Дифференциальной гидромеханический вариатор представляет собой совокупность двух механизмов, а именно – зубчатого редуктора и зубчатой гидромашины [1, 2]. При работе вариатора в составе трансмиссии транспортного средства происходит изменение соотношений механического и гидравлического потоков мощности. Наименьшим КПД вариатор будет обладать при трогании с места, так как в этом случае он будет работать как гидрообъемная передача, в которой происходят объемные, гидравлические и механические потери. С увеличением скорости вращения корпуса вариатора (водила) происходит перераспределение потоков мощности, и доля потерь по гидравлическому потоку мощности уменьшается, что приводит к увеличению общего КПД вариатора, вплоть до значения близкого к 100% при вращении вариатора в режиме самоблокировки (механизм работает как вал). При определении общего КПД вариатора необходимо рассмотреть два параллельных потока мощности.

Потери энергии в гидравлическом потоке мощности складываются из механических, гидравлических и объемных потерь. Почти все эти потери переходят в тепло, вызывающее нагрев деталей машины и рабочей жидкости, проходящей через ее внутренние полости [5, 6].

Механические потери – это в основном потери на трение между деталями рабочего органа машины. Эти потери зависят от перепада давлений рабочей жидкости, действующего на детали рабочего органа и от скорости вращения этих деталей. Из всего количества потерь наибольшая часть приходится на механические потери, поэтому на их уменьшение следует обратить особое внимание.

Гидравлические потери складываются из потерь энергии во входной и выходной полостях машины, на входе и выходе из изменяемого рабочего органа. Гидравлические потери являются в основном местными потерями и проявляются при любом изменении формы или направления потока.

Объемные потери можно разделить на потери за счет перетечек жидкости из полостей с высоким давлением в полости с низким давлением и потери за счет неполного заполнения рабочих камер машины жидкостью в первой фазе рабочего цикла.

Потери энергии в механическом потоке мощности можно рассмотреть как потери в планетарных зубчатых механизмах. На практике обычно планетарные или дифференциальные передачи путем инверсии сводят к простой передаче с неподвижными осями, предполагая, что добавочное вращение, сообщенное всему механизму в целом, в результате преобразования ничего не меняет в моменте, а следовательно, и в работе сил трения [7]. При этом необходимо различать два случая: 1) ведущими звеньями являются водило и одно и центральных колес; 2) оба центральных колеса являются ведущими, а водило ведомым.

В первом случае КПД дифференциальной передачи определиться по формуле:

При определении КПД вариатора надежным и, пожалуй, единственно правильным путем является расчленение его на отдельные элементы, вычисление КПД этих элементов, а по последним – определение полного КПД вариатора [8].

Гидромеханический дифференциальный вариатор можно рассматривать как последовательное соединение двух гидромеханических дифференциальных механизмов [3, 4]. При этом на первом гидромеханическом дифференциальном механизме, являющимся одновременно гидронасосом, происходит разделение мощности на два параллельных  потока.  Т.е.  для  определения  КПД  дифференциального гидронасоса   необходимо   рассмотреть   параллельное   соединение    двух механизмов: гидронасоса и механического дифференциала, являющимися потребителями от одного источника двигательной силы.

Таким образом полная мощность на ведущем звене гидромеханического дифференциального механизма

На дифференциальном гидромоторе происходит суммирование двух параллельных потоков мощности. Т.е. для определения КПД дифференциального гидромотора необходимо рассмотреть параллельное соединение двух механизмов: гидромотора и механического дифференциала, являющимися источниками двигательной силы для питания энергией одного потребителя.

Полный КПД в рассматриваемом случае

Зная распределение потоков механической и гидравлической мощности можно определить изменения КПД вариатора во всем диапазоне автоматического регулирования ivar. Средний КПД вариатора, рассчитанный по описанной методике, с учетом распределения потоков мощности составил 0,86÷0,92.

Список литературы

 

 

1.     Фасхиев Х.А., Волошко В.В., Мавлеев И.Р. Гидромеханический дифференциальный механизм // Справочник. Инженерный журнал с приложением. – 2007. – №10. – С. 39-45.

2.     Мавлеев И.Р. Разработка рациональных схем и конструкций высокомоментных        гидромеханических        вариаторов           для транспортных  средств:   автореф.   дис.   …канд.   техн.   наук.   – Набережные Челны, 2007. – 19 с.

3.     Патент №2298125 (РФ). Дифференциальный гидромеханический вариатор / Волошко В.В., Мавлеев И.Р., «Бюллетень изобретений», 2007, №12.

4.     Патент №2347966 (РФ). Высокомоментный дифференциальный гидромеханический  вариатор  /   Волошко   В.В.,   Мавлеев   И.Р., «Бюллетень изобретений», 2009, №6. 

5.     Мавлеев И.Р. Разработка рациональных схем и конструкций высокомоментных        гидромеханических        вариаторов       для транспортных средств: дис. …канд. техн. наук. – Набережные Челны, 2007. – 147 с.

6.     Салахов И.И. Разработка рациональных схем автоматических коробок передач на основе  планетарной системы универсального многопоточного дифференциального механизма: автореф. дис. канд. техн. наук. – Ижевск: ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, 2013. – 23 с.

7.     Фасхиев Х.А., Волошко В.В., Мавлеев И.Р. Гидромеханический дифференциальный механизм // Техника машиностроения. – 2008. –№1. – С. 48-51. 

8.     Мавлеев И.Р. Расчет коэффициента полезного действия дифференциального гидромеханического вариатора // Социально- экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. – 2007. – №7. – С. 5.