Современные проблемы развития гидропередач автомобилей

Гидравлическая передача, устройство, в котором механическая энергия и движение с заданными усилиями (крутящими моментами) и скоростью (частотой вращения) передаются и преобразуются с помощью жидкости. Применяются на теплоходах, тепловозах, автомобилях, самолетах, в станках и машинах-орудиях, в приводах строительно-дорожных машин, компрессоров, вентиляторов, насосов и др.

Гидропередача обладает гибкостью и износоустойчивостью, она легко регулируется, предохраняет механизмы от перегрузки и поэтому применяется во многих современных машинах.

Основной целью применения гидропередач автомобилей является получение требуемой зависимости скорости приводимой машины от нагрузки, в ряде случаев использование гидропривода позволяет получать и др. эксплуатационные преимущества: рациональнее расположить оборудование, более полно использовать мощность двигателя, снизить ударные нагрузки в системе и т.д.

Гидропередачи по принципу действия разделяются на гидростатические (гидрообъемные) и гидродинамические. В гидростатических передачах используется давление рабочей жидкости (от насоса), преобразуемое в поступательно-возвратное механическое движение с помощью гидроцилиндров или во вращательное движение с помощью гидромоторов. В гидродинамических передачах крутящий момент передается путем изменения количества рабочей жидкости, протекающей в рабочих колесах, заключенных в общую полость и осуществляющих функции центробежного насоса и турбины (гидромуфты и гидротрансформаторы).

Таким образом, гидростатическая трансмиссия целиком исключает сцепление, коробку передач, главную передачу, карданный вал, дифференциал и тормоза. Функции всех этих механизмов выполняются сочетанием работы насоса переменной подачи и гидромотора.

Гидростатические трансмиссии имеют следующие преимущества: полное использование мощности двигателя на всех эксплуатационных режимах и предохранение его от перегрузок; хорошая пусковая характеристика и наличие так называемой ползучей скорости при большой силе тяги; бесступенчатое, плавное регулирование скорости на всем диапазоне от нуля до максимума и обратно; высокая маневренность, простота управления и обслуживания, самосмазываемость; отсутствие жестких кинематических связей между элементами трансмиссии; независимость расположения двигателя с насосом и гидродвигателей на шасси, т. е. благоприятные условия для выбора наиболее рациональной компоновки машины.

Гидравлические передачи получили широкое применение в дорожных машинах, вытесняя механические благодаря значительным преимуществам: возможности передавать большие мощности; бесступенчатой передаче усилий; возможности разветвления потока мощности от одного двигателя к различным рабочим органам; жесткой связи с механизмами рабочих органов, обеспечивающей возможность их принудительного заглубления и фиксирования, что особенно важно для режущих органов землеройных машин; обеспечению точного регулирования скорости и реверсирования перемещения рабочих органов достаточно простым и удобным управлением рукоятками распределительных устройств; возможности конструировать любые трансмиссии машин без громоздких карданных передач и компоновать их с применением унифицированных элементов и широким использованием автоматизированных устройств.

Однако эффективная реализация преимуществ объемных гидропередач затруднена из-за следующих основных их недостатков: 1) работоспособность и надежность гидропередачи в значительной степени определяется температурой окружающей среды и, соответственно, вязкостью рабочей жидкости; 2) имеют место перетечки и утечки рабочей жидкости вследствие нарушения герметичности элементов гидропередач; 3) гидропередачи отличаются повышенной чувствительностью к эксплуатационным свойствам рабочей жидкости (необходима ее постоянная очистка); 4) повышенные требования предъявляются к материалам гидросистем, качеству изготовления деталей, а также сборки гидрооборудования.

Широкое распространение получили гидромеханические передачи, состоящие из гидродинамического трансформатора, механических передач и системы управления. На долю таких передач приходится более 95% (по некоторым оценкам 99%) всех выпускаемых в мире автомобильных трансмиссий. Именно такие трансмиссии за рубежом называются автоматическими трансмиссиями, автоматическими передачами или, чаще всего, автоматическими коробками передач.

Идея и конструкция гидродинамического трансформатора (ГДТ) - принципиально нового механизма, сделавшего возможным создание гидромеханических передач (ГМП) ныне применяемых типов пришла в автомобилестроение их другой области техники - из судостроения.

Как гидротрансформатор, так и гидромуфта, передают мощность при отсутствии жесткого соединения входного и выходного валов, благодаря чему двигатель и приводимая машина защищены от вредных динамических перегрузок. Это продлевает срок службы машин. Возможность бесступенчатого и плавного изменения частоты вращения выходного вала позволяет гидродинамическим передачам выполнять функцию редуктора, упрощать и облегчать работу операторов машин. Эти преимущества побудили к использованию гидромеханических передач на автомобилях.