Устройство и принцип работы гидротрансформатора АКПП

Акпп

Гидротрансформатор автоматической коробки передач (ГДТ) — это элемент трансмиссии, расположенный между двигателем и механизмом коробки передач. Агрегат работает по закону гидромеханики и является частью гидросистемы АКПП. Агрегат требует регулярного обслуживания. Чтобы исправить это, вам нужно будет обратиться в сервис.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора АКПП

Устройство гидротрансформатора АКПП

Что такое гидротрансформатор в АКПП или «бублик», как его называют механики? Газотурбинный двигатель — это гидравлический привод, соединяющий двигатель и машину без жесткого соединения. Он играет роль сцепления по аналогии с механической коробкой передач.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора АКПП

Гидравлические приводы бывают двух типов: гидравлическая муфта и гидротрансформатор. Разница между ними заключается в способности трансформатора преобразовывать крутящий момент. Пока гидромуфта может только передавать. АКПП «Бублик» работает в обоих режимах с автоматическим переключением, поэтому ее можно назвать гибридным агрегатом.

Зачем автоматической коробке передач гидротрансформатор? У узла несколько целей:

  • увеличивает проходимость автомобиля в сложных условиях за счет постоянной передачи крутящего момента от двигателя на колеса.
  • позволяет двигателю поработать на холостом ходу;
  • гасит вибрации и удары при работе двигателя и трансмиссии, продлевая срок их службы;
  • поддерживает моторный тормоз;
  • обеспечивает непрерывное переключение передач и плавное движение автомобиля;

Устройство гидротрансформатора АКПП основано на законах гидравлики. Механическая сила двигателя превращается в «бублик» и преобразуется в гидравлическую энергию за счет движения потока жидкости в полости газотурбинного двигателя. Приводной вал вращается под действием давления и кинетической энергии. И от него пара входит в планетарный механизм.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора АКПП

Теоретически автоматическая коробка передач могла состоять только из преобразователя крутящего момента. Но на высоких оборотах его эффективность значительно снижается. Передаточное число у «бублика» ограничено. Не может обеспечить обратное движение или достаточное количество передач. Поэтому в АКПП за гидротрансформатором устанавливается планетарная коробка передач, которая способна добиться любого передаточного числа в определенном диапазоне.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора АКПП

Одним из основных разработчиков восьмиступенчатых трансмиссий с гидротрансформатором является немецкая компания ZF. Высокотехнологичные трансмиссии этого производителя устанавливаются на автомобили Jeep, BMW, Volkswagen, Audi, Jaguar, Cadillac, Infinity.

Описание конструкции гидротрансформатора

Гидротрансформатор расположен в корпусе автоматической коробки передач и соединен с масляным насосом через входной вал коробки передач. С противоположной стороны «бублик» крепится к маховику двигателя шпильками с резьбой.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора АКПП

Детали гидротрансформатора АКПП расположены в герметичном кожухе, где они погружены в жидкость ATF. Из-за тороидальной формы корпуса гидротрансформатора его прозвали «бубликом». Чтобы добраться до заливки, нужно аккуратно разрезать валик сварного шва по экватору кожуха.

В разрезе гидротрансформатор АКПП представляет собой набор крыльчаток и муфт, установленных на оси:

  • блокирующая муфта.
  • колесо реактора;
  • турбинное колесо;
  • муфта свободного хода;
  • насосное колесо;

К крышке корпуса приваривается крыльчатка, которая соединяется с коленчатым валом двигателя. Турбинное колесо конструктивно аналогично насосному и установлено напротив с небольшим зазором. Турбина жестко связана с входным валом трансмиссии.

Читать далееРемонт АКПП для Land Rover Discovery 3

Между насосом и турбиной находится реактор. Он прикреплен к муфте свободного хода, которая прикрепляется к втулке первичного вала. Муфта блокировки расположена за турбиной.

На кинематической схеме показано, как расположены основные части преобразователя, и показан путь потока жидкости. Конструктивно гидротрансформатор АКПП представляет собой устройство поступательного движения, когда рабочие колеса заставляют жидкость циркулировать в следующем порядке: насос — турбина — реактор — насос.

Односторонние фрикционные преобразователи крутящего момента называются сложными преобразователями крутящего момента.

Составные части гидротрансформатора

Основанием колес насоса и турбины гидротрансформатора является литая чашка из легкого сплава. На внутренней и внешней поверхностях чаши прорезаны пазы, между которыми расположены лопасти. Лопасти изготовлены методом литья и соединены между собой тороидальным диском посредством изгибаемых усиков. Кроме того, лопатки на чаше фиксируются кольцом.

Кривизна чаши и сложная форма лопастей призваны повысить эффективность циркуляции жидкости. Таким образом, конструкция колеса обеспечивает необходимую скорость и направление движения масла.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора АКПП

Турбинное колесо опирается на вал с помощью ступицы и подшипников скольжения или качения. Подшипник выдерживает радиальные и осевые нагрузки.

Ступица насоса обычно используется для привода масляного насоса, расположенного за гидротрансформатором. Привод активируется, когда передние шлицы ступицы входят в соответствующие пазы ведущей шестерни насоса.

Реактор состоит из 2-х металлических колец разного диаметра. Лопасти привариваются между кольцами под заданным углом наклона. Лопатка реактора со стороны турбины шире, чем со стороны насоса. Это решение создает необходимое давление жидкости.

Все рабочие механизмы размещенные в корпусе бублика

Реактор установлен на муфте роликового типа с обгонной муфтой. Муфта состоит из внешней и внутренней обоймы, между которыми расположены ролики и стопорные элементы. Внутренняя клетка закреплена на валу, а внешняя клетка соединена с реактором. Когда ролики катятся свободно, зажимы вращаются независимо. Когда ролики заблокированы пружинами, зажимы входят в зацепление и могут двигаться только в направлении вала. Обгонная муфта имеет высокую грузоподъемность и износостойкость

Устройство и принцип работы гидротрансформатора АКПП

Для повышения эффективности и экономичности «бублика» в АКПП в конструкцию была введена муфта блокировки. Он состоит из корпуса, поршня с фрикционным диском и ступицы. Корпус выполнен в виде диска с пазами, в которых установлены пружины. Они действуют как гасители крутильных колебаний. Поршень представляет собой круглую металлическую пластину с приклеенной к боковой стороне корпуса газовой турбины фрикционной пластиной.

В 6-ступенчатых автоматах муфта блокировки гидротрансформатора может работать в трех состояниях: открытом, скользящем и закрытом. Режим зависит от включенной передачи, нагрузки двигателя и скорости автомобиля. Обычно при разгоне замок сначала срабатывает с управляемым скольжением, а затем закрывается.

Принцип работы гидротрансформатора

Принцип работы гидротрансформатора автоматической коробки передач основан на преобразовании и передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии посредством работы с жидкостью. Производитель выбирает ATF исходя из вязкости, допустимой нагрузки двигателя и количества присадок. Таким образом, от рабочих свойств масла зависит качество «бублика» и всей АКПП.

Прочтите, какая автоматическая трансмиссия самая надежная и лучшая, оценка автоматических трансмиссий

При запуске двигателя начинает работать крыльчатка и масляный насос. Масло автоматической коробки передач попадает в гидротрансформатор. Под действием центробежной силы жидкость из рабочего колеса захватывается центральной осью и перекачивается лопастями по направлению к верхнему краю по часовой стрелке. Оттуда масло поступает на верхние лопатки турбинного колеса. Давление толкает их, заставляя вращаться турбину.

Под действием центростремительной силы ATF перемещается от верхнего предела турбины к центру, увеличивая вращение. Пара преображается. Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем больше оборотов турбины.

Жидкость от лопаток турбины движется против часовой стрелки и возвращается к крыльчатке. В этом случае давление масла препятствует движению насоса, препятствуя ему. Усиление крутящего момента прекращается. С этого момента АКПП работает без гидротрансформатора — она ​​перешла в режим гидромуфты.

Для предотвращения торможения между колесами установлен реактор. Его задача — перенаправить поток жидкости от турбины в сторону движения рабочего колеса. Кинетическая энергия турбинного масла расходуется на увеличение скорости насоса. Таким образом, реактор помогает двигателю вращать насос или гидротрансформатор в целом, увеличивая крутящий момент.

Режимы работы

Доработка гидродинамической передачи в гидротрансформаторе обеспечивается установкой реактора на односторонней муфте. Это позволяет пончику автоматически переключаться в режим сцепления и гидротрансформатора.

В задачи обгонной муфты входят:

  • обеспечить свободное вращение — трансформаторный режим.
  • поставить в ротацию;
  • держать колесо реактора в неподвижном состоянии — режим сцепления;

Реактор свободно вращается до тех пор, пока разница между частотой вращения насоса и колес турбины не достигнет предела. Затем фиксаторы сцепления блокируются. Реактор заблокирован.

Со стороны турбины через лопатки реактора проходит больше масла, чем в насос. Выровнены скорости вращения колес. Объем потока жидкости, поступающей в реактор, совпадает с выходным отверстием, и гильза освобождает реактор. Это превращает гидротрансформатор в гидравлическую муфту.

Проскальзывание гидротрансформатора

При большой разнице частоты вращения колес насоса и турбины они пробуксовывают. В газотурбинном двигателе с автоматической коробкой передач этот эффект называется проскальзыванием. Жидкость ускоряется и быстро нагревается.

20% гидравлической энергии преобразуется в тепло. Избыточное тепло сбрасывается в радиатор охлаждения, т.е.деньги на топливо буквально летают по воздуху.

Для повышения эффективности «бублика» в АКПП инженеры установили блокирующую муфту. Устраняет пробуксовку ГТД и обеспечивает режимы работы:

  • полное отключение.
  • включение регулируется по проскальзыванию;
  • полное включение;

КПД гидротрансформатора при срабатывании блокировки достигает 90%. Для увеличения скорости до 97% в схему был включен клапан управления сцеплением с электронным управлением. В некоторых моделях автоматических коробок передач блокировка активируется уже на 2-й передаче.

Блокировка гидротрансформатора АКПП

Муфта имеет гидравлический привод и работает по сигналу от золотниковых клапанов, которые управляются давлением жидкости. Трансмиссионное масло попадает в полость между корпусом пончика и тарелкой поршня, а затем в полость турбины. Фрикционный диск не касается крышки газовой турбины. Обложка работает плавно. Когда давления в полостях равны, муфта выключается.

Прочтите Что будет, если залить масло ATF в автоматическую коробку передач

По сигналу от корпуса клапана клапан переключает контур потока масла. Давление жидкости передается на поршень со стороны турбины. Давление сбрасывается в камере между поршнем и крышкой пончика. Жидкость отводится через канал. Давление турбины толкает поршень к корпусу. Сцепление включается плавно.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора АКПП

Поршневой диск вибрирует относительно ступицы, пружины на крышке муфты блокировки деформируются. Пружинный демпфер поглощает колебания и передает их на вал преобразователя. Увеличивается трение между сцеплением и картером. В результате происходит блокировка гидротрансформатора АКПП. Между коленчатым валом и турбиной устанавливается жесткая связь.

Режим блокировки обеспечивает спортивные характеристики автомобиля с плавным переключением передач в автоматической коробке передач. За динамизм, комфорт и экономичность приходится расплачиваться снижением надежности и срока службы газотурбинного двигателя.

При жесткой сцепке двигатель и трансмиссия подвергаются ударным нагрузкам, так как «бубликовая» жидкость не гасит удары и колебания. Из-за высоких скоростей трение быстро изнашивается, загрязняя масло абразивом. В результате ресурс АКПП снижается.

Управление ГДТ

Гидротрансформаторы современных автоматических трансмиссий управляются электронным модулем (ТСМ). Собирает и анализирует информацию с датчиков давления, частоты вращения карданного вала и др. затем он генерирует импульсы, которые передаются на соленоиды в корпусе клапана. Отсюда запускается алгоритм управления датчиком и клапаном.

Про масло АКПП

Рабочая жидкость гидротрансформатора сильно нагревается. Для охлаждения масло выходит из полости пончика и перетекает в сливной клапан. Оттуда жидкость под давлением поступает в регулирующий клапан. Если датчики фиксируют повышение температуры, масло направляется в радиатор АКПП. Охлажденная жидкость через регулятор давления поступает в масляный насос.

Эффективность ГДТ

Работу гидротрансформатора в АКПП оценивают по:

  • коэффициент прозрачности.
  • коэффициент трансформации, показывающий степень увеличения крутящего момента;
  • передаточное число угловых скоростей его колес;
  • коэффициент полезного действия, определяющий энергетические свойства и КПД;

Трансформация Kt зависит от диаметра «бублика», плотности масла в автоматической коробке передач и крутящего момента на колесах. Максимальное значение Kt = 2,5–3,0 достигается при остановленной турбине. Чем выше передаточное число, тем ниже передаточное число. В режиме гидравлической муфты крутящие моменты на валах колес равны, поэтому трансформации не происходит Kt = 1.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора АКПП

Эффективность гидротрансформатора зависит от соотношения мощности, подаваемой на турбину и насос. Показатель может достигать 97% в режиме гидромуфты, при оптимальном передаточном числе 0,7-0,8. В среднем КПД 70-80%.

Коэффициент прозрачности P определяет, насколько газотурбинный двигатель заряжает двигатель при изменении режима работы турбины. Для определения прозрачности необходимо соотнести моменты рабочего колеса с турбиной в состоянии покоя и при трансформации Кт = 1.

Когда P = 1, гидротрансформатор непрозрачен. Крутящий момент турбины не влияет на работу двигателя, находящегося в режиме постоянной нагрузки. Для прозрачной газовой турбины P> 1. Изменения нагрузки на колесо турбины влияют на мощность двигателя. Прозрачность позволяет использовать тяговые характеристики двигателя для улучшения динамики автомобиля.

Признаки неисправности

На проблему в гидротрансформаторе указывает быстрое потемнение масла после замены. Автомобиль может потреблять больше топлива и подпрыгивать во время бесшумной езды. Другие признаки можно распознать по ощущениям, слуху и запаху.

АКПП на автомобиле трясется при переключении передач, ощущаются толчки и толчки

Симптом Это вызывает
Громкий металлический хлопок, визг при переключении передач Лопасти колес разрушились
Звук легкого металла, шорох при переключении передач Неисправные опорные подшипники
Вибрации, толчки при переключении передач, движение «на терке» Пробуксовка гидротрансформатора из-за износа слоя трения на муфте блокировки
Вибрация на скорости 50 — 70 км / ч Неравномерный износ сцепления, загрязнение жидкости, засорение масляного фильтра
Ухудшилась динамика автомобиля Неисправный односторонний шарнир
При проверке уровня масла обнаружены частицы металла Возможное повреждение одностороннего шарнира, износ узлов
Двигатель останавливается при переключении передачи Работа гидротрансформатора заблокирована системой управления
Запах расплавленного пластика Перегрев гидротрансформатора. Сплав пластиковых элементов.

Поиск симптомов не всегда указывает на проблему с преобразователем крутящего момента, так как причина также может скрываться в другом месте коробки. Диагностика гидротрансформатора поможет определить причину и характер неисправности в АКПП.

Мастер автосервиса проводит проверки по следующему алгоритму:

  1. Собирает информацию о побеге автомобиля, сроках замены ATF, ревизии, симптомах.
  2. Удалите коды неисправности с бортового компьютера.
  3. Проверьте автоматическую коробку передач.
  4. Проведите диагностику или проведите дальнейшие испытания: замените масло, измерьте давление, прозвоните электрические цепи.

Вы можете сами поставить предварительный диагноз. Для этого необходимо изучить инструкцию по эксплуатации, устройство и особенности своей АКПП.

Что в гидротрансформаторах ломается чаще всего

Муфта блокировки

Неисправности гидротрансформатора часто вызваны проскальзыванием или трением в муфте блокировки. Фрикционный диск истирается, в масло попадает мусор и клей. В результате жидкость для автоматической коробки передач загрязняется и перегревается. Увеличивается износ втулок и подшипников.

Неравномерное истирание сцепления в газотурбинном двигателе автоматической коробки передач вызывает вибрацию при блокировке сцепления. Бьются сальники, подшипники, втулки, что приводит к ускоренному износу «бублика». Страдает и масляный насос, что приводит к нехватке масла всей коробки.

Уплотнители

Еще одним «слабым местом» гидротрансформатора являются сальники и прокладки. Детали из тефлона или пластика. Я могу проехать 200 000 км. Но из-за агрессивной езды или неудачной конструкции АКПП сальники начинают протекать, быстрее стареют. Когда сальники становятся тонкими, крупные фрагменты отламываются и забивают масло.

Обгонная муфта

В редких случаях неисправна односторонняя муфта. Ролики изнашиваются, начинают скользить или заклинивать. Следовательно, муфта не может заблокировать реактор. Газотурбинный двигатель не перейдет в режим гидромуфты. Чрезмерная нагрузка может привести к запуску вилки сцепления и попаданию продуктов износа из металла в масло.

Как влияет на АКПП

«Болезни» гидротрансформатора влияют на другие группы коробок передач, выводят их из строя. «Бублик» — главный «загрязнитель» и «обогреватель» автоматической трансмиссии. Масло переносит трение и металлическую грязь по коробке. Закупоривает шлаком каналы гидроблока, соленоидов, клапанов, датчиков. В результате переключение передач происходит поздно, увеличивается расход топлива и изнашиваются детали машины. Поэтому при появлении посторонних звуков, вибраций в АКПП необходимо сразу проверить состояние гидротрансформатора в АКПП. Это поможет ему сэкономить с минимальными затратами.

Ремонт ГДТ

Ремонт гидротрансформатора АКПП в сервисном центре включает:

  • балансирная сборка.
  • замена фрикционного диска, прокладок, даже в хорошем состоянии;
  • мытье и очистка компонентов от стружки и масляных пятен;
  • установка газотурбинного двигателя в АКПП;
  • контроль биения, давления, герметичности;
  • участок сварного шва токарного станка;
  • сборка, сварка кузова;
  • снятие и разборка станка;
  • замена подшипников, муфт свободного хода, ступиц при необходимости;
  • слив жидкости из гидротрансформатора;
  • внешний осмотр;

Дополнительный срок службы гидротрансформатора зависит от качества и точности выполненных работ. Для ремонта требуются специализированные инструменты, станки, опоры, знание характеристик той или иной АКПП. В случае возникновения неисправностей необходимо обращаться в строго специализированную службу, которая «приложила руку» к ремонту той или иной модели.

Блок не всегда можно отремонтировать. Особо редким экземплярам сложно найти замену. В этом случае принимается решение о восстановлении деталей газотурбинного двигателя.

Средняя цена ремонта АКПП «Бублик» — 5000 руб. Замена — от 50 000 руб. Цены зависят от модели агрегата и сложности неисправности.

Рекомендации по обслуживанию и эксплуатации ГДТ

Использование «бублика» в трансмиссии делает управление автомобилем проще и удобнее даже в сложных условиях. Однако автоматическая коробка передач с гидротрансформатором по сравнению с механической коробкой передач проигрывает по параметрам:

  • высокая цена.
  • небольшой «бубликовый» диапазон крутящего момента и необходимость установки планетарной передачи;
  • расход топлива на 10 больше;
  • сложность проектирования и обслуживания;
  • низкая эффективность без блокировки;

Чтобы стать постоянным клиентом мастерской по ремонту гидротрансформаторов автоматических трансмиссий, нужно соблюдать два правила:

  • никогда не меняйте жидкость, особенно если она черная, горячая и уровень выше или ниже нормы.
  • как можно чаще прижимайте педали газа и тормоза к полу, чтобы быстрее натереть трение сцепления в абразивный порошок, загрязнить масло и ускорить износ станка;

А если серьезно, то газотурбинный двигатель выходит из строя медленно и незаметно для водителя. Очевидный признак неисправности — течь масла на стыке гидротрансформатора и двигателя. Другие признаки проблемы могут появиться уже при распространении «болезни» на все АКПП. Поэтому, если машина ведет себя странно: медленно разгоняется, увеличивается расход топлива, при движении возникают вибрации, нужно отправить машину на техосмотр.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора АКПП

Перед самостоятельным осмотром коробки необходимо изучить устройство и характеристики конкретной модели АКПП. Чтобы добраться до гидротрансформатора, вам потребуется снять всю коробку. Отремонтировать «бублик» без его разрезания и разборки не получится. Промывка преобразователя растворителями может привести к повреждению колес и разрушению уплотнений.

После ремонта и сборки АКПП необходимо произвести балансировку гидротрансформатора. Не все службы делают это, так как это требует много времени и проблем. Газотурбинный двигатель работает на высоких оборотах: разбалансировка или перекос валов выведет из строя не только «бублик», но и всю автоматическую коробку передач.

Срок службы современного гидротрансформатора с АКПП составляет 150 — 200 000 км. При замене масла ресурс уменьшится до 100000. Сцепления изнашиваются на 120 — 150 000 км и требуют замены. Через 200 000 км был запланирован капитальный ремонт «бублика» с управляемым пробуксовыванием.

Оцените статью
Добавить комментарий