Порядок выполнения работы. 1.Изучить назначение, устройство и работу гидромеханической коробки передач

1.Изучить назначение, устройство и работу гидромеханической коробки передач.

2.Рассмотреть и уметь объяснить следующие схемы:

2.1.Передачу крутящего момента от коленчатого вала двигателя к ведомому валу гидромеханической коробки передач при включении различных передач

2.2.Передачу крутящего момента от ведущего вала раздаточной коробки к заднему и переднему ведущим мостам

3. Выписать основные параметры, характеризующие гидромеханические коробки передач автомобилей

3.1.Общее устройство гидромеханической коробки передач

4.Составить отчет о работе, дать ответ на контрольные вопросы

5.1. Общие положения и содержание работы

Жидкость, так же как и твердые тела, может передавать механическую энер­гию. Например, вытекающая из бака под действием напора струя жидкости ударяет в лопасти колеса и вращает его. Энергия напора жидкости превращается в кинети­ческую энергию струи жидкости, которая сообщается колесу и расходуется на при­вод рабочего механизма. Если представить себе обратную картину - лопастное ко­лесо вращается от какого-то постороннего двигателя, тогда, наоборот, колесо будет сообщать кинетическую энергию жидкости, находящейся на лопатках колеса. В этом и заключается принцип работы гидротрансформатора, являющегося одним из элементов гидромеханической коробки передач.

Гидротрансформатор представляет собой гидравлический механизм, который обычно располагается между двигателем и коробкой передач автомобиля. Он обес­печивает автоматическое изменение передаваемого от двигателя крутящего момента в соответствии с изменением нагрузки на выходном валу коробки передач. Гидро­трансформатор состоит из трех колес с криволинейными лопатками (рис. 5.1): на­сосного 2, соединенного с корпусом 8 гидротрансформатора, и приводимого во вращение от коленчатого вала двигателя 1; турбинного 4, связанного с первичным валом 5 коробки передач; и реактора 3, закрепленного через муфту свободного хода 7 на пустотелом валу 6, соединенном с картером коробки передач. Муфта свободно­го хода 7 позволяет колесу реактора 3 вращаться только в одном направлении по­путно с вращением насосного колеса 2. Колеса гидротрансформатора установлены внутри корпуса 8, закрепленного на маховике 9 двигателя. Внутренняя часть корпу­са 8 является рабочей полостью гидротрансформатора и заполняется циркулирую­щим под давлением маловязким маслом.

а)

Рис. 5.1. Гидротрансформатор: а - схема работы; б - основные детали.

При работе гидротрансформатора масло, нагнетаемое в рабочую полость, за­хватывается лопатками вращающегося насосного колеса 2, отбрасывается центро­бежной силой вдоль криволинейных лопаток к его периферии и поступает на лопат­ки турбинного колеса 4. В результате создаваемого при этом напора масла турбин­ное колесо 4 приводится в движение вместе с первичным валом 5 коробки передач. Далее масло поступает на лопатки колеса - реактора 3, изменяющего направление потока жидкости, и затем в насосное колесо, непрерывно циркулируя по замкнутому кругу рабочей полости и участвуя в общем вращении с колесами гидротрансформа­тора, как указано на рис. 3.17,а. Поток жидкости, выходящей из турбинного колеса 4, ударяется в лопатки колеса-реактора 3 с тыльной, по отношению к направлению вращения, стороны. Муфта свободного хода 7 при этом заклинивается, благодаря чему колесо-реактор становится неподвижным. Наличие неподвижного колеса-реактора способствует возникновению на его лопатках реактивного момента, воз­действующего через жидкость на лопатки турбинного колеса дополнительно к мо­менту, передаваемому на него от насосного колеса.

Чем медленнее вращается турбинное колесо (по сравнению с насосным) из-за повышенной внешней нагрузки, приложенной к валу турбинного колеса от трансмиссии, тем значительнее лопатки реактора изменяют направление проходящего че­рез него потока жидкости и тем больший дополнительный момент передается от ре­актора турбинному колесу. В результате этого крутящий момент, передаваемый с вала турбины на трансмиссию, увеличивается и может в 2-3 раза превышать крутя­щий момент двигателя.

При снижении нагрузки на турбинном колесе 4 и значительном повышении числа его оборотов, направление потока жидкости, поступающего с лопаток турби­ны, изменяется, и жидкость ударяется в лицевую поверхность лопаток реактора 3, стремясь вращать его в обратную сторону общего вращения. Тогда муфта свободно­го хода 7, расклиниваясь, освобождает реактор, и он начинает свободно вращаться в одном направлении с насосным колесом 2. При этом ввиду отсутствия на пути пото­ка жидкости неподвижных лопаток трансформация (изменение) момента прекраща­ется, а КПД гидротрансформатора увеличивается.

Способность гидротрансформатора автоматически изменять соотношение мо­ментов на валах в зависимости от соотношения частот вращения ведущего 1 и ведо­мого 5 валов, а, следовательно, и от внешней нагрузки является основной его осо­бенностью. Таким образом, действие гидротрансформатора подобно действию ко­робки передач с автоматическим изменением передаточного числа.

Но так как диапазон изменения крутящего момента гидротрансформатором недостаточен для различных условий эксплуатации автомобилей, а также он не обеспечивает получение передачи заднего хода, поэтому на автомобилях и автобу­сах гидротрансформатор обычно устанавливают совместно с планетарной или вальной механической коробкой передач.

Гидромеханическая коробка передач автомобиля БелАЗ-7548 изображена на рис. 5.2. Она включает гидротрансформатор, механическую вальную коробку пе­редач, тормоз-замедлитель 40, систему управления и охлаждения.

Гидротрансформатор - четырехколесный, комплексный, блокируемый. Ком­плексным называется гидротрансформатор, имеющий два режима работы, свойст­венные как гидротрансформатору, так и гидромуфте. Характерной особенностью комплексного гидротрансформатора является установка реактора или реакторов (в данном случае - двух) 8 и 9 на муфте свободного хода 12. В гидротрансформаторе теряется от 10 до 15 % мощности, что снижает тягово-скоростные свойства автомо­биля и ухудшает его топливную экономичность. Поэтому для увеличения КПД гид­ромеханической коробки передач на автомобилях применяются блокируемые гид­ротрансформаторы, имеющие фрикционную муфту, при включении которой жестко соединяются насосное 5 и турбинное 6 колеса.

Картер гидротрансформатора 20 присоединен с помощью болтов к промежу­точному картеру коробки передач 28. К нему также крепиться ступица гидротранс­форматора 24, на которую устанавливается подшипник 22 насосного колеса, яв­ляющийся задней опорой гидротрансформатора. Передней опорой служит выходной вал согласующей передачи (на рис. 3.18 - не показан). Полость гидротрансформато­ра образуется путем соединения выходного вала согласующей передачи, барабана фрикционной муфты блокировки 14, кожуха 7 и насосного колеса 5. Турбинное ко­лесо 6 крепиться к ступице, установленной на шлицах первичного (ведущего) вала 41 коробки передач. Первое реакторное колесо 9 и второе 8 установлены на муфтах свободного хода, опорой для которых служит ступица реактора 13, соединенная по-средствам шлиц со ступицей гидротрансформатора 24.

Рис. 5.2. Гидромеханическая коробка передач автомобиля БелАЗ-7548 типа :

1 - задний насос; 2 - передний насос; 3 - промежуточная шестерня привода насосов; 4 -распределитель диапазонного вала; 5 - колесо насоса; 6 - колесо турбины; 7 - кожух гидротрансформатора; 8 - колесо второго реактора; 9 - коле­со первого реактора; 10 - поршень фрикциона блокировки; 11 - ступица колеса турбины; 12 - муфта свободного хода реактора; 13 - ступица реакторов; 14 - барабан фрикциона блокировки; 15 - подшипник шариковый упорный; 16 -диск ведущий; 17 - диск ведомый; 18 - диск упорный; 19 - ступица фрикциона блокировки; 20 - картер гидротранс­форматора; 21 - шайба плавающая; 22 - подшипник насосного колеса; 23 - ведущая шестерня привода насосов; 24 -ступица гидротрансформатора; 25 - распределитель реверсивного вала; 26 - подшипник сферический; 27 - гидравли­ческий датчик оборотов турбинного колеса; 28 - картер; 29 - фрикцион заднего хода; 30 - ведущая шестерня заднего

хода; 31 - фрикцион первой передачи; 32 - ведущая шестерня первой передачи, 33 - картер коробки передач; 34 -фрикцион третьей передачи; 35 - ведущая шестерня третьей передачи; 36 - зубчатое колесо привода реверсивного вала; 37 - реверсивный вал; 38 - фрикцион второй передачи; 39 - ведущая шестерня второй передачи; 40 - тормоз-замедлитель; 41-ведущий вал; 42 - диапазонный вал; 43 - ведомая шестерня второй передачи; 44 - фрикцион повы­шающего диапазона; 45 - ведущая шестерня привода спидометра; 46 - фланец; 47 - ведомый вал; 48 - зубчатое коле­со привода спидометра; 49 - фильтр; 50 - зубчатое колесо третьей передачи; 51 - ведущая шестерня повышающего диапазона; 52 - зубчатое колесо повышающего диапазона; 53 - зубчатое колесо первой передачи и заднего хода; 54 -фрикцион понижающего диапазона; 55 - ведущая шестерня понижающего диапазона; 56 - зубчатое колесо пони­жающего диапазона; 57 - блок-шестерня; 58 - ведущая шестерня привода заднего насоса

Механическая коробка - четырехвальная, имеет пять передач переднего хода и две заднего. Шестерни коробки передач прямозубые, постоянного зацепления. Коробка имеет шесть многодисковых фрикционов, которыми обеспечивается пере­ключение передач. Включение 1-ой, 2-ой, 4-ой, 5-ой передач переднего и заднего хода осуществляется двумя фрикционами. Третья передача включается одним фрикционом 34, расположенном на реверсивном валу 37. Фрикцион 31, включаю­щий первую и четвертую передачи, и фрикцион 38, включающий вторую и пятую передачи, установлены на ведущем валу 41, на котором также располагаются шес­терня привода реверсивного вала и крыльчатка тормоза-замедлителя 40. На ревер­сивном валу 37 установлены фрикцион 29 заднего хода и фрикцион 34, включаю­щий третью передачу. Фрикционы повышающего 44 и понижающего 54 диапазонов с ведущими шестернями 55 и 51 расположены на диапазонном валу 42. На бараба­нах этих фрикционом закреплены ведомые шестерни 53 и 43, входящие в зацепле­ние с ведущими шестернями 32 и 39 ведущего вала 41. Внутри валов 37, 41 и 42, на которых расположены фрикционы, установлены гидрораспределители, обеспечи­вающие подвод рабочей жидкости для включения фрикционов, смазывания под­шипников шестерен и дисков фрикционов. На ведомом (выходном) валу 47 уста­новлены ведомые шестерни 56 и 52 понижающего и повышающего диапазонов, ве­домая шестерня 50 третьей передачи, а также ведущая шестерня 45 привода спидо­метра и ведущая шестерня 58 привода заднего насоса гидравлической системы. Ка­ждый вал установлен на двух подшипниках, находящихся в картере.

При включении передач переднего хода, кроме третьей, крутящий момент с ведущего вала передается на диапазонный вал. При включении передач заднего хо­да крутящий момент передается последовательно: ведущий вал - реверсивный вал -диапазонный вал - ведомый (выходной) вал. Передача крутящего момента на треть­ей передаче от ведущего вала к ведомому осуществляется через реверсивный вал.

Кинематическая схема рассмотренной гидромеханической коробки передач и включаемые на различных передачах фрикционы приведены на рис. 5.3.

Рис. 5.3. Кинематическая схема пятиступенчатой гидромеханической коробки пе­редач автомобиля БелАЗ (а) и включаемые на передачах фрикционы (б):

ГТ - гидротрансформатор; Т- тормоз-замедлитель; Фбл, Фв, Фн и Фз.х. - фрикционы соответственно блокировки гидротрансформатора, высшего и низшего диапазонов и заднего хода; Ф1}4, &2,5> &3 - фрикционы включения соот­ветственно 1-ой и 4-ой, 2-ой и 5-ой, 3-ей передачи

Благодаря расположению диапазонных фрикционов Фн и Фв на диапазонном валу, а не на выходном, все фрикционы выполнены одинаковыми.