07:31
Устройство и принцип работы гидротрансформатора.

По мере развития технологии конструкция усложнялась и модернизировалась. В настоящее время трансформатор на автоматической коробкой передач выполняет функции сцепления. То есть во время приключений передач данный элемент размыкает связь коробки с двигателем. Сразу же после включения повышающей или понижающей передачи гидротрансформатор берет на себя часть крутящего момента, что позволяет обеспечить максимально плавное переключение ступеней.

Первый гидротрансформатор появился большее ста лет назад. Претерпев множество модификаций и доработок, этот эффективный способ плавной передачи крутящего момента сегодня применяется во многих сферах машиностроения, и автомобильная промышленность не стала исключением. Управлять автомобилем стало намного легче и комфортнее, так как теперь нет необходимости пользоваться педалью сцепления. Устройство и принцип работы гидротрансформатора, как и все гениальное, очень просты.

История появления

Впервые принцип передачи крутящего момента посредством рециркуляции жидкости между двумя лопастными колесами без жесткой связи был запатентован немецким инженером Германом Феттингером в 1905 году. Устройства, работающие на основе данного принципа, получили название гидромуфта. В то время развитие судостроения требовало от конструкторов найти способ постепенной передачи крутящего момента от парового двигателя к огромным судовым винтам, находящимся в воде. При жесткой связи вода тормозила резкий ход лопастей при запуске, создавая чрезмерную обратную нагрузку на двигатель, валы и их соединения.

Впоследствии модернизированные гидромуфты стали использоваться на лондонских автобусах и первых дизельных локомотивах в целях обеспечить их плавное трогание с места. А еще позже гидромуфты облегчили жизнь и водителям автомобилей. Первый серийный автомобиль с гидротрансформатором, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, сошел с конвейера завода General Motors в 1939 году.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора

Устройство, описание и принцип работы гидротрансформатора

Гидротрансформатор представляет собой закрытую камеру тороидальной формы, внутри которой вплотную друг к другу соосно размещены насосное, реакторное и турбинное лопастные колеса. Внутренний объем гидротрансформатора заполнен циркулирующей по кругу, от одного колеса к другому, жидкостью для автоматических трансмиссий. Насосное колесо выполнено в корпусе гидротрансформатора и жестко соединено с коленчатым валом, т.е. вращается с оборотами двигателя. Турбинное колесо жестко связано с первичным валом автоматической коробки передач.

Между ними находится реакторное колесо, или статор. Реактор установлен на муфте свободного хода, которая позволяет ему вращаться только в одном направлении. Лопасти реактора имеют особую геометрию, благодаря которой поток жидкости, возвращаемый с турбинного колеса на насосное, изменяет свое направление, тем самым увеличивая крутящий момент на насосном колесе. Этим различаются гидротрансформатор и гидромуфта. В последней реактор отсутствует, и соответственно крутящий момент не увеличивается.

Как работает гидротрансформатор

Принцип работы гидротрансформатора основан на передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии посредством рециркулирующего потока жидкости, без жесткой связи. Ведущее насосное колесо, соединенное с вращающимся коленчатым валом двигателя, создает поток жидкости, который попадает на лопасти расположенного напротив турбинного колеса. Под воздействием жидкости оно приходит в движение и передает крутящий момент на первичный вал трансмиссии. С повышением оборотов двигателя увеличивается скорость вращения насосного колеса, что приводит к нарастанию силы потока жидкости, увлекающей за собой турбинное колесо. Кроме того, жидкость, возвращаясь через лопасти реактора, получает дополнительное ускорение. Поток жидкости трансформируется в зависимости от скорости вращения насосного колеса. В момент выравнивания скоростей турбинного и насосного колес реактор препятствует свободной циркуляции жидкости и начинает вращаться благодаря установленной муфте свободного хода. Все три колеса вращаются вместе, и система начинает работать в режиме гидромуфты, не увеличивая крутящий момент. При увеличении нагрузки на выходном валу скорость турбинного колеса замедляется относительно насосного, реактор блокируется и снова начинает трансформировать поток жидкости.

Преимущества

  • Плавность движения и троганья с места.
  • Снижение вибраций и нагрузок на трансмиссию от неравномерности работы двигателя.
  • Возможность увеличения крутящего момента двигателя.
  • Отсутствие необходимости обслуживания (замены элементов и т.д.).

Недостатки

  • Низкий КПД (по причине отсутствия гидравлических потерь и жесткой связи с двигателем).
  • Плохая динамика автомобиля, связанная с затратами мощности и времени на раскручивание потока жидкости.
  • Высокая стоимость.

Режим блокировки

Блокировка гидротрансформатора АКПП

Для того, чтобы справиться с основными недостатками гидротраснформатора (низкий КПД и плохая динамика автомобиля), был разработан механизм блокировки. Принцип его работы схож с классическим сцеплением. Механизм состоит из блокировочной плиты, которая связана с турбинным колесом (а следовательно, с первичным валом КПП) через пружины демпфера крутильных колебаний. Плита на своей поверхности имеет фрикционную накладку. По команде блока управления трансмиссией, плита прижимается накладкой к внутренней поверхности корпуса гидротрансформатора при помощи давления жидкости. Крутящий момент начинает передаваться напрямую от двигателя к коробке передач без участия жидкости. Таким образом достигается снижение потерь и более высокий КПД. Блокировка может быть включена на любой передаче.

Режим проскальзывания

Блокировка гидротрансформатора может также быть неполной и работать в так называемом «режиме проскальзывания». Блокировочная плита не полностью прижимается к рабочей поверхности, тем самым обеспечивается частичное проскальзывание фрикционной накладки. Крутящий момент предается одновременно через блокировочную плиту и циркулирующую жидкость. Благодаря применению данного режима у автомобиля значительно повышаются динамические качества, но при этом сохраняется плавность движения. Электроника обеспечивает включение муфты блокировки как можно раньше при разгоне, а выключение – максимально позже при понижении скорости.

Однако режим регулируемого проскальзывания имеет существенный недостаток, связанный с истиранием поверхностей фрикционов, которые к тому же подвергаются сильнейшим температурным воздействиям. Продукты износа попадают в масло, ухудшая его рабочие свойства. Режим проскальзывания позволяет сделать гидротрансформатор максимально эффективным, но при этом существенно сокращает срок его службы.

Признаки неисправности

Неисправности гидротрансформатора АКПП приводят к появлению вибраций и неприятных шумов в процессе езды автомобиля в городском режиме, то есть, на скорости около 60 км/ч. Причинами неисправности могут быть частично вышедшие из строя фрикционные пары, износ лопаток шестерен, разрушение уплотнительных сальников, выход из строя подшипников. Ремонт гидротрансформатора — достаточно дорогое удовольствие. Поэтому чтобы не доводить до такого «бублик» (гидротрансформатор получил такое название среди автолюбителей за свою круглую форму) коробки автомат, есть универсальный совет — регулярно меняйте жидкость ATF.

Симптомы выхода из строя гидротрансформатора условно можно разделить на три группы — поведенческие, звуковые, дополнительные. Разберем их по порядку.

Поведенческие симптомы выхода из строя гидротрансформатора АКПП

Существует ряд типовых признаков в поведении машины, явно указывающих на то, что гидротрансформатор неисправен. Так, к ним относится:

  • Небольшая пробуксовка автомобиля при старте. Особенно хорошо это чувствуется в автомобилях, которые трогаются со второй скорости (предусмотрено автопроизводителем). Так, при старте с места машина короткое время (около двух секунд) не реагирует на педаль акселератора, и очень слабо разгоняется. Однако по прошествии этого короткого времени все симптомы пропадают и автомобиль двигается в обычном режиме.
  • Вибрация в городском режиме езды. Зачастую при скорости движения около 60 км/ч ± 20 км/ч.
  • Вибрация автомобиля при нагрузке. В частности, при езде в гору, буксировке тяжелого прицепа или просто при перевозке тяжелого груза. В таких режимах на коробку передач, и в том числе на гидротрансформатор, оказывается значительная нагрузка.
  • Рывки автомобиля с АКПП при равномерном движении или при торможении двигателем. Зачастую рывки сопровождаются ситуациями, когда двигатель попросту глохнет в движении и/или при переключении передач. Зачастую подобные симптомы указывают на то, что вышла из строя электроника, управляющая гидротрансформатором. В таких аварийных случаях автоматика может попросту заблокировать «бублик».

Поломки гидротрансформатора по своим признакам очень похожи с поломками других элементов автоматической трансмиссии. Поэтому необходимо выполнять дополнительную диагностику.

Звуковые симптомы

Симптомы выхода из строя гидротрансформатора АКПП можно определить и на слух. Выражается это в следующих признаках:

  • Шум гидротрансформатора при переключении скоростей. После того как двигатель набирает обороты, и соответственно, увеличивается скорость, указанный шум пропадает.
  • В более редких случаях вой гидротрансформатора будет слышен при движении машины на указанной скорости около 60 км/ч. Зачастую указанный вой сопровождается вибрацией.

Шум исходит из коробки-автомата, поэтому водителю на слух порой сложно определить, что гудит именно гидротрансформатор. Поэтому при появлении посторонних шумов, исходящих из системы трансмиссии желательно выполнить дополнительную диагностику, поскольку посторонние шумы всегда указывают на какие-либо, даже незначительные, неисправности.

Дополнительные признаки

Существует и ряд дополнительных признаков, указывающих на то, что гидротрансформатор умирает. Среди них:

  • Неприятный горелый запах, исходящий из коробки передач. Он явно указывает на то, что системы трансмиссии перегревается, в ней недостаточно смазки и ее элементы, в частности, гидротрансформатор работает в критическом режиме. Зачастую при этом «бублик» частично выходит из строя. Это очень опасный признак и диагностику необходимо выполнить как можно быстрее.
  • Обороты двигателя не подымаются выше определенного значения. Например, выше 2000 оборотов в минуту. Эта мера предусматривается управляющей электроникой принудительно в качестве защиты узла.
  • Машина перестает ехать. Это самый худший случай, указывающий на то, что гидротрансформатор или его управляющая электроника полностью умерла. В данном случае необходимо выполнить дополнительную диагностику, поскольку причиной данной поломки может быть и другие неисправности.

При возникновении одного или нескольких признаков частичного выхода гидротрансформатора из строя необходимо как можно быстрее диагностировать поломку. И если ремонт «бублика» обойдется в более-менее приемлемую сумму, то использование неисправного гидротрансформатора может привести к поломке более дорогостоящих элементов трансмиссии вплоть до всей АКПП.

Причины неисправности

Гидротрансформатор — устройство не очень сложное, однако в процессе эксплуатации автоматической трансмиссии он изнашивается и постепенно выходит из строя. Перечислим, какие именно системы могут поломаться, и по каким причинам.

Фрикционные пары

Внутри гидротрансформатора есть так называемая блокировка, которая, по сути является элементом автоматического сцепления. Механически работает она схоже с классическим сцеплением МКПП. Соответственно, имеет место износ фрикционных дисков, их отдельных пар, либо всего комплекта. Кроме этого, элементы износа фрикционных дисков (металлическая пыль) загрязняют трансмиссионную жидкость, из-за чего могут забиться каналы, по которым проходит жидкость. Из-за этого падает давление в системе, а также страдают другие элементы автоматической трансмиссии — гидроблок, радиатор охлаждения и прочие.

Лопатки лопастей

Металлические лопатки под воздействием высоких температур и наличия в трансмиссионной жидкости абразива также со временем изнашиваются, и добавляют в масло еще больше металлической пыли. Из-за этого снижается эффективность работы гидротрансформатора, снижается общее давление жидкости в системе трансмиссии, ну а из-за грязной жидкости растет перегрев системы, изнашивается гидроблок, увеличивается нагрузка на всю систему. В самых худших случаях возможна полная поломка одной или нескольких лопастей на крыльчатке.

Разрушение сальников

Под воздействием горячей и загрязненной жидкости АТФ увеличивается нагрузка на резиновые (пластмассовые) сальники-уплотнители. Из-за этого страдает герметичность системы, и возможна утечка трансмиссионной жидкости.

Блокировка гидротрансформаторов

На старых коробках-автомат блокировка (сцепление), у которых управление им было механическое, непосредственно блокировка срабатывала реже, только на высших передачах. Поэтому ресурс таких коробок был выше, а интервал по замене трансмиссионной жидкости — больше.

На современных же машинах блокировка срабатывает, то есть, гидротрансформатор блокируется на всех передачах, а специальный клапан регулирует силу его прижатия. Так, при плавном разгоне блокировка включается частично, а при резком — она включается практически сразу. Делается это для снижения потребления топлива, а также для увеличения динамических характеристик машины.

Одна другая сторона медали в данном случае заключается в том, что в таком режиме работы значительно возрастает износ закладок блокировки. В том числе быстро изнашивается (загрязняется) трансмиссионная жидкость, в ней появляется много мусора. С увеличением пробега плавность блокировки падает, а при разгоне или при обычной езде машина начнет немного дергаться. Соответственно, масло в АКПП нужно менять примерно на 60 тысячах километров пробега, поскольку в зону риска попадает уже вся система автоматической трансмиссии.

Износ подшипников

В частности, опорных и промежуточных, между турбиной и насосом. При этом обычно слышится хруст или свист, издаваемый непосредственно упомянутыми подшипниками. Особенно хрустящие звуки слышны при наборе скорости, однако при выходе машины на стабильную скорость и нагрузку звуки обычно пропадают, если подшипники не изношены до критического состояния.

Потеря свойств трансмиссионной жидкости

Если жидкость ATF находится в системе трансмиссии уже давно, то она чернеет, густеет, в ее составе появляется много мусора, в частности, металлической крошки. Из-за этого страдает и гидротрансформатор. Особенно критична ситуация, когда жидкость не только теряет свои свойства, но и падает ее общий уровень (количество в системе). В таком режиме гидротрансформатор будет работать в критическом режиме, при критических температурах, что значительно снижает его общий ресурс.

Обрыв соединения с валом АКПП

Это критическая поломка, которая, правда, случается крайне редко. Заключается она в том, что происходит механический обрыв шлицевого соединения турбинного колеса с валом коробки-автомат. В этом случае движение автомобиля в принципе невозможно, поскольку от двигателя на АКПП крутящий момент не передается. Ремонтные работы заключаются в замене вала, восстановлении шлицевого соединения либо же полной замене гидротрансформатора в критических случаях.

Поломка обгонной муфты

Внешним признаком поломки обгонной муфты АКПП будет ухудшение динамических характеристик машины, то есть, она будет хуже разгоняться. Однако без дополнительной диагностики невозможно точно установить, что виновата в этом именно обгонная муфта.

Как проверить гидротрансформатор АКПП

Существует несколько стандартных процедур, с помощью которых можно косвенно определить состояние гидротрансформатора автоматической трансмиссии. Полное истинное состояние можно определить лишь при демонтаже указанного узла и его детальной диагностике.

Проверка сканером

Первое, что нужно сделать чтобы определить неисправность гидротрансформатора — это просканировать автомобиль на наличие ошибок специальным диагностическим сканером. С его помощью можно получить коды ошибок, и в соответствии с ними уже предпринимать конкретные ремонтные действия. Такое сканирование поможет выявить ошибки не только гидротрансформатора, но и других систем автомобиля (при наличии ошибок). Это позволяет оценить состояние трансмиссии в целом, и ее отдельных деталей в частности.

Стоп-тест

Косвенную проверку можно сделать и без использования «умной» электроники. Например, в мануалах многих автомобилей можно встретить такой алгоритм как проверить работу гидротрансформатора:

  • проверку необходимо проводить на хорошо прогретом двигателе и трансмиссии, особенно, если тестирование выполняется зимой;
  • запустить двигатель и установить холостые обороты (около 800 оборотов в минуту);
  • включить ручной тормоз, чтобы зафиксировать машину на месте;
  • нажать до упора педаль тормоза;
  • включить на рычаге трансмиссии режим езды D;
  • выжать до упора вниз педаль акселератора;
  • на тахометре необходимо следить за показаниями оборотов, у различных машин максимальное значение должно быть приблизительно от 2000 до 2800 оборотов в минуту;
  • подождать 2…3 минуты на нейтральной скорости с тем, чтобы охладить коробку передач;
  • повторить аналогичную процедуру, но предварительно включив заднюю скорость.

По результатам показаний тахометра можно судить о состоянии гидротрансформатора. Для этого воспользуйтесь усредненными данными, приведенными далее:

  • если гидротрансформатор полностью исправен, то значение оборотов по тахометру на полном газе не будет превышать 1800 оборотов в минуту;
  • при среднем износе «бублика» соответствующее значение будет приблизительно равно 2000 оборотов в минуту;
  • если значение оборотов превышает 2000, то это говорит о значительном износе гидротрансформатора, и чем выше обороты — тем значительнее износ.

Обратите внимание, что точное значение оборотов у различных марок и моделей машин может отличаться, поэтому соответствующие значения необходимо уточнять дополнительно в технической документации к машине.

К сожалению, самостоятельная диагностика автовладельцем состояния гидротрансформатора ограничена. Поэтому при появлении описанных выше симптомов и выполнения стоп-теста рекомендуется обратиться за выполнением детальной диагностики в автосервис, где проверят снятый гидротрансформатор АКПП.

Ремонт гидротрансформатора

Покупка нового гидротрансформатора — достаточно дорогое удовольствие. Усложняется ситуация еще и тем, что зачастую на старые подержанные импортные автомобили достать подходящий «бублик» бывает непросто. Поэтому в большинстве случаев автовладельцы предпочитают ремонтировать гидротрансформаторы, тем более что этот узел вполне ремонтопригоден.

Цена самого простого ремонта начинается со значения около 4…5 тысяч российских рублей. Однако сюда нужно добавить стоимость демонтажа трансмиссии, выполнения дефектовки, а также цену новых заменяемых деталей. Как правило ремонт гидротрансформатора состоит из следующих работ:

  • Демонтаж и разрезание. Корпус гидротрансформатора в большинстве случаев запаивается. Соответственно, чтобы добраться до его внутренностей, необходимо разрезать корпус.
  • Промывка внутренних деталей. Для этого удаляется трансмиссионная жидкость и при помощи чистящих средств выполняется промывка лопастей, каналов и других деталей «бублика».
  • Дефектовка. Один из самых ответственных процессов. Во время его выполнения производится проверка всех внутренних деталей гидротрансформатора. При выявлении поврежденных внутренностей принимается решение об их замене или ремонте.
  • Замена частей. Как правило, при выполнении ремонтных работ все резиновые и пластмассовые уплотнения меняются на новые. Зачастую также меняются фрикционные накладки и гидроцилиндры. Естественно, что перечисленные запчасти нужно купить дополнительно.
  • После выполнения ремонта корпус вновь собирается и запаивается.
  • Выполняется балансировка гидротрансформатора. Она нужна для нормальной работы узла в дальнейшем.

При выполнении ремонта важен профессионализм его исполнителей. Дело в том, что гидротрансформатор работает с высокими оборотами и давлениями жидкости. Поэтому здесь очень важна точность настройки узла, поскольку малейшая несоосность или разбалансировка при значительных нагрузках может вновь вывести из строя гидротрансформатор и даже другие элементы автоматической трансмиссии, вплоть до самой АКПП.

Профилактика гидротрансформатора

Ремонт «бублика» может обойтись в достаточно «круглую» сумму денег, поэтому имеет смысл задуматься о том, что лучше в щадящем режиме использовать гидротрансформатор, чем допускать его частичный выход из строя. Тем более, что рекомендации по его щадящему использованию достаточно просты:

  • Меньше ездить на автомобиле с высокими оборотами коленчатого вала. В таком режиме гидротрансформатор работает в критическом режиме, что приводит к его значительному износу и сокращает общий ресурс.
  • Старайтесь не перегревать машину. Это касается как двигателя, так и трансмиссии. А перегрев может быть вызван двумя причинами — значительной нагрузкой на указанные узлы, а также плохой работой систем охлаждения. Под нагрузкой подразумевается частый перегруз автомобиля, езда в таком состоянии в гору, буксировка тяжелых прицепов и так далее. Что касается систем охлаждения, то они должны работать в нормальном режиме как у двигателя, так и у трансмиссии (радиатор коробки-автомата).
  • Регулярно менять трансмиссионную жидкость. Несмотря на все заверения автопроизводителей, что современные АКПП являются необслуживаемыми, все же в них необходимо менять жидкость ATF не реже 90 тысяч километров пробега, а лучше и чаще. Это не только продлит срок эксплуатации гидротрансформатора, но и общий ресурс коробки, избавит машину от рывков при движении, и как результат — дорогостоящих ремонтов.

Использование неисправного гидротрансформатора грозит постепенным выходом из строя других элементов автоматической трансмиссии. Поэтому при появлении малейших подозрений на неисправность «бублика» — необходимо как можно быстрее выполнить диагностику и соответствующие ремонтные работы.

Источники: akpphelp.ru, etlib.ru, techautoport.ru.

Марка: Другие | Просмотров: 939 | | Теги: описание, устройство, АКПП, признаки, гидротрансформатор, что заливать, Какие бывают, принцип работы, из чего состоит, Как работает, неисправности | Рейтинг: 5.0/1
Заметки: 0