Vetaif.ru

Авто журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и работа гидротрансформатора

Гидротрансформатор АКПП: все об устройстве и неисправностях

GT coupe (03.63 — 12.77)

INTEGRA sedan (01.85 — 12.89)

Гидротрансформатор – это далеко не новое изобретение для автомобильной индустрии. Впервые он появился порядка ста лет назад, но за долгое время своего существования устройство претерпело значительные изменения. Сегодня гидротрансформаторы используют для передачи крутящего во многих отраслях промышленности. Разумеется, автомобильная промышленность исключением не стала. Об особенностях устройства гидротрансформаторов, принципе их работы, а также неисправностях вы сможете узнать из материала Avto.pro.

Гидротрансформатор АКПП: устройство и принцип работы

Автоматическая коробка передач сейчас устанавливается практически на всех новых автомобилях, так как она удобнее в эксплуатации, чем механическая. Особенностью АКПП и ее ключевым элементом является гидротрансформатор. Этот механизм также имеет «народное» название «бублик» из-за своей тороидальной формы.

Что это такое?

Агрегат, расположенный между двигателем и системой переключения передач. Задача механизма — передача крутящего момента с мотора на КП. Если проводить аналогию с МКПП («механикой»), то гидротрансформатор выполняет функцию сцепления.

Однако, эксперты Моторпейдж обращают внимание, что в отличие от механического варианта, данная передача вращения выполняется посредством циркулирующей жидкости внутри агрегата (принцип работы будет рассмотрен ниже). Жесткая связь между двигателем и КПП отсутствует.

Благодаря своим особенностям механизм обеспечивает следующие опции:

  • Плавное движение авто.
  • Переключение скоростей.
  • Снижение вибраций и нагрузок на трансмиссионный узел, из-за чего его срок службы продлевается.

Примечание! Гидротрансформатор – это, по сути, вариант гидропривода. Есть еще гидромуфты. Но гидротрансформаторы являются модифицированной версией последних, поскольку способны не просто передавать вращение, но и усиливать его.

Недостатки:

  • Меньший ресурс ,по сравнению с «механикой».
  • Высокая стоимость ремонта и обслуживания.
  • Высокий расход топлива относительно МКПП (то есть низкий коэффициент полезного действия). Однако конструкция предусматривает инструменты для нивелирования этого минуса.

Устройство и принцип работы

Гидротрансформаторы состоят из следующих элементов:

  • насосного колеса;
  • блокировочной плиты;
  • турбинного колеса;
  • реактора (также имеет другое наименование — статор);
  • обгонная муфта.


В целом гидропривод АКПП представляет собой герметичную конструкцию, в которой циркулирует масло. Насосное колесо приварено к корпусу и находится со стороны двигателя — соединено с коленвалом. В противоположной части гидротрансформатора есть турбинное колесо, которое связано с первичным (или входным) валом.

Между двумя колесами агрегата установлен реактор. Он оснащен обгонной муфтой (находится со стороны «насоса»), которая блокирует движение статора, если разница во вращении турбинного и насосного колеса слишком большая. Реактор аналогично крепится на первичном трансмиссионном вале. За «турбиной» располагается блокировочная плита.

Принцип действия

При запуске двигателя, коленчатый вал начинает крутить насосное колесо, которое своими лопастями создает поток жидкости и направляет его на «турбину». Теперь вращается уже турбинное колесо – оно, в свою очередь, двигает входной вал трансмиссии. Кроме того, «турбина» возвращает масло в «насос» через реактор, пребывающий в заблокированном состоянии. Движение жидкости, проходящей через статор, благодаря особой форме его лопастей, ускоряется — вплоть до 3-хкратного увеличения.

Далее с ростом оборотов (примерно в 3/4 от максимума двигателя) обгонная муфта перестает блокировать реактор. Тот начинает вращаться вместе с остальными колесами и работает в режиме гидромуфты, то есть просто передает крутящий момент, а не усиливает его. Как уже упоминалось ранее, если возникает большая разница во вращении основных колес гидротрансформатора, то статор снова блокируется. Это происходит на любой передаче.

Что касается блокировочной плиты, то она требуется для аннуляции недостатка АКПП — низкого КПД. Эта деталь оснащена фрикционной накладкой. При скорости автомобиля свыше 70 км/ч, плита прижимается к турбинному колесу, замедляя его вращение. А заодно и «насоса», до полной остановки обоих колес.

Теперь крутящий момент передается от мотора к КП напрямую, без участия гидропривода. Таким образом снижается расход топлива, растет КПД и появляется возможность тормозить двигателем. За активацию или выключение механизма блокировки отвечает блок управления трансмиссией. Обычно система включается при скорости около 70 км/ч.

Признаки неисправности:

  • Шум гидротрансформатора в виде металлического стука, пропадающий при нагрузке (но шумы могут и сохраняться даже на высокой скорости).
  • Вибрация АКПП при езде свыше 60 км/ч.
  • Пробуксовка авто на старте.
  • Рывки машины во время движения или торможении двигателем, при которых может глохнуть мотор.
  • Наличие запаха горелого пластика.
  • Ухудшение динамики разгона.
  • Повышенная температура масла в системе.
  • Обороты силового агрегата не поднимаются выше определенного значения.
  • Задержки при переключении скоростей.
  • Автомобиль не едет.
Читать еще:  Стоит ли покупать бу резину

Примечание! Эксперты Моторпейдж рекомендуют проводить диагностику и устранять неисправность при появлении любого из перечисленных симптомов. Стоимость ремонта обойдется в более приемлемую сумму по сравнению с тем, какие расходы придется понести, если затянуть с посещением СТО. Характер поломки может ухудшиться, что автоматически означает более дорогостоящие ремонтные работы

Механизм блокировки ГДТ

Указанный механизм блокировки обеспечивает возможность жесткой связи насоса и турбины. Если гидротрансформатор заблокирован, автоматическая коробка работает в таком режиме, когда двигатель и трансмиссия жестко связаны между собой, передача крутящего момента от ДВС на АКПП происходит без потерь.

Блокировка ГДТ в Коробке — автомат с электронным управлением работает так, что сигнал о включении блокировочного механизма поступает от ЭБУ коробкой передач, само включение блокировки происходит по заданному алгоритму, прописанному в программе.

В результате достигается экономия горючего не только в режиме езды по трассе, но и в черте города, где скорость движения обычно низкая. Еще заблокированный гидротрансформатор позволяет добиться эффекта торможения двигателем на АКПП при определенной скорости.

Если просто, ЭБУ двигателем прекращает подачу горючего в цилиндры в тот момент, когда сработала блокировка гидротрансформатора. В это время вал двигателя продолжает вращаться благодаря движению автомобиля «накатом», а не за счет получения энергии от сгорания топлива в цилиндрах.

В результате уменьшается ресурс коробки автомат, так как включение блокировочного механизма повышает нагрузки и быстрее изнашивает фрикционы АКПП. Также происходит быстрое загрязнение трансмиссионного масла, передачи с заблокированным гидротрансформатором включаются не так плавно.

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.
Читать еще:  Желтая тряпка для машины

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.

Режимы работы гидротрансформатора

  1. Проскальзывание – муфта блокировки разомкнута. Посредством клапана управления рабочая жидкость подается по каналу «В», отжимая тем самым клапан от стенки задней крышки кожуха ГДТ. Масло по каналу «Б» отводится через полость внутри вала. Используется при старте с места и разгоне. Размыканием муфты блокировки гидротрансформатора на высших передачах позволяет автомобилю динамично разгоняться без перехода на низшую ступень.
  2. Режим зацепления – муфта заблокирована. Масло по каналу «А» поступает в полость за муфтой, заставляя поршень прижаться к задней крышке кожуха. Сила трения между фрикционными накладками ведет к зацеплению корпуса ГДТ с турбинным колесом. Муфта замыкается преимущество при движении на высших передачах.На большинстве АКПП блокировка гидротрансформатора включается после 3 передачи. Но из-за ужесточения экологических норм на современных авто муфта может быть заблокирована на любой передаче при частоте работы двигателя свыше 1000 об/мин.
  3. Режим управляемой пробуксовки – муфта работает с небольшим проскальзыванием. В вариантах конструкции, не оборудованных демпфером, режим используется для гашения крутильных колебаний. В таком случае между турбинной секцией и насосной частью допускается небольшое проскальзывание. При этом повышается плавность переключения и КПД.

Неисправности гидротрансформатора, их причины

Гидротрансформатор считается неразъемным узлом, но в мастерских сварочный шов срезают, после ремонта «бублик» сваривают. ГДТ устроен так, что все поломки условно можно разделить на 2 группы:

  1. Неисправности трансформатора (износ валов и соединений между ними, засорение или износ клапанов, подающих масло).
  2. Неисправности блочной плиты (сбои в работе масляного насоса, выход из строя датчиков, отвечающих за подачу масла, засорение каналов и фильтров системы подачи масла).

Признаков неисправности много:

  1. Автомобиль немного пробуксовывает в начале движения.
  2. Во время движение слышится жужжание, стуки.
  3. При смене передачи ощущаются толчки, мотор глохнет.
  4. Замедленный разгон, сопровождающийся шуршанием.
  5. Перегрев бублика.
  6. Появление запаха горения пластмассы.
  7. Вибрация трансформатора.
  8. Недостаточный уровень трансмиссионной жидкости.

Причины проявления симптомов:

  1. Механический шум во время холостого хода появляется при износе подшипников.
  2. При появлении вибраций необходимо проверить качество трансмиссионной жидкости и степень загрязненности фильтра (вибрация исчезает после очистки фильтра и замены жидкости).
  3. Характеристики разгона меняются из-за износа муфты, на которой закреплен статор (деталь нужно заменить).
  4. Скрежет, стук во время движения появляется при разрушении лопастей колес (бублик чаще всего меняется из-за нецелесообразности ремонта).
  5. Расплавленной пластмассой пахнет при засорении системы охлаждения коробки или уменьшении объема трансмиссионной жидкости.
  6. Автомобиль глохнет при смене передачи, если вышла из строя электроника, блокирующая трансформатор, требуется профессиональная диагностика.
  7. Авто самопроизвольно останавливается при выходе из строя электроники, срезании шлиц, засорении клапана блокировки, бублик необходимо поменять.
  8. Уровень трансмиссионной жидкости снижается, если нарушена герметичность корпуса, агрегат чаще всего меняется.

В автомастерскую следует обращаться при проявлении любого из симптомов. После диагностики будет проведен ремонт, если восстановление невозможно, ГДТ заменят. В противном случае не исключена вероятность выхода из строя коробки. Самостоятельно провести ремонт гидротрансформатора сложно из-за герметичного корпуса. Чтобы заменить детали, его необходимо разрезать, потом запаять, что в бытовых условиях сделать практически невозможно.

История появления

Впервые принцип передачи крутящего момента посредством рециркуляции жидкости между двумя лопастными колесами без жесткой связи был запатентован немецким инженером Германом Феттингером в 1905 году. Устройства, работающие на основе данного принципа, получили название гидромуфта. В то время развитие судостроения требовало от конструкторов найти способ постепенной передачи крутящего момента от парового двигателя к огромным судовым винтам, находящимся в воде. При жесткой связи вода тормозила резкий ход лопастей при запуске, создавая чрезмерную обратную нагрузку на двигатель, валы и их соединения.

Читать еще:  Мотает машину на скорости

Впоследствии модернизированные гидромуфты стали использоваться на лондонских автобусах и первых дизельных локомотивах в целях обеспечить их плавное трогание с места. А еще позже гидромуфты облегчили жизнь и водителям автомобилей. Первый серийный автомобиль с гидротрансформатором, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, сошел с конвейера завода General Motors в 1939 году.

  • Активный диаметр — наибольший диаметр рабочей полости. [1]
  • Коэффициент трансформации крутящего момента (далее — КТ) — отношение крутящего момента на ведомом звене к крутящему моменту на ведущем звене. [2]
    В информационных материалах о гидротрансформаторе обычно упоминается максимально возможное значение коэффициента трансформации, хотя при работе гидротрансформатора его КТ на разных режимах работы разный.
  • Передаточное отношение — отношение частоты вращения ведомого звена к частоте вращения ведущего звена (всегда меньше единицы). [3]

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.

Режим проскальзывания

Блокировка гидротрансформатора может также быть неполной и работать в так называемом “режиме проскальзывания”. Блокировочная плита не полностью прижимается к рабочей поверхности, тем самым обеспечивается частичное проскальзывание фрикционной накладки. Крутящий момент предается одновременно через блокировочную плиту и циркулирующую жидкость. Благодаря применению данного режима у автомобиля значительно повышаются динамические качества, но при этом сохраняется плавность движения. Электроника обеспечивает включение муфты блокировки как можно раньше при разгоне, а выключение – максимально позже при понижении скорости.

Однако режим регулируемого проскальзывания имеет существенный недостаток, связанный с истиранием поверхностей фрикционов, которые к тому же подвергаются сильнейшим температурным воздействиям. Продукты износа попадают в масло, ухудшая его рабочие свойства. Режим проскальзывания позволяет сделать гидротрансформатор максимально эффективным, но при этом существенно сокращает срок его службы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector