Гидравлическая муфта

Рисунок гидромуфты в разрезе из автомобиля фирмы Даймлер (1930-е годы)

Не следует путать с Вязкостная муфта.

Не следует путать с Гидроподжимная муфта.

Гидравлическая муфта (гидромуфта, турбомуфта) — вид гидродинамической передачи, в которой, в отличие от механической муфты, отсутствует жёсткая кинематическая связь между входным и выходным валом, и, в отличие от гидротрансформатора, отсутствует реактор.

Конструкция и принцип действия

Гидравлическая муфта

Колесо, соединённое с ведущим валом, называется насосным колесом, а колесо, соединённое с ведомым валом, называется турбинным колесом.

В отличие от гидротрансформатора, моменты на насосном и турбинном колёсах всегда практически одинаковы.

Фактически насосное колесо представляет собой лопастной насос, 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.

Коэффициентом трансформации гидромуфты называют отношение угловой скорости ведомого вала к угловой скорости ведущего вала:

$i = \frac{\omega_2}{\omega_1},$

где $\omega_2,$ — угловая скорость ведомого вала; $\omega_1$ — 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:

$\eta = \frac{N_2}{N_1} = \frac{M_2 * \omega_2}{M_1 * \omega_1} = \frac{\omega_2}{\omega_1} = i,$

где $N_2$ и $N_1$ — мощность, соответственно, на ведомом и ведущем валах; $M_2$ и $M_1$ — 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 машины. Однако, из-за кавитации, повысить число оборотов гребных винтов не удавалось. 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)^[1], 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^[2]. В 1930-х годах производились первые дизельные локомотивы, использовавшие гидромуфты^[3].

В СССР первая гидравлическая муфта была создана в 1929 году.

См. также

• Муфта (механическое устройство)
• Фрикционная муфта
• Гидроподжимная муфта
• Гидродинамическая передача
• Гидротрансформатор

Примечания

1. ↑ Автоматические коробки передач (АКПП) — История
2. ↑ Light and Heavy Vehicle Technology, Malcolm James Nunney, p 317 (Google Books link)
3. ↑ Illustrated Encyclopedia of World Railway Locomotives, Patrick Ransome-Wallis, p 64 (ISBN 0-486-41247-4, 9780486412474 Google Books link)

Литература

1. 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.