Преобразователь крутящего момента (гидротрансформатор) представляет устройство гидравлического соединения, которое дополнительно действует как множитель крутящего момента начального ускорения. Поскольку преобразователь увеличивает крутящий момент, правильный подбор этой системы для автомобиля (установленного двигателя) явно имеет значение.
Основные компоненты конструкции гидротрансформатора
Корректно подобранный гидротрансформатор под АКПП и двигатель машины позволяет получить полный диапазон доступного крутящего момента. Рассмотрим основы, связанные с этим устройством, а также ответы на актуальные вопросы потенциальных водителей автомобилей.
Конструкция преобразователя крутящего момента, как правило, содержит четыре базовых компонента:
- Крышку.
- Турбину.
- Статор.
- Лопастный насос.
Крышка, по сути, является половиной корпуса, установленного по направлению в сторону двигателя.
Крышка обеспечивает крепление гидротрансформатора к маховику (двигателю) и является частью резервуара жидкости. Конечно же, крышка гидротрансформатора не оказывает активного влияния на характеристики производительности устройства.
Тем не менее, важным моментом видится исполнение этой детали, которой приходится выдерживать сильное напряжение (скручивающее и осевое). Кроме того, на крышку действует высокое гидравлическое давление.
Турбина гидротрансформатора – деталь, которая спрятана в кожухе и находится в постоянном движении при работе. Турбина соединяется с трансмиссией через шлицевую посадку на входном валу. Соответственно движение турбины связано непосредственно с движением автомобиля.
Статор – своего рода «мозговой центр» гидротрансформатора, несмотря на то, что статор никак не является единственным определяющим фактором функций и характеристик.
Статор, изменяющий поток жидкости между турбиной и насосом, фактически придаёт гидротрансформатору свойства умножителя, а не только свойства сцепляющей жидкостной муфты.
При снятом статоре преобразователь не создаст эффекта увеличения крутящего момента. Для того чтобы статор функционировал должным образом, обжимная муфта должна работать в соответствии с конструкцией:
- Удерживать статор неподвижно, пока гидротрансформатор в состоянии остановки (медленная относительная скорость турбины по отношению к скорости насоса рабочего колеса).
- Позволять статору вращаться с остальной частью гидротрансформатора после того, как скорость турбины приблизится к скорости насоса. Этим моментом обеспечивается более эффективный и менее ограниченный поток жидкости.
Односторонняя механическая муфта
Деталь, именуемая односторонней механической муфтой, устанавливается на обоймах внутри статора, в то время как внутренняя обойма надевается на опору статора коробки передач (АКПП). Эффект умножения крутящего момента приводит к очевидному результату.
Транспортное средство, оснащённое автоматической коробкой передач и гидротрансформатором, получает увеличенный крутящий момент на ведущие колёса по сравнению с тем, что фактически производит мотор.
Этот эффект проявляется в момент нахождения гидротрансформатора в «режиме остановки» (когда турбина вращается значительно медленнее, чем насос) и в момент ускорения автомобиля.
Множитель крутящего момента быстро уменьшается, пока не достигнет отношения 1 : 1 (без увеличения крутящего момента по сравнению с крутящим моментом коленчатого вала.). Типичный гидротрансформатор крутящего момента будет иметь коэффициент множителя крутящего момента 2,5 : 1.
Крутящий момент начального ускорения
Следует помнить: любой правильно работающий преобразователь действительно увеличивает крутящий момент начального ускорения. Чем более резкое изменение пути жидкости от «естественного» обратного пути, вызванное статором, тем выше коэффициент умножения крутящего момента гидротрансформатора.
Крутящий момент не увеличивается с муфтой механической коробки передач (КПП) и нажимным диском. Отсюда проявляется необходимость в тяжёлых маховиках, очень высоких числовых передаточных числах и высоких оборотах.
Подробности умножения крутящего момента, пожалуй, способны привести в замешательство непрофессионала. Зачастую высокие коэффициенты умножения принимаются за лучший выбор. Однако на самом деле для принятия верного решения необходимо включить множество переменных в расчёты.
Нужно иметь в виду: отношение по-прежнему является фактором крутящего момента двигателя в соответствующем диапазоне скорости останова гидротрансформатора.
Другими словами - гидротрансформатор с коэффициентом умножения 2,5: 1, который останавливается при 3000 об/мин, будет производить 677,9 Н/м. крутящего момента в случае полного ускорения дроссельной заслонки. При этом учитывается связь с двигателем, производящим 271 Н/м крутящего момента при 3000 об/мин.
Однако, если тот же двигатель производит 406,7 Н/м крутящего момента при 4000 об/мин, лучшим видится применение гидротрансформатора, который стопорится на 4000 об/мин только с коэффициентом умножения крутящего момента 2,0: 1. То есть:
406,7 х 2,0 = 813,4 Н/м при начальном ускорении. Конечно, лучшим видится соотношение 2,5: 1 при 4000 об/мин для этого примера (при условии, что такая комбинация позволяет подвеске работать, а шинам не вращаются). Это лишь краткий обзор реальных сценариев, которых множество.
Лопастный (центробежный насос) гидротрансформатора
Лопастный насос - это внешняя половина гидротрансформатора на стороне трансмиссии в области линии стыка. Внутри рабочего колеса насоса находится ряд продольных рёбер, которыми жидкость направляется в турбину.
Размер гидротрансформатора (и насоса), а также количество и форма рёбер рабочего колеса влияют на характеристики гидротрансформатора.
Если целью является длительный срок службы гидротрансформатора, крайне важным моментом видится надёжное исполнение именно рёбер насоса рабочего колеса, а не нагрузка на корпус.
Скорость вращения (вала двигателя) на холостом ходу
Скорость вращения - число оборотов конкретного гидротрансформатора (рабочего колеса), необходимая для преодоления определённой нагрузки с последующим началом движения турбины.
Когда речь идёт о том, «насколько сильное торможение можно получить от конкретного гидротрансформатора», имеется в виду: насколько быстрым требуется вращение гидротрансформатора для генерации достаточной силы жидкости на турбине.
Эта сила необходима для преодоления инерции покоя автомобиля при широко открытой дроссельной заслонке. Нагрузка возникает от двух точек:
- От крутящего момента, передаваемого гидротрансформатору двигателем через коленчатый вал. Эта нагрузка изменяется в зависимости от числа оборотов в минуту. То есть зависит от кривой крутящего момента, и напрямую от содержимого атмосферы, топлива и состояния двигателя.
- От инерции - сопротивления автомобиля ускорению, которое создаёт нагрузку на гидротрансформатор через трансмиссию. Этот момент можно представить сопротивлением вращению трансмиссии, когда транспортное средство находится в состоянии покоя. На трансмиссию влияют вес автомобиля, величина снижения передачи и размер шины (способность шины удерживаться на земле) и жёсткость шасси.
Сопротивление автомобиля движению в состоянии покоя
Применительно к сопротивлению движению автомобиля, находящегося в состоянии покоя, на скорость «сваливания» гидротрансформатора и многие другие характеристики, также влияет сопротивление автомобиля ускорению относительно скорости ускорения. Это сопротивление во многом обусловлено:
- частотой вращения, наблюдаемой сразу после начала движения автомобиля;
- величиной падения частоты вращения, наблюдаемой при переключении передач;
- величиной проскальзывания в гидротрансформаторе (частота вращения турбины относительно частоты вращения насоса крыльчатки).
Сопротивление ускорению влияющее на гидротрансформатор, часто рассматривается больше теоретически, чем фактически, с использованием десятка переменных параметров, влияющих на обороты и проскальзывание.
Главное, что следует помнить о скорости останова гидротрансформатора: каждое конкретное устройство не предусматривает «заводской предустановки» срыва скорости. Каждая уникальная конструкция производит определенный диапазон скоростей срыва в зависимости от величины нагрузки.
Эта нагрузка зависит как от крутящего момента, создаваемого двигателем, так и от сопротивления автомобиля движению из покоя. Чем выше эта комбинированная нагрузка, тем выше «сваливание» конкретного гидротрансформатора.
И наоборот, чем ниже нагрузка, тем ниже скорость срыва. Естественно, если двигатель работает с не полностью открытой дроссельной заслонкой, не стоит ожидать высокой скорости срыва, как при широко открытой дроссельной заслонке.
Диапазон кривой крутящего момента
Еще один момент относительно крутящего момента двигателя заключается в том, что существует «соответствующий диапазон» кривой крутящего момента двигателя для начальной скорости срыва (см. график выше).
Это означает, что если конкретный гидротрансформатор имеет конструкцию, способную обеспечивать скорость срыва в диапазоне 2000 - 2600 об/мин, это и есть соответствующий диапазон кривой крутящего момента двигателя.
Другими словами: только характеристики крутящего момента двигателя в этом диапазоне влияют на величину скорости срыва, фактически наблюдаемую.
Как правильно выбрать гидротрансформатор?
Приобретение устройства с высокими эксплуатационными характеристиками обычно сопровождается специфическими «потребностями», способными улучшить характеристики автомобиля. Потребности, в данном случае, указывают на то, что потенциальному покупателю гидротрансформатора крайне желательно, чтобы личный автомобиль:
- двигался быстрее,
- работал качественнее,
- не нагружался на холостом ходу,
- легко стартовал с места стоянки,
- не «чирикал» шинами в момент переключениях передач,
- обеспечивал тягу на крутом подъёме.
И по сути, потенциальный покупатель системы вполне может получить частично или всё из того, что перечислено в списке выше.
Преобразователи крутящего момента сами по себе не функционируют. Гидротрансформатор является неотъемлемой частью общей комбинации автомобиля. Многие комбинации и применения автомобилей очень схожи. Поэтому может показаться очевидным, каков наилучший выбор гидротрансформатора.
Обычно целесообразно взглянуть на предполагаемое применение, чтобы выбрать лучший гидротрансформатор для конкретного применения. Автосервисы (профессиональные) обычно проводят сбор соответствующей информации.
Технические серьёзные продавцы также рассматривают конкретные клиентские приложения и рекомендуют правильные гидротрансформаторы. Без надлежащей помощи по выбору или за неимением руководства, покупателю достаточно сложно получить продукт, соответствующий потребностям или ожиданиям.
Чрезмерно низкий момент останова гидротрансформатора явно не пойдет на пользу покупателю. Если применение требует скорости срыва, по крайней мере, 3000 об / мин, а приобретается преобразователь под диапазон скорости срыва 2000 - 2500 об / мин, трудно ожидать скорости срыва даже в 2000 об/мин.
