкость, которая позволяет смазывать и охлаждать подвижные элементы. Насаживается гидротрансформатор на коленчатый вал, и далее соединяется непосредственно с коробкой передач. Рабочая жидкость нагнетается внутрь корпуса устройства при помощи специальной помпы. Помпа позволяет обеспечить необходимое давление, а при проблемах с герметичностью конструкции появляются активные утечки рабочей жидкости, что в свою очередь приводит к повреждению механических вращающихся элементов.

 

Современные гидротрансформаторы, которые используются на автомобилях с АКПП, имеют полностью компьютерное управление, а многочисленные датчики следят за давлением и скоростью движения валов внутри ядра трансформатора. Необходимо сказать, что подобное усложнение конструкции привело к снижению надёжности устройства и на устройство гидротрансформатора в целом. В особенности на эксплуатационный срок и показатели надёжности сказывается эксплуатация в максимально жёстких режимах, что характерно для современных автомобилей.

 

Работа гидротрансформатора Видео

 

Контроль работы гидротрансформатора и его оптимизация с работой коробки передач выполняется при помощи специального блока управления. Это полностью автоматическая система управления получает данные с многочисленных датчиков, установленных в коробке и самом гидротрансформаторе. При появлении каких-либо проблем в работе устройства автоматика выводит сообщение об ошибке. В отдельных случаях может отмечаться полная блокировка работы гидротрансформатора, что приводит к отключению двигателя при изменении режимов работы коробки. Также  необходимо отметить, что большинство поломок трансформаторов происходит на механическом уровне. Поэтому при выполнении диагностики автомобиля точно определить характер и место поломки затруднительно. Необходимо разбирать повреждённый элемент и визуально проводить его осмотр. Только так возможно определить имеющуюся поломку.

 

 

Инженеры ведущих автопризводителей постоянно проводят изыскания, которые должны позволить повысить показатели надёжности техники и устранить проблемы в работе данного устройства. Появление новых конструкторских разработок позволяет существенно модернизировать гидротрансформатор, который сегодня может с легкостью использоваться на автомобилях, оснащенных дизельными моторами. Для таких дизельных моторов характерен высокий показатель крутящего момента. Если ранее трансмиссии с трудом справлялись с высокими показателями крутящего момента и достаточно быстро выходили из строя, то сегодня существенным образом повысилась надёжность автоматических коробок передач и гидротрансформаторов.

 


Гидротрансформатор АКПП устройство

 

Теоретически срок эксплуатации гидротрансформатора совпадает с эксплуатационным сроком автоматической коробки передач. Однако, как и любой другой механический элемент, он может выходить из строя и требовать ремонта. В отдельных случаях необходимо проводить полную замену гидротрансформатора, что приводит к существенным расходам автовладельца на ремонт гидротрансформатора.

 

Гидротрансформатор АКПП Признаки неисправности

Опишем основные симптомы поломок гидротрансформаторов, которые должны являться поводом для скорейшего обращения в специализированные ремонтные мастерские.

 

1 При переключении передач может быть слышен лёгкий механический звук. При увеличении оборотов и под нагрузкой механический звук исчезает. Подобное может свидетельствовать о проблемах с опорными подшипниками. Необходимо разбирать гидротрансформатор и оценивать состояние подшипников.

 

2 В скоростном диапазоне от 60 до 90 километров в час может отмечаться лёгкая вибрация. По мере ухудшения проблем с гидротрансформатором вибрация будет увеличиваться. Подобное может быть вызвано тем, что продукты износа рабочей жидкости могут забивать масляный фильтр. В данном случае ремонт гидротрансформатора заключается в замене масляного фильтра и рабочей жидкости гидротрансформатора. Как правило, требуется провести одновременно замену масла в самом моторе и коробке передач.

 

3 Наличием проблем с динамикой автомобиля свидетельствует о выходе из строя так называемой обгонной муфты. В данном случае необходимо разбирать гидротрансформатор и менять вышедшую из строя муфту.

 

4 Остановка автомобиля без возможности продолжения движения свидетельствует о повреждении шлица на турбинном колесе. Ремонт гидротрансформатора заключается в установке новых шлицов или же замене всего турбинного колеса.

 

5 Появление характерного шуршащего шума при заведённом автомобиле свидетельствует о проблемах с подшипником, которые располагаются между турбинным или же реакторным колесом и крышкой гидротрансформатора. При движении такой шуршащий звук может полностью исчезать. В данном случае вам необходимо как можно раньше обратиться в сервисный центр и провести ремонтные работы. В большинстве случаев необходимо будет провести замену повреждённых игольчатых упорных подшипников. Стоимость такого ремонта неисправности гидротрансформатора не слишком высока.

 

6 При переключении передач может быть слышен громкий металлический стук. Подобное свидетельствует о деформации и выпадении лопаток. Ремонт заключается в замене повреждённого колеса в гидротрансформаторе.

 

7 Необходимо регулярно проверять состояние масла в гидротрансформаторе и коробке передач. При появлении на масляном щупе коробки передач алюминиевой пудры необходимо выполнить проверку муфты свободного хода, которая изготовлена из алюминиевого сплава. В большинстве случаев появления такой пудры на щупе свидетельствует о неисправности гидротрансформатора и износе торцевой шайбы.

 

8 На работающем стоящем автомобиле в районе коробки передач может появляться характерный запах плавящейся пластмассы. Подобное происходит по причине перегрева гидротрансформатора и плавления полимерных элементов и деталей данного устройства. Перегрев гидротрансформатора может возникать по нескольким причинам. В первую очередь это проблемы со смазкой. Так, например, при падении уровня масла отмечаются характерные признаки голодания коробки и гидротрансформатора. Также могут отмечаться проблемы с системой охлаждения акпп, которая не может качественно охлаждать масло в забитом теплообменнике. Ремонт в данном случае заключается в замене масла и проверке работоспособности системы охлаждения смазки.

 

9 При переключении передач или же при смене режимов работы коробки двигатель может глохнуть. Подобное свидетельствует о выходе из строя управляющей автоматики, которая блокирует работу гидротрансформатора. Ремонт заключается в замене вышедшего из строя блока управления.

Необходимо отметить тот факт, что каких-либо конкретных признаков неисправности гидротрансформатора нет. Поэтому в отдельных случаях специалисты сервисного центра не могут сразу определить признаки и характер поломки. Все это приводит к увеличению расходов на ремонт и неизменному простою автомобиля в сервисе.

 

Ремонт гидротрансформатора

Несмотря на кажущуюся сложность, ремонт гидротрансформатора не представляет особой сложности и может быть выполнен автовладельцем самостоятельно. Единственный нюанс состоит лишь в демонтаже гидротрансформатора с коробки передач. В данном случае необходимо использовать специальный ремкомплект, который позволит провести демонтажные работы. При проведении ремонтных работ корпус устройства  разрезается, после чего проводится проверка состояния гидротрансформатора. Именно поэтому при ремонтных работах необходимо заменять не только уплотняющие кольца, но и сам корпус устройства. При ремонтных работах проводится замена сальника и уплотнительных колец. Использовать старые, пускай даже хорошо сохранившиеся, кольца и сальники запрещается. В отдельных случаях возможна сварка корпуса гидротрансформатора, что позволяет добиться полной герметичности устройства. После завершения работы вам необходимо установить отремонтированное устройство на коробку передач и провести балансировочные работы.

 

 

Необходимо отметить, что при определённых видах поломок гидротрансформатора его ремонт и замена вышедших из строя элементов нецелесообразна с экономической точки зрения. Куда проще приобрести новые устройства и установить его вместо повреждённого элемента.

 

Ремонт гидротрансформатора Видео

 

Как вы можете видеть, ремонт гидротрансформатора относительно несложен. Однако без соответствующей подготовки и опыта работы по ремонту автомобиля провести его самостоятельно не представляется возможным. Поэтому если вы сомневаетесь в своих силах, лучше всего обратиться к профессиональным специалистам. Стоимость нового гидротрансформатора может составить порядка тысячи долларов в зависимости от марки автомобиля.

akpphelp.ru

Как работает гидротрансформатор?

Многие из Вас наверняка знают элементарные вещи об устройстве механической коробки передач - Вы знаете, что двигатель подключен к передаче путём сцепления, ведь без этой связи автомобиль не сможет прийти к полной остановке, разумеется, не убив двигатель. Но автомобили с автоматической коробкой передач не имеют сцепления, которое отключало бы трансмиссию от двигателя. Вместо этого в них используется удивительное устройство под названием гидротрансформатор. Может быть, его устройство Вам покажется несколько сложным, но то, что он делает и какое удобство доставляет, просто очень интересно!

В этой статье мы узнаем, почему автоматическая коробка передач автомобиля так нуждается в гидротрансформаторе, как работает гидротрансформатор и его некоторые недостатки.

Основы гидротрансформатора

Так же, как и в случае с ручной трансмиссией, автомобилю с автоматической коробкой передач необходимо найти способ, чтобы одновременно держать двигатель работающим (крутящимся коленчатым валом), а колеса и шестерни в коробке передач остановленными.Автомобили с МКПП используют для этого сцепление, которое полностью отключает двигатель от коробки передач, а вот автоматическая коробка передач использует гидротрансформатор.

Гидротрансформатор является одним из видов гидромуфты, которая позволяет двигателю вращаться независимо от трансмиссии. Если двигатель вращается медленно, например, когда автомобиль работает на холостом ходу на красном сигнале светофора, количество крутящего момента, который передаётся через гидротрансформатор, очень мало, и его достаточно, чтобы удержать автомобиль на месте путём лишь лёгкого давления на тормозную педаль.

Если бы Вы надавили на педаль газа в то время как автомобиль остановился, Вам пришлось бы также нажать сильнее на тормоза, чтобы удержать машину от перемещения. Это происходит потому, что при нажатии на газ двигатель ускоряется, и насос из-за этого ускорения подаёт больше жидкости в гидротрансформатор, вызывая больший крутящий момент, который, в свою очередь передаётся на колеса.

Как работает гидротрансформатор?

Как показано на рисунке выше, существуют четыре компонента внутри очень крепкого корпуса гидротрансформатора:

  1. Насос
  2. Турбина
  3. Статор
  4. Трансмиссионное масло

Корпус гидротрансформатора крепится болтами к маховику двигателя, то есть корпус всегда крутится с той же скоростью, с какой крутится коленвал двигателя. Плавники, которые составляют насос гидротрансформатора, крепятся к корпусу, поэтому они также вращаются с одинаковой скоростью, что и двигатель. Гидротрансформатор в разрезе на рисунке ниже показывает, как всё это связано внутри гидротрансформатора.

Насос внутри гидротрансформатора является одним из видов центробежных насосов. В то время как он вращается, жидкость движется направленно от центра к краям, примерно как вращающийся барабан стиральной машины во время отжима бросает воду и одежду по своим стенкам. В то же время, так как жидкость устремляется от центра, в это центре создаётся вакуум, который привлекает ещё больше жидкости.

Затем жидкость поступает в лопасти турбины, которая связана с передачей. Именно турбина заставляет передачу крутиться, что в основном и приводит в движение Ваш автомобиль. Так как же жидкость (точнее, масло) поступает из насоса к турбине?! Дело в том, что в то время, как жидкость эта устремляется от центра к краям насоса, она встречает на своём пути лопасти насоса, которые направлены таким образом, что жидкость рикошетит о них и направляется уже вдоль оси вращения насоса прочь от него - к турбине, которая как раз и расположена напротив насоса.

Лопасти турбины также немного искривлены. Это означает, что жидкость, которая поступает в турбину снаружи, должна изменить своё направление, переместившись в центр турбины. Именно это направленное изменение вызывает вращение турбины.

Чтобы ещё проще представить принцип работы гидротрансформатора, представим ситуацию с расположенными друг напротив друга на небольшом расстоянии (допустим, около одного метра) комнатными вентиляторами и направленными друг напротив друга - если включить один из вентиляторов, то он за счёт своих искривлённых лопастей погонит воздух от себя к вентилятору, который стоит напротив него, а тот, в свою очередь, начнёт вращаться, потому как его лопасти также искривлены и поток воздуха толкает их все в какую-либо одну сторону (именно в ту сторону, в какую и начнёт вращаться вал вентилятора).

Но мы всё ещё двигаемся далее: жидкость выходит из турбины в её центре, двигаясь опять же в другом - противоположном направлении, чем то, в котором она когда-то вошла в турбину - то есть снова по направлению к насосу. И вот здесь заключается большая проблема - дело в том, что по своей конструкции (точнее, по конструкции своих лопастей, насос и турбина вращаются в противоположные стороны, и, если жидкости будет разрешено попасть обратно в насос, то это будет сильно замедлять двигатель. Вот почему гидротрансформатор имеет статор, который, благодаря своей конструкции, изменяет направление движения масла, и, таким образом, остаточная энергия, которая возвращается от турбины к насосу, идёт в дело - немного помогая двигателю раскручивать насос. 

Важно отметить, что скорость вращения турбины никогда не будет равной скорости вращения насоса, а КПД в гидротрансформаторе даже близко не будет стоять к механическим шестерёнчатым механизмам, передающим крутящий момент. Именно поэтому у автомобиля с АКПП значительно более высокий расход топлива. Для борьбы с этим эффектом, большинство автомобилей имеет гидротрансформатор, снабжённый блокировочной муфтой . Когда требуется, чтобы две половинки гидротрансформатора (насос и турбина) вращались с одинаковой скоростью (это происходит, например, когда автомобиль движется на высокой скорости), блокировочная муфта блокирует их вместе намертво, что исключает проскальзывание насоса относительно турбины и, таким образом, повышает эффективность расхода топлива.

howcarworks.ru

"Бублик", убийца АКПП: что ломается в гидротрансформаторах и как их чинят


И чем мощнее становились двигатели, тем сильнее нагревалась жидкость в ГТД, тем сложнее было обеспечить его охлаждение, и тем больше работы по передаче крутящего момента старались переложить на сцепление блокировки.

Что ломается в гидротрансформаторе?

Раз есть сцепление внутри "бублика", значит, оно изнашивается — вечных фрикционных пар не бывает. К тому же продукты их износа загрязняют внутренности ГТД, поток горячей жидкости с абразивом "выедает" металл лопаток и других внутренних частей. Также потихоньку стареют, выходят из строя от перегрева или просто разрушаются уплотнения-сальники, а иногда выходят из строя подшипники или даже ломаются лопасти турбинных колес.

Продукты износа фрикционной накладки попадают и в саму АКПП, ведь охлаждение ГТД идет прокачкой масла через насос коробки и общий теплообменник. А в гидроблоке АКПП (о нем нужно рассказывать отдельно) есть еще много разных мест, где грязь может что-то забить или жидкость может проточить лишние отверстия, повредить соленоидные клапаны, замкнуть проводники…

В общем, со временем ГТД становится основным источником "грязи" в АКПП, которая обязательно выведет ее из строя. У некоторых АКПП проблема осложняется тем, что материал накладок "приклеен" к основе, и по мере износа в жидкость начинают попадать клеющие вещества, ускоряя процессы загрязнения в разы.

Таким образом, поживший "бублик" нужно менять или ремонтировать, пока он не сломал всю коробку передач. К слову, старые АКПП, у которых блокировка срабатывала редко, только на высших передачах или ее не имелось вовсе, имеют заметно большие интервал замены масла и ресурс.

Наиболее печальный случай

К чему это приводит, можно увидеть на примере широко распространенной 5-ступенчатой АКПП Mercedes 722.6. Она ставилась на несколько десятков моделей Mercedes-Benz, Jaguar, Chrysler, Dodge, Jeep и SsangYong c 1996 года и ставится по сей день.

В этой коробке передач гидротрансформатор блокируется на всех передачах, и специальный клапан регулирует его прижатие. Даже при плавном разгоне включается частичная блокировка, а при резком блокировка включается почти сразу. Машина получается экономичной и динамичной.


www.kolesa.ru

Автор: admin

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о