Гидравлическая муфта принцип работы

Устройство и принцип работы гидромуфты для электродвигателя

Гидромуфты для электродвигателя являются самым простым способом регулировки частот вращения насосов, вентиляторов и компрессоров при необходимости сохранения частотных показателей самого мотора. Она имеет собственную маслосистему. А частота вращения гидромуфты напрямую зависит от уровня её наполненности, регуляция которого выполняется черпательно-золотниковым механизмом или посредством жиклерной системы.

Как работает гидромуфта?

Изменение частоты вращения гидромуфты принято называть скольжением. Этот параметр рассчитывается по следующей формуле:

S = 100% *(n1-n2)/n1 = (1-i) * 100%, где:

  • n1 – частота вращения вала гидромуфты (привод);
  • n2 – частотные параметры вторичного вала;
  • i – передаточное отношение;
  • s – скольжение, измеряемое в %.

Последние два показателя являются режимными параметрами гидромуфты для электродвигателя. Именно от них зависит доступная пользователю глубина регулирования устройства.

Применение гидромуфты позволяет увеличить показатель экономичности эксплуатации насосного оборудования. Особенно это актуально при неравномерных нагрузках на электродвигатель. Дополнительно это помогает продлить срок эксплуатации насоса и запорной арматуры. Работа гидромуфты помогает синхронизировать напорные характеристики насосных агрегатов, которые подключены параллельно.

Роль рабочей жидкости в устройстве играет масло Т22. Он несклонно к образованию шлама и окислению. Но желательно периодически доливать в него присадки, которые снижают пенообразование.

Принцип работы гидромуфты предусматривает, что она может быть смонтирована непосредственно между двигателем и насосом, если частота последнего не превышает 2900 об/мин. При более высоких показателях дополнительно требуется использование мультипликатора. Он представляет собой передачу, которая помогает повысить частоту вращения.

Конструкционные особенности

Устройство гидромуфты зависит от схемы насоса. Обычно она состоит из следующих элементов:

  • сама турбомуфта;
  • передача (чаще всего используется рычажно-кулачковая);
  • исполнительный механизм.

Турбомуфта выпускается в литом корпусе из чугуна, который оснащается крышкой. Внутри него устанавливается черпательный механизм и подшипники. Непосредственно к корпусу подключаются маслопровод, датчик сопротивления и золотник. Обязательно предусматривается перфорированный экран, помогающий защитить ротор от брызг. Для установки корпуса есть 4 опорные лапы. Их используют для крепления устройства к фундаментной плите.

Крышка гидромуфты крепится к основанию корпуса с помощью шпилек. Для уплотнения стыков используются паронитовые прокладки. Ремонт плавких предохранителей ротора может быть выполнен через люк, оснащенный съемной крышкой. Это позволяет выполнять такие работы без демонтажа и разбора корпуса оборудования.

Вал электродвигателя соединяется с гидромуфтой через зубчатую передачу. Насосный полуротор, как и турбинное колесо для максимальной прочности должны быть выполнены из стальных поковок. К ним привариваются радиальные лопасти.

Турбинный ротор комплектуется подшипниками качения. Один и них роликовый, а второй упорный. Это помогает компенсировать осевые усилия и нагрузки, возникающие при запуске оборудования и в переменных режимах работы.

Как устроена гидромуфта можно наглядно увидеть на прилагаемой схеме.

Схема регулирования гидромуфты

Регулировка, как и работа гидромуфты, осуществляется путем воздействия исполнительного механизма на зубчатый сектор. Последний находится в сцепке с рейкой черпака.

Черпак движется поступательно в направляющей втулке. Его положение определяет объем турбинного масла в черпательной камере, что напрямую сказывается и на количестве такой жидкости в полости гидромуфты. Для фиксации положений черпака предусмотрены стопоры.

Золотник нужен для разделения масла на два отдельных потока. Первый отправляется в полость гидромуфты, а второй скидывается в маслобак.

Предусмотренный в конструкции кулачок спроектирован таким образом, что он обеспечивает максимально необходимый объем подачи масла при минимальном тепловыделении.

Гидромуфта — принцип работы

Гидромуфта представляет собой специальный механизм, который передает крутящий момент от вала силовой установки на коробку передач. Он является важнейшей частью гидромеханической трансмиссии, но в последнее время все чаще в качестве альтернативы используются гидротрансформаторы, хотя еще сравнительно недавно эта деталь устанавливалась на все авто с автоматической и полуавтоматической КПП.

Назначение

Сфера применения гидромуфт не ограничивается одними только автомобилями и другими транспортными средствами. Эти механизмы незаменимы в устройстве всевозможных конвейеров, они входят в конструкцию элеваторов, дымососов, различного рода насосов и газовых турбин, а также мельниц, дробилок и тому подобных сельскохозяйственных и промышленных установок.

Также детали, ставшие темой нашего разговора, входят в состав экскаваторов роторного типа, дорожных катков, центрифуг, бетономешалок и барабанных сушилок.

Так, к примеру, гидромуфта вентилятора является обязательным элементом привода системы охлаждения в автомобилях определенных марок и моделей. Если говорить о функции данной детали вкратце, то она сводится к автоматическому включению/отключению вентилятора в соответствии с изменением температуры мотора.

Деталь по праву считается наиболее простым решением, упрощающим конструкцию привода в системе охлаждения. Она выполняется в виде небольшого блока, связывающего крыльчатку и шкив. Блок не нуждается в электроприводе, не требует соединения с другими элементами, его работа полностью автономна.

Для управления работой вентилятора в конструкцию некоторых авто предусмотрен датчик гидромуфты – устройство, которое при необходимости включает, а затем автоматически отключает вентилятор, ориентируясь по температуре охлаждающей жидкости.

Гидромуфта привода обладает массой преимуществ по сравнению с остальными типами привода, ее установка предпочтительна в транспортных средствах повышенной проходимости, которые призваны выдерживать высокие нагрузки в сложных условиях эксплуатации.

Так, ее использование, к примеру, минимизирует необходимость применения жалюзи перед радиатором охлаждения, позволяет сэкономить время перед преодолением на автомобиле водных препятствий (водителю не придется отключать вентилятор перед ездой вброд).
Помимо всего прочего, доказано, что этот механизм способствует снижению расхода топлива и делает работу двигателя более тихой, что особенно заметно на холостых оборотах.

Гидромуфту двигателя без преувеличения можно назвать простейшим элементом гидромеханической трансмиссии. Крутящие моменты на ее ведущем и ведомом валах одинаковы, она их не изменяет, а передает требуемую скорость вращения с вала мотора на КПП.

Именно эта деталь отвечает за плавное переключение передач, она тормозит вращательное колебание, обеспечивает плавное начало движения и хороший разгон без рывков.

Это становится возможным потому, что жесткое сцепление между комплектующими муфты, равно как и между валами – ведущим и ведомым — отсутствует Вращательное движение передается на ось плавно, нет ни толчков, ни рывков.

Как работает гидромуфта

Работа механизма, ставшего темой нашего разговора, базируется на простейших принципах. Крутящий момент поступает от ротора благодаря тому, что рабочая жидкость вязкая. Функцию этой жидкости выполняет масло гидромуфты.

Управление деталью осуществляется благодаря двум деталям – спиральной биметаллической пружине и пластине. В соответствии со сменой температуры пружина скручивается либо раскручивается, она поворачивает закрепленную на штифте биметаллическую пластину.

Пластина, также подверженная воздействию температурных изменений, либо изгибается, либо выпрямляется, обеспечивая открытие или закрытие каналов соответственно.

Если мотор транспортного средства холодный (а это обычно бывает сразу после его запуска), гидромуфта тоже холодная, ее пружина коротка, а пластина находится вплотную к разделительной пластине, соответственно, каналы закрыты.

Когда двигатель нагревается, нагревается и муфта, ее пружина под воздействием тепла раскручивается, провоцируя поворот пластины – она смещается, открывает канал, что способствует попаданию рабочей жидкости внутрь камеры. Благодаря вязкости этой жидкости начинается вращение вентилятора.

Устройство

Основными составными элементами гидромуфты являются лопастные колеса в количестве 2-х штук. Первая лопасть связана с ведущим валом ТС, вторая – с ведомым валом. Внутри гидромуфты находится масло.

Описывая устройство гидромуфты детальнее, необходимо упомянуть следующие ее конструктивные элементы:

  • насосная лопасть, которая непосредственно связана с коленвалом;
  • турбинное колесо;
  • уплотнение;
  • заливная пробка;
  • ребра охлаждения;
  • валы (коленчатый и ведомый).

Признаки неисправности гидромуфты

Наиболее распространенными признаками износа гидромуфты являются:

  • Незначительная пробуксовка сцепления в момент начала движения авто. Машина на протяжении пары секунд не реагирует на педаль акселератора и разгоняется очень слабо, но затем начинает двигаться в штатном режиме.
  • При езде в городском режиме ощущаются вибрации. Как правило, случается это на скорости около 60-ти км/час.
  • Во время движения авто при нагрузке (резкий подъем, транспортировка груза и пр.) чувствуется вибрация.
  • ТС, оснащенные автоматической коробкой передач, двигаются рывками, что особо ярко ощущается, когда осуществляется торможение двигателем.

В некоторых случаях поломку детали можно определить на слух. Так, во время переключения передач появляется шум, который исчезает одновременно с увеличением оборотов двигателя. Иногда при езде на скорости около 60-ти км/час появляется вой, который сопровождается вибрацией.

При обнаружении хотя бы одного из перечисленных выше признаков необходимо посетить СТО и выполнить диагностику, а в случае необходимости — провести ремонт гидромуфты, чтобы исключить риск появления в будущем более серьезных проблем.

Читайте также  Принцип работы пенной насадки

Достоинства и недостатки

Гидромуфты входят в конструкцию автомобилей, которые оснащены полуавтоматической трансмиссий. Чаще ими оборудуют грузовики и автобусы. К неоспоримым плюсам этих механизмов следует отнести простоту конструкции, плавность изменения скорости движения, снижение нагрузки на шестеренки КПП.

Что касается недостатков, то это низкий КПД по причине значительных потерь ведущего вала на больших оборотах. Именно поэтому на легковой автотранспорт в последнее время устанавливают гидротрансформаторы, которые считаются более совершенными устройствами.

Заключение

Разместите объявление на нашем сайте: Запчасти в России

Благодаря наличию в системе привода ТС гидромуфты заметно улучшаются статические и динамические характеристики двигателя, что в общем и целом оптимально сказывается на эксплуатационных показателях авто и его надежности. Деталь, которой был посвящен наш сегодняшний разговор, предотвращает перегрузку мотора и продлевает срок службы машины.

Гидромуфта, гидротрансформатор

Что такое гидромуфта и для чего она нужна

Статья про гидромуфту: для чего она нужна, комплектующие, особенности работы, возможные неисправности. В конце статьи — видео анимации гидромуфты КамАЗа. Статья про гидромуфту: для чего она нужна, комплектующие, особенности работы, возможные неисправности. В конце статьи — видео анимации гидромуфты КамАЗа.

Гидравлическая муфта является частью закрытой системы автоматической и полуавтоматической коробки передач. Отдельный узел гидромуфты (в современных моделях авто — гидротрансформатор) предназначен для плавной передачи крутящего момента от коленвала к коробке-автомат.

Принцип работы

Гидромуфта обеспечивает плавные переходы с одной передачи на другую, сдерживая вращательное колебание, позволяет начать плавный старт автомобиля и быстрый плавный разгон.

Главные комплектующие гидромуфты — два лопастных колеса, которые расположены на одной оси. Первая лопасть соединяется гибкой связкой с ведущим валом авто. Вторая лопасть имеет сцепление с ведомым валом. Внутренняя часть гидромуфты заполнена маслом.

Ведущий вал муфты получает вращение от двигателя машины. Под действием вращательных движений рабочей жидкости происходит передача усилий на лопасти ведомого вала, который начинает плавно вращаться, перебирая на себя ускорение от ведущего вала. Связующим звеном между валами является рабочая жидкость.

Гидротрансформатор как более модернизированная система имеет дополнительную силовую деталь – статор, третье колесо с лопастями определенной формы. Устанавливается на ведущий (насосный) вал, образуя с колесом единый узел.

Гидротрансформатор увеличивает крутящий момент передачи от двигателя на АКПП в несколько раз, в то время как муфта передает количество колебаний от ведущего вала с потерями на 2-5%.

Главные комплектующие гидромуфты:

    колесо (лопасть насосная) присоединяется к коленвалу;

турбинное колесо, присоединяется на вал трансмиссии;

ребра воздушного охлаждения;

  • ведомый вал.

    • Признаки износа и поломки гидромуфты и гидротрансформатора

    Гидравлическая муфта рассчитана на весь срок эксплуатации автоматической коробки передач, но, как и любая другая деталь, может выходить из строя намного раньше.

    Признаки неисправности гидромуфты, которые потребуют обращения в автосервис:

      Явно слышен нехарактерный треск в АКПП при переключении скоростей. После набора скорости потрескивание исчезает. Причина может быть в истирании опорных подшипников.

    Вибрация кузова при скорости от 60 км в час. Рабочая жидкость муфты выработала ресурс, происходит забивка масляного фильтра закарстованными частицами масла. В этом случае после диагностики производится замена всех рабочих жидкостей трансмиссии и двигателя.

    Автомобиль теряет момент ускорения и показывает плохую динамику разгона. Причина — в выходе из строя турбинного колеса муфты.

    Явным признаком износа или поломки турбинного колеса может служить внезапная остановка автомобиля без возможности продолжить движение.

    Износ или поломка лопаток турбинного колеса, а также их деформация приводят к металлическому стуку в коробке передач при переключении скоростей.

  • Торцевая шайба гидромуфты изготавливается из алюминия. Если при проверке масла на щупе заметны следы металлического налета, следует проверить колеса муфты и торцевую шайбу.

    • Главной особенностью и достоинством гидромуфты является предохранение АКПП от большого крутящего момента при передаче усилия от двигателя. Муфта и гидротрансформатор позволяют сглаживать рывки подачи и передавать крутящий момент плавно, с постепенным увеличением и снижением оборотов.

    Видео анимации гидромуфты КамАЗа:

    Принцип работы гидромуфты вентилятора. Гидромуфта и все,что необходимо о ней знать Как работает и из чего состоит гидравлическая муфта

    Принципиальная схема гидромуфты и её технические характеристики

    Для лучшего понимания функционирования гидравлической муфты приведём её конструктивную схему:

    Колёса (9) снабжены прямыми лопатками, хотя в некоторых случаях, для них используют лопатки изогнутой формы. Гидромуфта является соединением колеса центробежного насоса, колеса реактивной турбины и кожухов (3), как охватывающего, так вращающего. Насос, в свою очередь, присоединён к ведущему валу (6), а реактивная турбина – к ведомому валу (16).

    Гидромуфта предохранительная, соединяющая электродвигатель с редуктором, предназначена для защиты электродвигателя и редуктора конвейера от перегрузок, плавного пуска нагруженного конвейера , снижения динамических усилий во всех режимах работы привода.

    Корпус, насосное и турбинное колеса выполнены из алюминиевого сплава. На турбинном колесе установлен кольцевой порог, контактирующий с циркулирующим потоком только при повышенных скольжениях и обеспечивающий почти постоянное значение передаваемого крутящего момента в указанном интервале скольжений. Турбинное колесо закреплено на ступице со шлицами. Расположенные внутри гидромуфты подшипники обеспечивают относительное соосное вращение насосного и турбинного колес. Герметичность внутренней полости полумуфт достигается с помощью манжетных уплотнений. На внешней поверхности манжетного колеса имеются приливы для установки в них резинового фасонного вкладыша. входящего в соответствующие приливы моторной полумуфты. Гидромуфта снабжена двумя пробками: плавкой и дозированной заливки рабочей жидкости.

    Принцип действия. При вращении ротора двигателя и связанного с ним насосного колеса радиальные лопатки захватывают находящуюся в гидромуфте рабочую жидкость и подают ее на лопатки турбинного колеса, приводя его во вращение. При нормальной загрузке гидромуфта работает со скольжением 5% . Теряемая мощность выделяется в виде тепла и температура рабочей жидкости достигает 60 -80 град.

    При возрастании нагрузки сверх допустимой происходит внезапное стопорение и перегрузка конвейера, температура рабочей жидкости достигает 130 град. При этом срабатывает тепловая защита и происходит выброс рабочей жидкости из гидромуфты . в результате конвейер останавливается.

    2) виды ремонтов подземных установок. Правила осмотра шахтного оборудования.

    Диагностические параметры могут быть прямыми и косвенными. Прямые диагностические параметры характеризуют объект диагностики: величину износа, зазор, содержание металлических примесей в минеральном масле. Косвенные диагностические параметры применяются в тех случаях когда прямые диагностические параметры не поддаются измерениям. Косвенные диагностические параметры могут служить значения вибрации, температура.

    Фактические изменения прямого или косвенного диагностического параметра сравнивают со значениями, которые характеризуют состояния детали, сборочной единицы, оборудования. Если фактические значения параметров близки, равны или выше их предельного значения , объект подлежит регулировке или замене.

    Принцип действия

    Попробуем разобраться, в чём же состоит её основной принцип роботы. Во время вращения насос является передающим звеном работы двигателя жидкости, которая заполняет гидравлическую муфту через клапан. В процессе этого сообщается запас энергии скорости и энергии давления. Попадая на лопасти, жидкость преобразует энергию в механическую работу, которая приводит к вращению ведомого вала. Покидая турбину, жидкость снова поступает в насос. Во время этого процесса происходит передача момента вращения с одного вала на другой. Таким образом, устанавливается замкнутый процесс, который работает в таком порядке: насос – турбина – насос. Делаем вывод, что основным элементом, которая связывает между собой оба вала – это жидкость.


    В процессе действия происходят некоторые потери. Причиной этому является тот факт, что в рабочем состоянии ведущий вал немного опережает ведомый.

    Профилактика гидротрансформатора

    Ремонт «бублика» может обойтись в достаточно «круглую» сумму денег, поэтому имеет смысл задуматься о том, что лучше в щадящем режиме использовать гидротрансформатор, чем допускать его частичный выход из строя. Тем более, что рекомендации по его щадящему использованию достаточно просты:

    • Меньше ездить на автомобиле с высокими оборотами коленчатого вала. В таком режиме гидротрансформатор работает в критическом режиме, что приводит к его значительному износу и сокращает общий ресурс.
    • Старайтесь не перегревать машину. Это касается как двигателя, так и трансмиссии. А перегрев может быть вызван двумя причинами — значительной нагрузкой на указанные узлы, а также плохой работой систем охлаждения. Под нагрузкой подразумевается частый перегруз автомобиля, езда в таком состоянии в гору, буксировка тяжелых прицепов и так далее. Что касается систем охлаждения, то они должны работать в нормальном режиме как у двигателя, так и у трансмиссии (радиатор коробки-автомата).
    • Регулярно менять трансмиссионную жидкость. Несмотря на все заверения автопроизводителей, что современные АКПП являются необслуживаемыми, все же в них необходимо менять жидкость ATF не реже 90 тысяч километров пробега, а лучше и чаще. Это не только продлит срок эксплуатации гидротрансформатора, но и общий ресурс коробки, избавит машину от рывков при движении, и как результат — дорогостоящих ремонтов.
    Читайте также  Двигатель ЗИЛ 130 технические характеристики

    Использование неисправного гидротрансформатора грозит постепенным выходом из строя других элементов автоматической трансмиссии. Поэтому при появлении малейших подозрений на неисправность «бублика» — необходимо как можно быстрее выполнить диагностику и соответствующие ремонтные работы.

    Источники: akpphelp.ru, etlib.ru, techautoport.ru.

    Свойства

    Отметим основные свойства, которыми обладают гидромуфты:

    • Ведомые и ведущие валы действуют вне зависимости друг от друга. К примеру, когда ведомый вал находится в покое, то в это время ведущий вал может функционировать или соответствовать промежуточному значению угловой скорости. Но отметим, что значение последней не может равняться скорости вращения ведущего вала. Обычно её значения меньше на 2 – 3%.
    • Именно гидравлические муфты смогут обеспечить плавное начало движения транспорта и плавный набор разгона.
    • Строение организовано таким образом, что в ней отсутствуют детали, которые тесно соприкасаются между собой. Другими словами отсутствует процесс трения деталей, а следовательно, их износ сводится к минимуму.
    • Гидромуфта сдерживает крутильные колебания.
    • С её помощью обеспечивается бесшумное функционирование передач.
    • Обеспечивается высокие показатели коэффициента полезного действия, до 0,96 – 0,98.
    • Высокая степень надёжности при эксплуатации.

    С их помощью можно организовать управление, как на дистанционном, так и на автоматическом уровне.

    Назначение гидромуфты, ее роль и место в системе

    Гидравлическая муфта является ключевым элементом привода вентилятора, на нее возлагается несколько основных функций:

    • Осуществляет передачу крутящего момента от коленвала двигателя на вентилятор;
    • Предотвращает резкое изменение угловой скорости вентилятора в случае резкого изменения оборотов двигателя;
    • Не допускает возникновения ударов и всех связанных с этим негативных последствий при включении и выключении вентилятора (то есть, играет роль демпфера);
    • Входит в систему управления вентилятором.

    Нюансы работы

    Благодаря всем выше перечисленным свойствам, обеспечивается взаимодействие гидравлической муфты и двигателя. Перечислим все основные функции, которые выполняет устройство:

    • Способность регулировать количество выполняемых вращений ведомым валом при постоянном числе вращений двигателя;
    • Обеспечение разгона больших масс.

    Обеспечение суммирования мощностей и реверса. Особенно это актуально при использовании детали на судах.


    Обратим внимание, все функции, которые приведены выше, позволяют использовать гидравлической муфты не только в автомобильной отрасли.

    Установлено, что она зарекомендовала себя довольно долгими сроками службы. В ходе эксплуатации требуются лишь периодическая регулировка температуры срабатывания выключателя. Но всё-таки, если произошла поломка, то замена производится в комплекте с передней крышкой двигателя.

    В наше время достаточно сложно выбрать подходящий автосервис, чтобы там понимали ваши потребности, чтобы уровень мастерсва персонала оправдывал надежды. Авто-Шеф рекомендует автосервис Лонжерон в Гатчине. Ссылка сайт: longeron-sto.ru

    Конструкция, технические особенности и работа системы охлаждения двигателей КАМАЗ

    Во всех двигателях КАМАЗ используется традиционная жидкостная система охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости (с помощью центробежного насоса) и отводом излишков тепла через теплообменник (радиатор). Конструктивно данная система построена таким образом, что обеспечивает оптимальные режимы работы силового агрегата при его прогреве, в теплое и холодное время года, и под различной нагрузкой.

    Система охлаждения содержит следующие компоненты:

    • Рубашка охлаждения блока цилиндров и ГБЦ. В КАМАЗах используются V-образные двигатели с индивидуальными головками, все они пронизаны каналами и полостями для прохождения антифриза. В процессе работы силового агрегата жидкость от насоса подается на левую половину блока, откуда через трубу поступает на правую половину. Из каждого ряда цилиндров жидкость подается на головки;
    • Водяной насос (помпа). Здесь используется насос центробежного типа, монтируется на левой половине блока цилиндров, со всеми частями системы охлаждения связан трубопроводами;
    • Коробка термостатов. Блок содержит два твердотельных термостата (на основе церезина), управляющих потоками антифриза при изменениях температуры силового агрегата. Коробка расположена на правой половине блока цилиндров, она включена в систему между насосом, головками цилиндров и радиатором, все соединения выполнены трубопроводами;
    • Радиатор. Традиционной конструкции, трубчато-пластинчатый, преимущественно используются радиаторы с вертикальным расположением трубок. Перед радиатором предусмотрена «шторка» (жалюзи), с помощью которой можно регулировать поток воздуха. Радиатор устанавливается в передней части автомобиля;
    • Вентилятор. Обычный осевой, его крыльчатка может изготавливаться из пластика или металла. В ранних двигателях использовался преимущественно пятилопастной вентилятор, сегодня часто применяются вентиляторы с увеличенным числом лопастей особого профиля. Вентилятор имеет привод от коленвала двигателя, поэтому он устанавливается в специальном кожухе за радиатором;
    • Привод вентилятора. Сегодня используется два типа привода вентилятора — традиционная гидравлическая муфта и более современная вискомуфта. Привод обеспечивает не только подключение крыльчатки к коленвалу, но также запуск и остановку крыльчатки при изменении температуры мотора.

    Функционирует система следующим образом. При холодном пуске силового агрегата охлаждающая жидкость от насоса подается в рубашку охлаждения, откуда поступает на коробку термостатов и, минуя радиатор, снова подается на вход насоса. При прогреве двигателя термостаты открывают клапаны, и горячая жидкость поступает на радиатор, где отдает излишки тепла. При еще большем нагреве радиатор уже не способен справиться с отводом тепла, поэтому включается вентилятор и обеспечивает принудительный обдув радиатора. В процессе работы двигателя его температура постоянно изменяется, поэтому постоянно меняется скорость вращения вентилятора. Управление работой системы также выполняется и положением жалюзи перед радиатором.

    Одну из ключевых ролей в системе играет гидравлическая муфта, о которой нужно рассказать отдельно.

    Принцип работы гидромуфты вентилятора маз. Вискомуфта принцип работы. Принцип работы вискомуфты

    Принципиальная схема гидромуфты и её технические характеристики

    Для лучшего понимания функционирования гидравлической муфты приведём её конструктивную схему:

    Колёса (9) снабжены прямыми лопатками, хотя в некоторых случаях, для них используют лопатки изогнутой формы. Гидромуфта является соединением колеса центробежного насоса, колеса реактивной турбины и кожухов (3), как охватывающего, так вращающего. Насос, в свою очередь, присоединён к ведущему валу (6), а реактивная турбина – к ведомому валу (16).

    Принцип действия

    Попробуем разобраться, в чём же состоит её основной принцип роботы. Во время вращения насос является передающим звеном работы двигателя жидкости, которая заполняет гидравлическую муфту через клапан. В процессе этого сообщается запас энергии скорости и энергии давления. Попадая на лопасти, жидкость преобразует энергию в механическую работу, которая приводит к вращению ведомого вала. Покидая турбину, жидкость снова поступает в насос. Во время этого процесса происходит передача момента вращения с одного вала на другой. Таким образом, устанавливается замкнутый процесс, который работает в таком порядке: насос – турбина – насос. Делаем вывод, что основным элементом, которая связывает между собой оба вала – это жидкость.


    В процессе действия происходят некоторые потери. Причиной этому является тот факт, что в рабочем состоянии ведущий вал немного опережает ведомый.

    История[ | ]

    Разобранные гидромуфты вспомогательных приводов тепловоза ЧМЭ3
    Создание первых гидродинамических передач связано с развитием в конце XIX века судостроения. В то время в морском флоте стали применять быстроходные паровые турбины, что вызвало необходимость понижения оборотов вала до скорости вращения гребного винта в пределах 200—300 об/мин или ниже — на крупногабаритных судах, т.к. наиболее высокий КПД гребных винтов проявляется именно в этих пределах. Кроме этого, высокие обороты вызывают кавитацию на лопастях и большие нагрузки. Это потребовало применения дополнительных механизмов. Поскольку технологии в то время не позволяли изготавливать высокооборотистые шестерённые передачи, то потребовалось создание принципиально новых передач. Первым таким устройством с относительно высоким КПД явился изобретённый немецким профессором Г. Фётингером гидравлический трансформатор (патент 1902 года)[1], представлявший собой объединённые в одном корпусе насос, турбину и неподвижный реактор. Однако первая применённая на практике конструкция гидродинамической передачи была создана в 1908 году и имела КПД около 83 %. Позднее гидродинамические передачи нашли применение в автомобилях. Они повышали плавность трогания с места. В 1930 году Гарольд Синклер (англ. Harold Sinclair), работая в компании Даймлер, разработал для автобусов трансмиссию, включающую гидромуфту и планетарную передачу[2]. В 1930-х годах производились первые дизельные локомотивы, использовавшие гидромуфты[3].

    В СССР первая гидравлическая муфта была создана в 1929 году.

    Свойства

    Отметим основные свойства, которыми обладают гидромуфты:

    • Ведомые и ведущие валы действуют вне зависимости друг от друга. К примеру, когда ведомый вал находится в покое, то в это время ведущий вал может функционировать или соответствовать промежуточному значению угловой скорости. Но отметим, что значение последней не может равняться скорости вращения ведущего вала. Обычно её значения меньше на 2 – 3%.
    • Именно гидравлические муфты смогут обеспечить плавное начало движения транспорта и плавный набор разгона.
    • Строение организовано таким образом, что в ней отсутствуют детали, которые тесно соприкасаются между собой. Другими словами отсутствует процесс трения деталей, а следовательно, их износ сводится к минимуму.
    • Гидромуфта сдерживает крутильные колебания.
    • С её помощью обеспечивается бесшумное функционирование передач.
    • Обеспечивается высокие показатели коэффициента полезного действия, до 0,96 – 0,98.
    • Высокая степень надёжности при эксплуатации.

    С их помощью можно организовать управление, как на дистанционном, так и на автоматическом уровне.

    Роль в системе охлаждения ДВС

    Вентилятор с вискомуфтой устанавливается на автомобили с продольным расположением двигателя (обычно это полноприводные и заднеприводные модели). При такой компоновке шкив вентилятора радиатора целесообразней всего соединить со шкивом водяной помпы. Как известно, вращение водяной помпе передается сервисным ремнем от шкива коленчатого вала.

    Недостаток такой конструкции в том, что скорость вращения крыльчатки вентилятора всегда будет пропорциональна оборотам коленчатого вала. Подобное устройство приведет к тому, что на высоких оборотах в условиях холодного воздуха двигатель будет чрезмерно охлаждаться, что снизит его КПД. К тому же постоянное соединение крыльчатки и шкива коленчатого вала увеличит механические потери на трение, что будет отнимать мощность и повышать расход топлива.

    Вискомуфта вентилятора позволяет регулировать скорость вращения крыльчатки в зависимости от температуры двигателя.

    Устройство

    Разница в конструкции вискомуфт вентилятора Toyota, BMW, Mercedes, Audi. минимальна, так как все они устроены и работают по единому принципу.

    Вал с соединительным фланцем крепится к приводу помпы охлаждения, поэтому его скорость вращения всегда пропорциональна оборотам коленчатого вала. К валу, в свою очередь, крепится приводной шкив, который вращается в рабочей камере. Рабочая и резервная камеры разделены пластинами. Переход между камерами возможен только через впускные клапаны и возвратные каналы. Изначально резервная камера заполнена специальным силиконовым маслом. Приводной шкив, или диск, как его еще называют, имеет по окружности косые зубья, которые при вращении позволяют выгонять масло обратно в резервную камеру. Поверхность приводных дисков, как и делительных пластин, имеет специальные ребра, которые превращают рабочую камеру в своеобразную сеть лабиринтов, по которым циркулирует силиконовое масло.

    Корпус муфты, к которому и крепится крыльчатка вентилятора, соединяется с валом (ротором вискомуфты) посредством обычного шарикового подшипника. Впускные клапаны соединены с биметаллической пластиной, которая располагается в передней части корпуса вискомуфты. При нагреве пластина расширяется, что приводит к увеличению пропускного сечения клапанов.

    Свойства силиконового масла

    Основная особенность силиконовой жидкости, использующейся в вискомуфтах вентиляторов, – термостойкость и вязкостная стабильность. С изменением температуры масло лишь незначительно изменяет свою вязкость.

    В работе вискомуфты силиконовое масло исполняет роль связывающего вещества, позволяющего создать между приводным диском и разделительными пластинами, соединенными с корпусом, трение. Несмотря на то что между корпусом и приводным шкивом всегда будет некоторая степень проскальзывания, созданного коэффициента сцепления достаточно для зацепления корпуса муфты с приводным валом.

    В некоторых источниках указывается, что с повышением температуры масло расширяется, что и провоцирует вязкостное зацепление приводного диска с корпусом вискомуфты. Подобное понимание принципа работы вискомуфты вентилятора охлаждения является ложным и возникло, скорее всего, из-за сравнения вискомуфты вентилятора с вязкостными муфтами раздаточных коробок полноприводных автомобилей. В вискомуфтах дифференциалов используется дилатантная жидкость, вязкость которой сильно зависит от скорости деформации сдвига.

    Принцип работы

    Когда рабочая камера не заполнена маслом, приводной диск свободно вращается в рабочей камере. Небольшое количество масла все же присутствует, но коэффициент сцепления приводного шкива с корпусом вискомуфты минимален, поэтому с повышением оборотов двигателя скорость вращения крыльчатки не увеличивается.

    Процесс прогрева двигателя и увеличения температуры тосола в радиаторе сопровождается нагревом биметаллической пластины. Нагреваясь, пластина расширяется, что приводит к открытию впускного клапана и увеличению количества рабочей жидкости, проникающей из резервной в рабочую камеру. Возникающее между приводным диском и разделительными пластинами трение приводит к увеличению скорости вращения корпуса и крыльчатки вентилятора.

    Когда двигатель нуждается в максимальном охлаждении, биметаллическая пластина изогнута настолько, чтобы обеспечить максимальное проходное сечение впускных клапанов. В таком случае разница частоты вращения вала и корпуса вискомуфты минимальна, поэтому повышение оборотов коленчатого вала приводит к практически равнозначному увеличению скорости вращения крыльчатки вентилятора.

    Снижение температуры набегающего воздуха приводит к постепенному возврату биметаллической пластины в исходное положение. Соответственно, уменьшается проходное сечение впускных клапанов, жидкость перегоняется в резервную полость. Уменьшение коэффициента сцепления приводит к увеличению разницы частоты вращения приводного вала вискомуфты и корпуса – крыльчатка вентилятора замедляется.

    Работа вискомуфты Toyota на примере конкретных температурных режимов

    Устройство вискомуфт вентиляторов Toyota предполагает наличие двух рабочих камер (в первых вариантах конструкции была только одна камера).

    Читать дальше: Большая европейская семерка грузовики

    • Биметаллическая пластина в «холодном» состоянии.
    • Пластина разогрета теплым воздухом, открыт впускной клапан передней камеры.
    • Коэффициент температурного расширения соответствует максимальному режиму охлаждения. Открыт клапан задней камеры.

    Почему вискомуфта вращается на холодную

    Многие владельцы автомобилей с механическим приводом вентилятора системы охлаждения, скорее всего, замечали, что после запуска холодного двигателя вентилятор крутится с большой скоростью. Спустя некоторое время после прогрева двигателя, количество оборотов крыльчатки уменьшается, поэтому может показаться, что подобное явление идет в разрез с описанным выше принципом работы вискомуфты вентилятора. Такой эффект возникает из-за того, что во время простоя масло самотеком стекает в нижнюю рабочую камеру, поэтому сразу после запуска крыльчатка и корпус вискомуфты будут вращаться до того времени, пока масло перекачается обратно в резервную секцию.

    Преимущества

    Обороты крыльчатки подстраиваются под фактический температурный режим двигателя, что позволяет:

    • уменьшить расход топлива;
    • снизить уровень шума;
    • уменьшить потери мощности.

    Установка вискомуфты в системе охлаждения позволяет уменьшить нагрузку на генератор и снизить себестоимость авто, исключив затраты на электропривод крыльчатки, проводку.

    Недостатки

    Многие сетуют на ненадежность вискомуфты, забывая, что система с электровентилятором также периодически нуждается в ремонте. Наиболее распространенная поломка – утечка рабочей жидкости. Несмотря на то что большинство муфт вязкостного типа неразборные, существуют проверенные технологии восстановления работоспособности системы. В случае износа поддается восстановлению и подшипник. Именно поэтому важно знать способы проверки и ремонта вискумуфты вентилятора радиатора.

    Система охлаждения автомобилей КамАЗ устроена по классическому принципу. Но имеются и особенности. Одна из них – наличие гидромуфты вентилятора. Благодаря исправной работе этого узла система охлаждения грузового автомобиля под нагрузкой работает максимально эффективно.

    Нюансы работы

    Благодаря всем выше перечисленным свойствам, обеспечивается взаимодействие гидравлической муфты и двигателя. Перечислим все основные функции, которые выполняет устройство:

    • Способность регулировать количество выполняемых вращений ведомым валом при постоянном числе вращений двигателя;
    • Обеспечение разгона больших масс.

    Обеспечение суммирования мощностей и реверса. Особенно это актуально при использовании детали на судах.


    Обратим внимание, все функции, которые приведены выше, позволяют использовать гидравлической муфты не только в автомобильной отрасли.

    Установлено, что она зарекомендовала себя довольно долгими сроками службы. В ходе эксплуатации требуются лишь периодическая регулировка температуры срабатывания выключателя. Но всё-таки, если произошла поломка, то замена производится в комплекте с передней крышкой двигателя.