Гидромуфта
.jpg)
Гидромуфта (тж: гидродинамическая муфта) — муфта для передачи вращения от ведущего вала и насосного колеса к ведомому турбинному колесу через трансмиссионное масло.
Отличием гидромуфты от любых прочих видов муфт является то, что в гидромуфте отсутствует жёсткая кинематическая связь между ведущим и ведомым валами.
В отличие от гидротрансформаторов у муфт нет «реактора», неподвижного колеса с лопатками для изменения направление потока масла и, соответственно, нет возможности изменить величину крутящего момента, гидромуфты не регулируют крутящий момент.[1]
Конструкция и принцип действия
Колесо, соединённое с ведущим валом, называется насосным колесом, а колесо, соединённое с ведомым валом, называется турбинным колесом. Фактически насосное колесо представляет собой лопастной насос, а турбинное — лопастной гидравлический двигатель. Оба эти колеса находятся в одном герметичном корпусе и максимально сближены друг с другом (но не соприкасаются), и жидкость при вращении насосного колеса попадает непосредственно на турбинное колесо, сообщая последнему вращающий момент. В отличие от гидротрансформатора, моменты на насосном и турбинном колёсах всегда практически одинаковы.
Коэффициентом трансформации гидромуфты называют отношение угловой скорости ведомого вала к угловой скорости ведущего вала:
[math]\displaystyle{ i = \frac{\omega_2}{\omega_1}, }[/math]
где [math]\displaystyle{ \omega_2, }[/math] — угловая скорость ведомого вала; [math]\displaystyle{ \omega_1 }[/math] — угловая скорость ведущего вала.
Также можно утверждать, что коэффициент трансформации равен отношению частоты вращения ведомого вала к частоте вращения ведущего вала.
Учитывая равенство моментов на ведущем и ведомом валах, можно записать, что КПД гидромуфты равен коэффициенту трансформации:
[math]\displaystyle{ \eta = \frac{N_2}{N_1} = \frac{M_2 * \omega_2}{M_1 * \omega_1} = \frac{\omega_2}{\omega_1} = i, }[/math]
где [math]\displaystyle{ N_2 }[/math] и [math]\displaystyle{ N_1 }[/math] — мощность, соответственно, на ведомом и ведущем валах; [math]\displaystyle{ M_2 }[/math] и [math]\displaystyle{ M_1 }[/math] — момент вращения на ведомом и ведущем валах.
Гидромуфты применяются в коробках передач автомобилей, некоторых тракторов, в авиации и других областях техники.
Перед механическими муфтами гидромуфты имеют те преимущества, что ограничивают максимальный передаваемый момент, и, таким образом, предохраняют приводной двигатель от перегрузок (что особенно важно при пуске двигателя), а также сглаживают пульсации момента.
Однако КПД гидравлической муфты ниже, чем КПД механической.
История
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, так как 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)[2], 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[3]. В 1930-х годах производились первые дизельные локомотивы, использовавшие гидромуфты[4].
В СССР первая гидравлическая муфта была создана в 1929 году.
См. также
- Муфта (механическое устройство)
- Фрикционная муфта
- Гидроподжимная муфта
- Гидродинамическая передача
- Гидротрансформатор
Примечания
- ↑ ГОСТ 19587-74 Передачи гидродинамические. Термины и определения. — С. 3. определение 1.6.
- ↑ Автоматические коробки передач (АКПП) — История (недоступная ссылка). Дата обращения: 27 января 2011. Архивировано 10 ноября 2014 года.
- ↑ Light and Heavy Vehicle Technology, Malcolm James Nunney, p 317 (Google Books link Архивная копия от 7 ноября 2017 на Wayback Machine)
- ↑ Illustrated Encyclopedia of World Railway Locomotives, Patrick Ransome-Wallis, p 64 (ISBN 0-486-41247-4, 9780486412474 Google Books link Архивная копия от 7 ноября 2017 на Wayback Machine)
Литература
- ГОСТ 19587-74. Передачи гидродинамические. Термины и определения. — Москва: ИПК Издательство стандартов, 1974. — 33 с.
- Лепешкин А. В., Михайлин А. А., Шейпак А. А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч.2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. / под ред. А. А. Шейпака. — М.: МГИУ, 2003. — 352 с.