Гидродинамические передачи, области применения, преимущества и недостатки

Гидроприводы подразделяются на два класса: гидродинамические и объемные.

Гидродинамическая передача (ГДП) – гидравлическая передача, состоящая из лопастных колес (насосного и турбинного) с общей рабочей полостью, в которой крутящий момент передается за счет изменения момента количества движения рабочей жидкости.

Насосное колесо разгоняет поток жидкости, который с силой ударяет по турбинному колесу. Затем через реактор (колесо с направляющими лопатками) жидкость возвращается к входу в насосное колесо. Таким образом, масло циркулирует по замкнутому кругу и обеспечивает передачу крутящего момента.

Гидродинамическая передача автоматически обеспечивает практически постоянную нагрузку на входе при переменной нагрузке на выходе. Это обеспечивается следующим образом:

– при возрастании сопротивления на выходе уменьшается скорость вращения выходного вала и, соответственно, турбины;

– чем больше разница между частотами вращения насосного и турбинного колеса, тем больше возрастает динамический напор жидкости от насосного колеса на турбину. Давление струи жидкости на стенку равно r´DV², где DV – разность скоростей потока и стенки;

– чем больше динамический напор жидкости на турбину, тем выше крутящий момент на турбине и, следовательно, на выходном валу.

Гидродинамические передачи бывают двух видов – гидродинамические муфты и гидротрансформаторы. Максимальный крутящий момент, передаваемый муфтой, не превышает момент на входе, а у гидротрансформатора может быть до 2.5 раз выше.

Главная область применения гидродинамических передач – автомобили. Практически обязательна их установка в качестве части коробки передач в грузовиках, автобусах, тяжелой военной техники. Часто их используют в автоматических коробках передач легковых машин, а также в приводах тепловозов и судов.

Достоинства гидродинамических передач:

– передача крутящего момента происходит без жесткой кинематической связи, поэтому минимизируются ударные и динамические нагрузки на привод,

– непрерывное и автоматическое изменение скорости движения и передаваемого момента в зависимости от нагрузки в диапазоне 1: 2,5,

Недостатки:

– низкий КПД (< 80%) и, соответственно, высокое выделение тепла,

– сложность реверсирования передачи,

– малый диапазон автоматического изменения крутящего момента гидропередачи,

– высокая цена (~10% от стоимости автомобиля),

– высокая сложность и стоимость ремонта.