Тягово-скоростные свойства и топливная экономичность автомобиля с гидромеханической трансмиссией. Особенности гидродинамических передач, страница 2

6.2. Режимы работы и параметры гидродинамических передач

Режимы работы гидродинамической передачи определяются угловыми скоростями насосного ω_н и турбинного ω_т колес и крутящими моментами на этих колесах М_н н и М_т. Эти переменные являются фазовыми координатами ГП и характеризуют состояние ее двух основных колес и их взаимодействие с другими механизмами автомобиля. При ω_н=const значение ω_т может изменяться в широких пределах и быть как положительным, так и отрицательным, а в частном случае ω_т=0 - стоповый режим ГП. В связи с этим в качестве параметра кинематической характеристики ГП вместо передаточного числа используют передаточное отношение (величина, обратная передаточному числу):

i=ω_т/ω_н.                                                   (6.1)

Отношение моментов на турбинном и насосном колесах называют коэффициентом трансформации

.                            (6.2)

КПД гидродинамической передачи определяют по формуле

,                (6.3)

где N_н, N_т - мощности соответственно на насосном и турбинном колесах.

Относительные безразмерные величины i, К_т и η_гп являются параметрами ГП. Параметры К_т и η_гп          - скалярные положительные величины, поэтому в формулах (6.2 и 6.3) соотношения моментов и мощностей берутся по модулю. Передаточное отношение i - скалярная алгебраическая величина. Угловая скорость ω_н принимается положительной величиной, а ω_т может быть как положительной, так и отрицательной. Поэтому знак передаточного отношения i соответствует знаку ω_т.

Параметры ГП в отличие от параметров механических зубчатых передач (передаточного числа и КПД) - переменные величины, зависящие от передаточного отношения i.

Внешние воздействия на гидродинамическую передачу определяют скоростной и нагрузочный режимы ее работы. Скоростной режим характеризуется угловыми скоростями ω_н и ω_т, а нагрузочный – моментами М_н и М_т.

На рисунке 6.2 показана схема нагружения элементов гидродинамической передачи. Насосное колесо создает нагрузку на двигатель, которая определяется моментом на валу насосного колеса М_н. Нагрузку на турбину ГП создает суммарное сопротивление движению автомобиля. На рисунке 6.2 это сопротивление отображено приведенным к валу турбины моментом М_с.

Рисунок 6.2 - Схема нагружения гидродинамической передачи

Для установившегося движения автомобиля уравнение равновесного режима ГП имеет вид

                             (6.4)

где  - вектор момента на колесе реактора.

Зависимости моментов М_н, М_т и М_р от i показаны на рисунке 6.3. Момент на насосном колесе М_н принят постоянным и отрицательным, а момент на турбине М_т положительным в соответствии со схемой (рис. 6.2). При 0<i<i_м момент М_р отрицателен, а МТ по абсолютной величине больше момента М_н. Если i>i_м, то момент реактора М_р меняет знак на противоположный, а момент на турбине М_т оказывается меньше М_н и стремится к нулю. При этом резко падает КПД η_гт, что обусловлено возрастанием потерь на гидравлический удар струи жидкости, входящей на лопатки неподвижного реактора из-за несовпадения угла их наклона с углом входа струи. Если на этом режиме отключить реактор, предоставив ему возможность свободно вращаться в потоке, то ГТ будет работать как ГM и КПД его значительно повысится (штриховая линия). Для этого реактор устанавливают на муфте свободного хода, которая при М_р<0 заклинена (ω_р=0), а при М_р>0 реактор освобождается и ГТ переходит на режим ГМ. Такой ГT называют комплексным. Если реактор постоянно неподвижен, ГT называют простым, а его характеристика η_гт на рисунке 6.3 показана сплошной линией.

Рисунок 6.3 - Внешняя характеристика гидродинамической передачи

В зависимости от дорожных условии и взаимодействия с двигателем различают несколько режимов работы ГП. Символическое их изображение представлено на рисунке 6.4. Режимы определяются сопоставлением знаков моментов на колесах ГП и угловых скоростей их вращения, а также знаками мощностей на этих колесах.