– легко управляемые, удобные и практичные транспортные средства для перевозки (перемещения) на санях (волокушах) или лыжах людей, а так же грузов по занесенным снегом тропинкам в лесу, по полям, замерзшим рекам и озерам. Обычно они используются не только для развлечения и зимних гонок по пересеченной местности, но и для практически полезных дел – перевозки на санях или лыжах людей, а также грузов по снежному и ледяному покрову, в том числе глубокому, влажному и рыхлому.
На них можно эффективно работать и в распутицу, успешно продвигаясь даже по непролазной грязи. Они на практике подтвердили свою полезность охотникам, рыбакам, путешественникам и любителям зимнего отдыха на природе . Перед выходом в продажу эти устройства были испытаны в четырёхлетней работе в северных районах страны.
Разработчики мотобуксировщиков фактически заменили собачью упряжку более долговечным и неспособным заболеть или устать механизмом. За историческое сходство такую технику называют мотособаками, стальными лайками, миниснегоходами. Интересно, что Райда в переводе означает «оленья упряжка».
Принцип устройства таких мотобуксировщиков прост и доступен даже ребенку, а взрослый разберется с ним в два счета. Он базируется на работе двигателя внутреннего сгорания, установленного на специальную платформу. Вращение вала двигателя передается вариатором на ведущую звездочку, что приводит в движение гусеницу. На платформе стоит или сидит на стульчике водитель, к основе прикрепляются прочные износостойкие сани-волокуши из полиэтилена низкого давления, эффективного даже при -60 градусах. Особенности конструкции буксировщика и волокуши облегчают скольжение даже по сложной поверхности.
В отличие от автомобиля или , мотобуксировщики Райда не склонны к проскальзыванию и заносам. Они настолько компактны, что помещаются в багажник авто, имеют малый вес и маневренность, поэтому на них легко передвигаться по пересечённой местности, даже со сложным ландшафтом.
Мотобуксировщики Райда едут гораздо быстрее и легче лыжника, даже если тяжело нагружены. В отличие от саней, их можно использовать в любое время года, в любую погоду и где угодно. Они проще в плане ухода и мобильнее, чем объемные и неуклюжие снегоходы. Мотособаки Райда прочнее прочих аналогичных устройств благодаря применению в конструкции особых материалов, выдерживающих низкие температуры и механические воздействия.
Мотобуксировщики Райда оснащены хорошо зарекомендовавшим себя 4-хтактным 1-цилиндровым двигателем воздушного охлаждения "Briggs & Stratton" мощностью 4,5 л.с., развивающий скорость до 20 км/ч. Такая техника способна увезти водителя и 2 человек либо 400 кг груза. В грузовом отсеке можно перевозить снаряжение, топливо, инструменты и другие вещи весом до 40 кг.
Техника отличается усиленной ходовой частью и измененной конструкцией натяжного механизма гусеницы. Ведущий вал и опорные катки мотобуксировщика установлены на 205 подшипниках, а не обычных 204. Опорные катки ходовой части изготовлены из пластика с полиуретановым ободом, а штанги сделаны из гибкой трубы прямоугольного сечения, а не круглого.
Мотобуксировщики Райда не нуждаются в регистрации, не облагаются транспортным налогом и управлять ими может даже подросток. Не требуется ставить их на учет и получать специальное водительское удостоверение. Они универсальнее и практичнее мопеда, интереснее и удобнее в управлении, чем снегоход, причем не занимает место для хранения. Мотособаки Райда имеют привлекательную цену, износостойки, долговечны и поддаются ремонту . Более того – так как в конструкцию мотобуксировщика заложен принцип трансформера , то он не только ремонтопригоден, но и предоставляет возможность улучшения модернизации в зависимости от своих нужд.

В автомобилях УАЗ привод вентилятора охлаждения реализован с помощью гидромуфты (или вязкостной муфты), которая автоматически включает и выключает вентилятор при изменении температуры двигателя. О гидромуфте УАЗ, ее устройстве, принципах работы, особенностях эксплуатации и обслуживания читайте в этой статье.

Устройство системы охлаждения автомобилей УАЗ

Все двигатели, используемые на автомобилях Ульяновского автозавода, оборудуются классической жидкостной водяной системой охлаждения. Система разделена на два контура — малый и большой. В большой контур входит водяная рубашка в блоке и ГБЦ, радиатор отопителя и радиатор охлаждения двигателя, термостат и система патрубков, в малый — все, кроме радиатора охлаждения. Разделяются контуры термостатом, который в зависимости от температуры охлаждающей жидкости либо открывает, либо закрывает вход в радиатор.

Однако система охлаждения УАЗовских моторов имеет и некоторые особенности. Например, перед радиатором (за радиаторной решеткой) устанавливаются жалюзи, которые позволяют водителю регулировать поток проходящего через радиатор воздуха. Жалюзи управляются из кабины с помощью специальной рукоятки, они позволяют в довольно широких пределах регулировать температуру двигателя в зависимости от температуры наружного воздуха.

Также в двигателях УМЗ и ЗМЗ, устанавливаемых на УАЗы, используются три основных типа привода вентилятора охлаждения:

Постоянный привод;
. Привод через гидромуфту (также она известна как вязкостная муфта и вискомуфта);
. Привод через электромагнитную муфту.

Двигатели с постоянным приводом вентилятора давно не выпускаются, такая система использовалась на ранних модификациях УАЗ-31512 (УАЗ-469Б) и некоторых других моделях. Однако уже в XX веке старые двигатели ЗМЗ-402 и УМЗ-417 стали оснащаться вискомуфтой, и сегодня практически все двигатели, устанавливаемые на УАЗы, имеют именно гидромуфту привода вентилятора . Определенное распространение получили моторы с электромагнитной муфтой, хотя они еще не приобрели такой популярности, как гидромуфта. Также на УАЗах ограниченно используется электрический привод вентилятора (от электромотора), однако это чаще всего кустарное решение.

Вязкостная муфта играет важную роль в системе охлаждения мотора, поэтому рассмотрим эту деталь более подробно.

Назначение и роль гидромуфты привода вентилятора в системе охлаждения

Вязкостная муфта — простое и надежное решение, которое значительно упрощает конструкцию привода вентилятора, позволяя отказаться от многих деталей. Вискомуфта — это один компактный блок, через который крыльчатка вентилятора связана со шкивом водяного насоса, этот блок не требует каких-либо электрических подключений или соединения с управляющими элементами, и работает автономно от других деталей двигателя.

Гидромуфта выполняет одну функцию — изменение скорости вращения крыльчатки вентилятора охлаждения в зависимости от температуры двигателя. Это достигается тем, что при нагреве муфта увеличивает передачу крутящего момента от помпы на крыльчатку вентилятора, а при охлаждении — уменьшает поток крутящего момент. Причем изменение скорости вращения вентилятора производится плавно, бесступенчато, мгновенного включения и выключения вентилятора с вискомуфтой никогда не происходит.

Вязкостная муфта с помощью фланца устанавливается непосредственно на шкив привода водяного насоса, а на корпус муфты крепится крыльчатка вентилятора. Поэтому вискомуфта всегда вращается вместе со шкивом помпы, независимо от текущей температуры двигателя.

Гидромуфта имеет ряд преимуществ перед другими типами привода вентилятора, которые особенно важны для автомобилей повышенной проходимости, эксплуатируемых в сложных условиях. Например, применение вискомуфты снижает к минимуму роль жалюзи перед радиатором охлаждения, хотя в УАЗах с постоянным приводом вентилятора водителю постоянно приходится управлять жалюзи.

Также в двигателях с гидромуфтой нет необходимости отключать вентилятор или снимать ремень при преодолении бродов — при заезде в воду вискомуфта охлаждается и отключает вентилятор. Также вентилятор прекращает вращаться за счет возросшего сопротивления среды, но если в случае прямого привода или электрического привода принудительное торможение крыльчатки вентилятора чревато износом ремня и поломками, то для вискомуфты это совершенно не опасно.

Наконец, вискомуфта просто упрощает весь привод вентилятора, снижает расход топлива и несколько уменьшает шумность мотора (особенно на холостых оборотах).

Устройство гидромуфты (вязкостной муфты) привода вентилятора УАЗ

В автомобилях УАЗ используются вязкостные муфты с двухступенчатой системой управления. Такие муфты имеют несколько более сложное устройство, чем однокамерные вискомуты ранних выпусков, однако они обеспечивают лучшую работу вентилятора и предотвращают некоторые негативные эффекты. Муфты различных моделей имеют принципиально одинаковое устройство, отличаясь только некоторыми деталями. Поэтому рассмотрим здесь общее устройство вискомуфты автомобилей УАЗ.

Основу муфты составляют две детали: корпус и расположенный внутри него ротор. Установка ротора внутри корпуса производится через подшипники на валу ротора, сам вал переходит во фланец, с помощью которого фискомуфта монтируется на шкиве водяного насоса. Ротор делит внутреннее пространство корпуса на две полости, которые, в свою очередь, специальными пластинами (промежуточными шайбами, они жестко соединены с корпусом) также делятся на две камеры. В итоге внутри муфты образуется четыре полости: две рабочие камеры, расположенные по обе стороны ротора, и два резервуара, расположенные с обратных сторон от пластин.

Со стороны рабочих камер на роторе и шайбах выполнены кольцевые ребра, которые многократно увеличивают площадь поверхности камер и повышают эффективность работы муфты. В сущности, рабочие камеры — это «лабиринты» полостей, в которых циркулирует рабочая жидкость. Такое решение позволяет отказаться от использования пакета фрикционных дисков и упростить конструкцию вискомуфты.

В передней шайбе выполнено четыре впускных канала, расположенных с противоположных сторон. Один канал с каждой стороны связан с передней рабочей камерой, второй — с задней рабочей камерой. Причем для подачи жидкости в заднюю рабочую камеру в роторе выполнены окна. В корпусе муфты либо между передней пластиной и корпусом выполнены перепускные (возвратные) каналы, обеспечивающие подачу жидкости из рабочих камер в передний резервуар.

Впускные каналы закрыты широкой биметаллической пластиной, которая прижата к передней шайбе. Через центр передней стенки корпуса муфты пропущен штифт, который удерживает биметаллическую пластину, а с внешней стороны соединен со спиральной биметаллической пружиной. Биметаллическая пружина через штифт жестко связана с биметаллической пластиной, при этом пластина вместе со штифтом может поворачиваться на некоторый угол, открывая или закрывая впускные каналы.

Однако при повороте биметаллической пластины открывается только один из впускных каналов, открытие второго канала происходит при более высокой температуре вследствие изгиба биметаллической пластины. Таким образом, впускные каналы и биметаллическая пластина образуют систему клапанов, которые открываются и закрываются в зависимости от температуры муфты.

На торце ротора выполнены косые зубья (зубчатый венец), которые играют роль насоса для перекачки рабочей жидкости из рабочих камер в передний резервуар.

Корпус муфты обычно изготавливается из алюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью. С внешней стороны корпус имеет оребрение, увеличивающее площадь поверхности муфты. Оба эти решения направлены на снижение тепловой инерционности вискомуфты — благодаря теплопроводному материалу и развитой системе ребер муфта быстрее нагревается и остывает, обеспечивая изменение скорости вращения вентилятора с минимальным запаздыванием за изменением температуры двигателя.

В передней части корпуса муфты предусмотрены шпильки для монтажа крыльчатки, также шпильки закрывают отверстия, через которые в полость гидромуфты заливается рабочая жидкость. В продаже также есть вискомуфты в сборе с крыльчаткой. Иногда имеет смысл покупать именно такую муфту, так как сегодня в УАЗах чаще используются пластиковые вентиляторы, а их срок службы заметно ниже, чем у металлических вентиляторов старой конструкции.

Принцип работы вискомуфты

Работа вязкостной муфты построена на простых принципах, один из которых заложен в ее названии: передача крутящего момента от ротора корпусу обеспечивается за счет вязкости рабочей жидкости. А управление муфтой обеспечивается двумя чувствительными элементами — биметаллической спиральной пружиной и биметаллической пластиной. При изменении температуры биметаллическая пружина раскручивается и скручивается, обеспечивая поворот закрепленной на штифте биметаллической пластины. В свою очередь, биметаллическая пластина при изменении температуры изгибается или выпрямляется, открывая и закрывая каналы.

Когда двигатель холодный (сразу после запуска), вискомуфта имеет низкую температуру, пружина имеет минимальную длину, биметаллическая пластина прижата к делительной пластине, и впускные каналы закрыты. При этом ротор муфты свободно вращается, и за счет центробежных сил и зубьев на торце удерживает рабочую жидкость в резервуаре. Таким образом, рабочие камеры остаются пустыми, и крутящий момент от ротора на корпус не передается. Хотя и в этом случае вентилятор вращается с невысокой скоростью, так как существует некоторое трение в подшипниках.

При нагреве двигателя за счет продуваемого через радиатор набегающего потока воздуха нагревается и муфта. При нагреве биметаллическая пружина раскручивается и поворачивает биметаллическую пластину, которая сдвигается и открывает один впускной канал — рабочая жидкость поступает в переднюю рабочую камеру. За счет вязкости жидкости между ротором и пластиной возникает «вязкое трение», крутящий момент частично передается от ротора на корпус, и вентилятор начинает вращаться. Скорость вращения вентилятора зависит от нагрева двигателя, так как чем сильнее нагрета вискомуфта, тем больше открывается впускной канал, и тем больше жидкости поступает в рабочую камеру.

При значительном нагреве двигателя происходит изгибание биметаллической пластины, в результате чего открывается второй впускной канал, через него рабочая жидкость поступает во вторую рабочую камеру, силы трения между ротором и делительными пластинами возрастают, и крутящий момент с минимальными потерями передается на крыльчатку вентилятора. При максимальном открытии впускных каналов вентилятор вращается примерно с той же частотой, что и шкив водяного насоса.

При охлаждении двигателя происходят обратные процессы: сначала в исходное положение возвращается биметаллическая пластина, закрывая один впускной канал, а затем пластина поворачивается и закрывает второй канал.

После полной остановки двигателя рабочая жидкость стекает в нижнюю часть резервуаров и рабочих камер, что является определенной проблемой: при последующем пуске мотора рабочая жидкость не сможет сразу покинуть рабочие камеры, вентилятор начнет вращаться, что будет мешать нормальному прогреву мотора. Эту проблему решает наличие заднего резервуара большого объема, который расположен чуть ниже уровня рабочих камер. При остановке двигателя рабочая жидкость стекает в этот резервуар и практически не занимает объем рабочих камер, поэтому при последующем пуске двигателя вентилятор будет вращаться с незначительной скоростью, не мешая прогреву.

В качестве рабочей жидкости сегодня используются специальные составы на силиконовой основе. Такие составы обладают интересным эффектом (который называется дилатантным) — их вязкость резко возрастает при высокой скорости деформации сдвига. То есть, находясь в резервуаре, такая жидкость ведет себя, как обычная смазка, но стоит ей попасть в рабочую камеру между движущимися пластинами, как ее вязкость увеличивается. Именно это свойство дилатантных жидкостей и сделало возможным само существование вязкостных муфт.

Конкретно в гидромуфтах отечественных и большинства иностранных автомобилей используется специальная полиметилсилоксановая жидкость ПМС–10000 (ТУ 6–02–737–78). Эта жидкость продается, поэтому существует возможность проводить самостоятельный ремонт и обслуживание вискомуфт.

Таким образом, вязкостная муфта работает в автоматическом режиме, обеспечивая изменение скорости вращения вентилятора в зависимости от изменения температуры двигателя, не прибегая к сложным датчикам, не затрачивая электроэнергию, и не требуя вмешательства водителя. Это очень удобно и эффективно, что и обусловило широкое распространение вискомуфт на автомобилях УАЗ.

Особенности работы и обслуживание гидромуфты привода вентилятора УАЗ

Вязкостная муфта в процессе эксплуатации не нуждается в каком-то специальном техническом обслуживании, и обычно без проблем функционирует до выработки ресурса. Однако для обеспечения лучшего качества работы вискомуфты необходимо следить за чистотой ее поверхности — следует удалять с ее поверхности загрязнения и масляные потеки, которые могут препятствовать нормальному нагреву. Грязная муфта будет работать с запозданием или вовсе не прогреваться до нужной температуры, а значит, управление вентилятором будет происходить некорректно.

Возможны ситуации, когда муфта без каких-либо видимых причин перестает работать, в этом случае ее можно попытаться отремонтировать. Для этого необходимо выполнить несколько простых действий:

1. Снять муфту;
2. Демонтировать с муфты крыльчатку;
3. Выкрутить две шпильки крепления крыльчатки, через отверстие одной из шпилек вылить рабочую жидкость;
4. Залить в муфту бензин и тщательно промыть;
5. Вылить бензин, обязательно просушить до полного удаления бензина;
6. Залить в муфту новый состав ПМС-10000 (для разных муфт разное количество, но обычно это 40 грамм);
7. Собрать и установить муфту на место.

Гидравлическая муфта – это закрытое устройство автоматической и полуавтоматической коробки передач. Это устройство применяется для передачи крутящего момента от ведущего вала мотора к АКПП. В нем между ведомым и ведущим валами отсутствует жесткая связь, из-за этого вращение передается от одной оси к другой мягко и равномерно, без толчков и рывков.

История появления гидромуфты

Появление гидромуфты связано с особенностями развития судостроения в конце 19 века. Во время возникновения на кораблях морского флота паровых машин появилась потребность в новом вспомогательном устройстве, которое могло бы мягко передавать от парового двигателя к огромному и тяжеловесному гребному винту, находящемуся в воде. Таким механизмом стала гидравлическая муфта, которую предложил в 1905 году инженер и изобретатель из Германии Герман Феттингер. Спустя некоторое время это устройство начали устанавливать в автобусы, а потом на дизельные локомотивы и автомобили, чтобы обеспечить им более плавное начало движения.

Как работает и из чего состоит гидравлическая муфта

Гидромуфта вентилятора находится в середине вентилятора. Гидравлическая муфта состоит из 3 основных элементов:

Картер

Ведущее (насосное) колесо

Ведомое (турбинное) колесо

Ведущее и ведомое колесо обладают одинаковой конструкцией и чаще всего схожи по форме. Разрез обоих колес имеет форму полуокружности, составляя в собранном виде круг с маленьким зазором по центру. Внутри желоба колес есть поперечные лопатки: в насосном колесе – направляющие, в турбинном – турбинные. Колеса находятся друг напротив друга с очень маленьким зазором. Внутреннюю полость картера гидравлической муфты наполняет масло.

Гидравлическая муфта является очень простым компонентом гидромеханической трансмиссии. Крутящий момент и на ведущем, и на ведомом валу гидравлической муфты одинаков, а это значит, что гидравлическая муфта не изменяет крутящего момента, передаваемого через нее с вала мотора на коробку передач.

Насаженное на вал мотора аналогично ведущему диску сцепления ведущее колесо крутится внутри герметичного картера гидравлической муфты, тем самым приводя направляющими лопатками в движение масло, заполняющее гидравлическую муфту. Вязкое масло поступает на турбинные лопатки турбинного колеса, передавая им кинетическую энергию ведущего колеса, в итоге турбинное колесо начинает вращаться.

Если обороты мотора увеличиваются, движение масла внутри гидравлической муфты усложняется. Бывает переносное и относительное движение. Переносное движение масла образуется при работе вращающихся лопаток ведущего колеса. А относительное образуется под воздействием центробежных сил – масло движется от центра ведущего колеса к его периферии.

Итак, сумма скорости движения масла, отбрасываемого лопатками ведущего колеса на турбинные лопатки турбинного колеса, равна векторной сумме скоростей этих двух движений. На деле это значит, что когда частота вращения насосного колеса увеличивается, то увеличиваются две составляющие суммарной скорости движения масла, но увеличивающаяся скорость относительного движения уменьшает коэффициент полезного действия гидравлической муфты, так как доля кинетической энергии лопаток ведущего колеса тратится на центробежное передвижение масла.

Какими достоинствами и недостатками можно охарактеризовать гидравлическую муфту

В настоящее время гидравлические муфты устанавливают на машины с поуавтоматическими коробками передач (например: грузовые машины, автобусы, реже на легковые). Основным плюсом гидравлической муфты считается возможность плавной перемены крутящего момента, переходящего на трансмиссию от мотора. Еще важной положительной стороной гидравлической муфты считается ограничение наибольшего передаваемого крутящего момента.

Другими словами, это устройство никогда не сможет передать очень большое вращение, которое может повредить трансмиссию. Оно предохраняет от перегрузки приводной двигатель (в особенности в момент запуска). Также плюсом является простота конструкции гидравлической муфты.

Самым существенным минусом гидравлической муфты является невысокий КПД по сравнению с механической муфтой, обладающей жесткой связью ведущего и ведомого вала. Именно из-за этого на современные автомобили их практически не устанавливают. Крутящий момент, а точнее, некоторая его часть, просто-напросто используется ею для перемешивания масла. Взамен того, чтобы преобразоваться в полезный крутящий момент на выходном валу, энергия верчения превращается в тепло, это вызывает нагрев корпуса муфты. Естественно, это влечет за собой увеличение расхода горючего.

В некоторых видах двигателей устанавливается привод вентилятора с охлаждающей функцией от коленвала. Соединение осуществляется через специальную деталь, называемой гидромуфтой. В чём суть действия этого прибора, строение и процесс его функционирования, пойдёт речь в данной статье. Также немаловажным фактором является правильное использование данного узла, технические особенности и, в случае необходимости, проведение ремонта.

Свойства

Отметим основные свойства, которыми обладают гидромуфты:

• Ведомые и ведущие валы действуют вне зависимости друг от друга. К примеру, когда ведомый вал находится в покое, то в это время ведущий вал может функционировать или соответствовать промежуточному значению угловой скорости. Но отметим, что значение последней не может равняться скорости вращения ведущего вала. Обычно её значения меньше на 2 – 3%.
• Именно гидравлические муфты смогут обеспечить плавное начало движения транспорта и плавный набор разгона.
• Строение организовано таким образом, что в ней отсутствуют детали, которые тесно соприкасаются между собой. Другими словами отсутствует процесс трения деталей, а следовательно, их износ сводится к минимуму.
• Гидромуфта сдерживает крутильные колебания.
• С её помощью обеспечивается бесшумное функционирование передач.
• Обеспечивается высокие показатели коэффициента полезного действия, до 0,96 – 0,98.
• Высокая степень надёжности при эксплуатации.С их помощью можно организовать управление, как на дистанционном, так и на автоматическом уровне.

История

Своим рождением гидротрансформатор и гидромуфта обязаны развитию судостроения в конце XIX века. С появлением на кораблях морского флота паровых машин возникла острая необходимость в новом дополнительном механизме, который позволял бы плавно передавать крутящий момент от паровых двигателей к большим и тяжелым гребным винтам, погруженным в воду. Такими устройствами стали гидромуфта и гидротрансформатор, которые запатентовал в 1905 году немецкий инженер и изобретатель Герман Феттингер. Позже эти механизмы адаптировали для установки на лондонские автобусы, а затем на автомобили и первые дизельные локомотивы для более плавного начала движения.

Устройство и принцип работы гидромуфты

Внутри гидромуфты очень близко друг к другу соосно размещены два вращающихся колеса с лопастями. Одно соединено с ведущим валом (насосное), а второе с ведомым (турбинное). Все пространство вокруг них в гидромуфте заполнено рабочей жидкостью (масло).

Принцип работы гидромуфты очень прост. Её ведущий вал вращается двигателем. Вместе с валом в корпусе гидромуфты циркулирует и масло. За счет своей вязкости оно постепенно все больше и больше вовлекает за собой в это вращение ведомый вал. Таким образом, крутящий момент от двигателя плавно нарастая постепенно через жидкость передается на ведомый вал.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора

По сути, гидротрансформатор это та же гидромуфта в которой между вращающимися колёсами добавлено третье лопастное колесо – реактор (статор). Посредством муфты свободного хода оно может вращаться на ведущем валу, образуя единое целое с насосным колесом. Это происходит до тех пор, пока обороты вращения насоса и турбины различаются. Как только они уравниваются, реактор начинает вращаться независимо от насоса, превращая гидротрансформатор в гидромуфту.

Достоинства и недостатки гидромуфты

В настоящее время гидромуфты устанавливаются на автомобили с полуавтоматическими коробками передач (грузовые, автобусы, реже легковые), на тракторы, в авиационные турбины, применяются в металлообрабатывающих станках. К достоинствам гидромуфты можно отнести простоту конструкции, обеспечение плавности изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя на механизмы трансмиссии, снижение ударных нагрузок на шестеренчатые пары коробок передач.
Недостатком гидромуфты является меньший по сравнению с гидротрансформатором коэффициент полезного действия из-за больших потерь при высоких оборотах ведущего вала двигателя. По этой причине на современные легковые автомобили гидромуфты практически не устанавливаются.

Гидромуфты подразделяются на регулируемые и замкнутые.

Регулируемые гидромуфты предназначены, как правило, для относительно неглубокого (до 30-40%) регулирования частоты вращения ведомого вала привода. Наиболее экономичным такое регулирование является лишь для машин, у которых мощность нагрузки в процессе работы изменяется пропорционально кубу частоты вращения турбины, т.е. N 2 =(i 3) Nн (Nн- номинальная мощность при полной скорости и n 1 =const.). К таким машинам относятся мощные (до15тыс.квт) центробежные насосы, турбогенераторы, вентиляторы. Менее экономичным регулирование с помощью гидромуфт является в случае, когда мощность изменяется пропорционально квадрату частоты вращения,т.е. N 2 =(i 2) Nн. Максимальные потери мощности Nпот. в первом случае составляют Nпот.= 0,148 Nн при i=0,666, а во втором случае 0,25 Nн- при i=0,5. Для многих лопастных машин регулирование гидромуфтой имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами регулирования скорости.

Основные типы и характеристики замкнутых гидромуфт .

Замкнутые гидромуфты постоянного наполнения условно могут быть подразделены на предохранительные и пускопредохранительные.

Предохранительные гидромуфты ограничивают крутящий момент значением, меньшим на 15-20% максимального (опрокидного) момента приводного электродвигателя (двигатель). Значение пускового(стопового) момента в отдельных моделях таких гидромуфт может иметь значение 1,3-1,4 от величины номинального момента. В этом случае предохранительная гидромуфта выполняет функцию муфты предельного момента. Пускопредохранительная гидромуфта предназначена для поддержания вращающего момента привода в течение всего периода разгона машины в пределах 1,3-1,5 от номинального момента.

Характерным примером применения предохранительной гидромуфты как муфты предельного момента является роторный экскаватор, а пускопредохранительной гидромуфты — ленточный конвейер большой длинны.

На рис.2 показана предохранительная гидромуфта ГП 740, имеющая симметричные насос 1 и турбина 2 , межлопастные каналы которых образуют рабочую полость 3. Насос 1 соедин?н посредством фланцев с вращающимся корпусом 4. Турбина 2 установлена на полом валу 5, имеющем посадочное отверстие для монтажа гидромуфты на входной вал редуктора. Насос 1 посредством пальцев 6 и упругих втулок 7 связан с полумуфтой 8 вала электродвигателя. В центральной части полости гидромуфты имеется камера 9.

При работе гидромуфты на установившемся режиме вся РЖ находится в рабочей полости 3 и, как было указано выше, циркулирует по каналам насоса и турбины.

В указанном режиме в камере 9 РЖ отсутствует, т.к. оба колеса (насос 1 и турбина 2) вращаются с большой частотой вращения при минимальном их скольжении. В случае возрастания нагрузочного момента скорость турбины 2 начинает уменьшаться.

При определенной величине внешней нагрузки РЖ опускается по лопаткам турбины 2 к центру гидромуфты и достигает границ камеры 9. С дальнейшим ростом нагрузки и скольжения вс? большее количество РЖ устремляется в камеру 9, в то время как количество ее в рабочей полости 3 уменьшается. Так как расход РЖ по каналам насоса и турбины в этом переходном режиме падает, то крутящий момент, передаваемой гидромуфтой, не возрастает и ограничивается вполне определeнной величиной. Остановка турбины 1 (скольжение 100%) соответствует практически полному заполнению камеры 9 РЖ, находящейся в ней в состоянии динамического равновесия. Последнее обусловлено тем, что насос 1 постоянно всасывает ту порцию жидкости, которая в данный момент поступает из турбины 2 в указанную камеру. При снятии внешней нагрузки первоначальная картина восстанавливается, поскольку вся РЖ перетекает вновь из камеры 9 в рабочую полость 3. Пуск гидромуфты сопровождается аналогичным гидравлическим процессом, но с той лишь разницей, что он протекает в обратном порядке по сравнению с режимом торможения ведомого вала.

Вал 5 турбины 2 имеет два подшипника качения 10 и 11, позволяющие этому колесу свободно вращаться по отношению к насосу 1. Полость гидромуфты во избежание вытекания РЖ уплотнена на валу 5 манжетами 12 и 13.

На рис. 3 представлены графики внешних моментных характеристик асинхронного короткозамкнутого двигателя (а) и предохранительной гидромуфты (б). В качестве допущения принято, что при изменении момента частота вращения насоса (мин -1) n 1 =const.

Момент гидромуфты Мг подчиняется зависимости

Мг = λ i?ρ ?(n 1 / 60) 2 ?D a 5 ,где:

λi -безразмерный коэффициент момента, являющийся параметром гидромуфты данного типа при заданном значении i,
ρ — плотность РЖ,
Da — активный диаметр, равный наибольшему диаметру рабочей полости гидромуфты.

Из приведенной зависимости следует, что изменение М г с изменением n 1 следует закону квадратичной параболы.

График 1 на рис.3 относится к «чисто» предохранительной гидромуфте, а график 2- к предохранительной гидромуфте, выполняющей функции муфты предельного момента с пониженным пусковым (стоповым) моментом при i=0. Из сопоставления характеристик видно, что момент гидромуфты при любом передаточном отношении i не превышает максимальный момент (М макс.) двигателя, работающего в установившихся режимах на устойчивом участке своей моментной характеристики независимо от величины нагрузки.

Работе привода с номинальной нагрузкой М н соответствует точка А (i= 0,965- 0,975). При возрастании внешнего нагрузочного момента от значения М н до М кр (Мкр — критический момент гидромуфты) на участке А-В скорость турбины уменьшается до значения iкр? n 1. Далее момент гидромуфты либо уменьшается в соответствии с графиком 1 , либо не меняется и оста?тся примерно равным Мкр (график 2). Во обоих случаях процесс снижения скорости турбины вплоть до полной ее остановки (i =0) протекает быстро и соответствует участкамВ-С 1 , В-С 2 неустойчивой работы гидромуфты. В точках С 1 и С 2 гидромуфта работает устойчиво со скольжением 100%. В этом режиме вся подводимая энергия преобразуется в тепло, повышающее температуру РЖ, что может при срабатывании тепловой защиты приводить к выбросу РЖ и устранению тем самым силовой связи гидромуфты с двигателем.

В случае отсутствия гидромуфты включение двигателя в электросеть вызывает ударное приложение усилий к элементам передачи, эквивалентное среднему значению М пуск. Использование же гидромуфты совместно с двигателем коренным образом и в лучшую сторону изменяет характер пускового процесса.

Внешняя нагрузка на двигатель в период пуска определяется только параметрами моментной характеристики гидромуфты. Если пуск двигателя осуществляется,например, при полностью блокированном ведомом валу привода, то внешний крутящий момент (М г) плавно нарастает от нуля по параболам 0-с 1 и 0-с 2 соответственно при характеристиках 1 и 2. В точках с 1 и с 2 работа двигателя с частотой вращения, близкой к рабочей, устойчива, поскольку момент гидромуфты 0-С 1 и 0-С 2 при ее скольжении, равном 100%, меньше М макс.

Пуск привода при номинальной нагрузке М н и характеристике гидромуфты, например, 2 (Рис.3) можно условно разделить на три фазы. В первой фазе при неподвижной турбине двигатель быстро разгоняется по параболе 0-с 2 до точки к пересечения этой кривой с линией М н=const. При частоте вращения двигателя n 1к турбина совместно с ведомой частью привода страгивается с места и ускоряется, что соответствует второй фазе пуского процесса. В течение этой фазы двигатель разгоняется, преодолевая момент сопротивления гидромуфты, изменяющийся так же по параболе 0-с 2 . Завершению этой фазы соответствует точка с 2 пересечения кривой 0-с 2 с рабочим участком характеристики двигателя и точка В на графике 2 характеристики гидромуфты. Третья завершающая фаза определяется участком a-c 2 характеристики двигателя и соответственно участком A-B характеристики гидромуфты. В этой фазе момент гидромуфты изменяется от М кр до М н.

На рис.4 приведена конструкция пускопредохранительной гидромуфты ГПП530 с тормозным шкивом, которая устанавливается на входной вал коническо-цилиндрического редуктора приводного блока ленточного конвейера.

Отличительной особенностью этой гидромуфты гидромуфты в сравнении с предохранительной является то, что помимо насоса 1, турбины 2, корпуса 3 и вала 4 турбины в центральной части полости муфты предусмотрена пусковая камера (камера) 5, образованная внутренней нерабочей поверхностью насоса 1 и прикрепленной к нему крышкой 6. Заполнение камеры 5 РЖ при неподвижной гидромуфте и при ее вращении происходит через кольцевой вход 7 , имеющийся в крышке 6.

Выход РЖ из камеры 5 в рабочую полость 8 при работе гидромуфты осуществляется через ряд отверстий 9 небольшого сечения, выполненных в цилиндрической стенке указанной камеры. При неподвижном состоянии гидромуфты РЖ свободно заполняет большую часть объема камеры 5. В процессе быстрого пуска двигателя камера 5 под напором насоса полностью заполняется РЖ и остается максимально заполненной практически до полного разгона машины.

Расход РЖ, перетекающей постоянно в рабочую полость 8 из камеры 5, сполна компенсируется большим расходом РЖ, поступающей в нее из каналов турбины 2.

Объем РЖ в камере 5 начинает уменьшаться лишь после разгона ведомого вала привода до скорости, близкой к номинальной. При этой скорости центробежные силы, воздействующие на РЖ в каналах турбины, будут препятствовать ее проникновению к кольцевому входу 7. В связи с этим рабочая полость будет постепенно пополняться через отверстия 9 РЖ, поступающей из камеры 5. Последняя полностью опорожнится лишь после окончания разгона машины.

Способность пускопредохранительной гидромуфты удерживать в пусковом процессе значительную часть РЖ в полости пусковой камеры обеспечивает снижение пускового момента привода до значения (1,3-1,6) М н и тем самым растянутый во времени плавный разгон машины.

Ограничение пускового момента в указанных пределах необходимо для большинства ленточных конвейеров, поскольку при этом устраняются опасные динамические колебания натяжения ленты и ее пробуксовка по барабанам.

Экспериментально полученные графики изменения частот вращения насоса и турбины, а также крутящего момента гидромуфты ГПП530 в процессах пуска механической системы, имитирующей разгон ленточного конвейера, приведены на рис.5.

Рассмотрение графических зависимостей n 1, n 2 и М г от времени процесса t указывает на то, что двигатель легко разгоняется за 1,8-2,0 с, в то время как ведомый вал, нагруженный моментом сопротивления, равным М н, и инерционной нагрузкой (момент инерции 28 кгм 2), ускоряется до номинальной частоты вращения за 34с.

При пускопредохранительной гидромуфте привод приобретает в известном смысле признаки адаптивной системы, т.к. при сниженном моменте сопротивления движению уменьшается и вращающий момент М г, в связи с чем плавность пуска сохраняется.

Как предохранительные, так и пускопредохранительные гидромуфты могут иметь конструктивное исполнение «гидромуфта-шкив». В таких гидромуфтах шкив (например шкив клиноременной передачи) прикрепляется к корпусу или к соединенной с ним турбине. Внутреннее лопастное колесо выполняет при таком исполнении функцию насоса.

На рис.6 показана предохранительная гидромуфта ГМШ500 исполнения «гидромуфта-шкив», в которой болтами к турбине 1 присоединен шкив 2. Насос 3 установлен на валу 4, с помощью которого гидромуфта может быть консольно смонтирована на валу двигателя.

Заключение

Включением гидромуфты в состав привода достигается существенное улучшение его статических и динамических характеристик, что способствует повышению эксплуатационной надежности машин.

Гидромуфта, способная в режимах пуска и торможения ограничивать заданным значением крутящий момент, является эффективным быстродействующим средством защиты от недопустимых перегрузок двигателя, механической передачи и машины в целом.

Обладая свойствами демпфирования и гашения крутильных колебаний, пульсирующих и пиковых нагрузок, гидромуфта позволяет увеличить срок службы машин.

Гидромуфты ведущих фирм Запада широко используются во всех отраслях промышленности большинства стран мира. В то же время в России так же, как и в странах СНГ, наблюдается значительное отставание в сфере серийного производства и применения гидромуфт, что снижает технический уровень и эксплуатационную надежность многих отечественных машин.