Автомобили и поршневые двигатели — оглавление
Препарирование 6-ступенчатого «автомата» подошло к концу, осталось лишь разрезать «бублик» да закрыть окна в коробке оргстеклом, чтобы никто не набросал окурковмонет да не погнул фрикционные диски — АКПП тогда перестанет вращаться. Как распилить наглухо заваренный ГТР, чтобы он после сборки вращался — я пока не представляю. Делаю пару пропилов, спускаю масло, далее аккуратно вырезаю 1/8 корпуса:
Такой рез никуда не годится: ничего толком не ясно, к тому же на турбинном колесе остались некрасивые запилы. Но хотя бы понятна толщина стенки. Включив прибор «наглаз» на максимальное разрешение, аккуратно прорезаю по периметру корпус на глубину 2...3 мм вдоль сварного шва:
Получилось, ядрёна медь!
Бурт, подныривающий под другую половину корпуса, уцелел — значит, гидроаппарат после сборки сохранит центровку и соосность.
Из чего вообще состоит ГТР? Из трёх колёс:
Impeller по-нашему называется насосным колесом (НК) и разгоняет заполняющую ГТР жидкость, которая давит на лопатки турбинного колеса (ТК) — turbine wheel. От турбинного уже приводится коробка передач. Таким образом «бублик» передаёт крутящий момент плавно, заменяя собой и сцепление, и водителя — если даже автомобиль остановится на передаче, то двигатель не заглохнет. Просто остановится ТК, а НК будет гонять масло впустую, энергия будет уходить на нагрев масла.
Есть одна тонкость: на схеме показано, что НК стоит со стороны двигателя, в реальном же ГТР оно стоит с задней стороны, вернее, насосные лопатки приварены изнутри к задней половине корпуса. А турбинное колесо вращается в передней половине корпуса. Из чертежа ниже будет ясно.
Отношение скорости турбинного колеса к скорости насосного называется скольжением, примерно как в асинхронном двигателе:
Точнее, оно рассчитывается по формуле (nНК – nТК)/nНК, где n — частота вращения. Если насосное вращается, а турбинное стоит — скольжение равно 1, если скорости НК и ТК равны — то скольжение равно 0 (отсутствует).
Для улучшения работы в скольжении в ГТР включено третье колесо — реактор, именно наличием реактора гидротрансформатор отличается от гидромуфты. Реактор ловит поток на выходе из ТК и направляет под нужным углом на НК, по ходу дела разберёмся, как он работает.
Снимаю реактор со ступицей:
Потом снимаю и четвертую турбинное колесо:
Сравнив размеры ТК и отверстия под вал в нём, никаких поясков не оставляю — не должно оно сыграть настолько, что потом не сядет на входной вал АКПП. Оказался прав — разрезанное колесо прекрасно село на вал:
Теперь черёд реактора. Он зажат между колёсами на двух плоских упорных роликоподшипниках:
С этими подшипниками нас уже познакомил известный фрезеровщик:
Крутится реактор не свободно, он с помощью обгонной муфты стоит на неподвижной опоре-чулке́, которая затащена внутрь ГТР из передней опоры, а внутри чулка́ уже проходит вал к турбинному колесу. Без бутычертежа не разберёмся:
Как видим, отверстие в кольце муфты (stator shaft) больше отверстия в турбинном колесе (turbine shaft), неподвижный чулок передней опоры достаёт до кольца муфты, а проходящий внутри него вал одинарной планетарной передачи достаёт до турбинного колеса.
Разбираю муфту реактора, справа лежит подшипниковый щит, а слева — внутреннее кольцо муфты, в кольце видны шлицы под чуло́к:
А внутри колеса реактора видны кулачки муфты. Работает она примерно так же, как роликовая муфта в тормозной втулке велосипеда или стартёр-генераторе СТГ-12:
Здесь муфта замыкается и размыкается в зависимости от скольжения. Рассмотрим работу ГТР, глядя спереди: он вращается по часовой стрелке. Если турбинное колесо стоит — то поток давит на лопатки реактора (по фото — сверху), реактор своими лопатками заворачивает поток по часовой стрелке, а сам испытывает момент против часовой и затормаживается обгонной муфтой.
Разогнанный по часовой стрелке поток ещё больше ускоряется насосным колесом и с удвоенной силой давит на ТК. А если ТК вращается, то масло на выходе из него уже закручено, обтекает лопатки реактора «в лоб», плашмя, и не давит на них — следовательно, поток как вошёл, так и вышел. Реактор перестаёт работать на повышение момента. Если сравнить лопатку с крылом (а она по профилю как крыло) — то угол атаки упал до нуля:
А если скорость вращения ТК стала совсем большой и поток закручен настолько, что давит на спинки лопаток реактора — то реактор начнёт «красть» крутящий момент. Момент в этом случае действует на реактор по часовой стрелке, что расклинивает обгонную муфту — и реактор начинает вращаться вместе с закрученным потоком, не «воруя» энергию. Неплохо работа ГТР описана в хорошей советской книге «Тепловоз ТГ102»:
http://scbist.com/kachegaroff-line/books/pages/OLD_BOOK_ID-106.HTML
Именно реактором ГТР и отличается от ГМ (гидромуфты), через которую, например, включаются компрессоры и вентиляторы охлаждения некоторых тепловозов, о чём я когда-нибудь расскажу подробнее — можете подписаться, чтобы прочесть. Если ГМ не может на выходе дать момент больше, чем на входе — то ГТР за счёт реактора может. А ГТР с реактором на обгонной муфте при приближении скольжения к нулю превращается в гидромуфту — реактор уходит в «свободный полёт» в потоке, не помогает и не мешает.
Хватит теории, блогеров море, а заводы стоятвынимаю сепаратор с кулачками:
Реактор алюминиевый, но в него вставлено стальное кольцо — иначе кулачки его в порошок сотрут. На кольце видна дорожка от кулачков:
Замеряю расстояние от края до дорожки, откладываю его с запасом снаружи:
Несколько взмахов шлифмашиной — и от реактора по кускам отваливается одна восьмая:
Выпиливаю 1/8 из одного из подшипников, что уже делал раньше, и остаётся лишь отмыть и покрасить:
Теперь будет видно работу и муфты, и подшипника реактора:
Аппарат собирается и вращается:
Пару слов о блокировании. Под турбинным колесом видна тарелка — это поршень, а между поршнем и нижней (передней) половиной корпуса видно жёлтое кольцо — фрикционный диск. Ещё раз чертёж, диск обозначен как lined plate:
Для блокировки через вал подаётся масло, оно прижимает посредством поршня диск к передней половине корпуса и ГТР начинает работать просто как жёсткая муфта. Вот поршень в процессе снятия:
Здесь я сделал много пропилов вокруг ступицы корпуса, чтобы разобрать механизм блокировки. Поршень воспринимает половину крутящего момента, со ступицей корпуса он связан пластинами, они видны по периметру ступицы, приклёпаны. Их упругость позволяет поршню ходить вперёд-назад, но не позволяет вертеться. А за краями поршня видно множество лапок фрикционного диска — с помощью них он цепляется за турбинное колесо. На видео ниже показано яснее.
Блокировка включается на всех шести передачах переднего хода, если обороты НК и ТК почти сравняются, а отключается, если надо переключить передачу или обороты двигателя выходят за допустимые пределы (например, на первой передаче машина остановлена тормозами — при включённой блокировке мотор заглохнет). На заднем ходе блокировка не включается.
Теперь надо проварить в нескольких точках по периметру:
И можно проверять:
Коробка стала едина в своей четвертованности:
Теперь надо вкрутить в носок входного вала ГТР шпильку, чтобы позже прикрутить к ней удобную ручку или маховик (а лучше — муфту для привода от мотора, но это пока в далёких планах) и чем-то подпереть ГТР, дабы он не сползал со шлицов при вращении. Это — уже в послесловии!
