Электромагнитное порошковое сцепление

В автомобилях малого класса может применяться так называемое «порошковое» сцепление. Принцип работы подобных устройств основан на том, что наполнитель, состоящий из гранул ферромагнитного порошка, под воздействием магнитного поля меняет свою вязкость. Вместо сухого порошка, состоящего из отдельных гранул, может применяться другой наполнитель – магнитореологическая жидкость (MRF). Она состоит из микрочастиц, изготовленных из магнитного сплава, и жидкой основы. При наличии магнитного поля частицы выстраиваются в прочные цепочки, и вязкость смеси многократно возрастает.

Конструкция узла

На рисунке 7, приведенном ниже, цифрой «1» обозначен маховик ДВС, цифрой «2» – ведомый диск, соединенный с валом МКПП. Зазор «Б» остается пустым, тогда как зазор «А» заполняют магнитным порошком. Постоянное магнитное поле создается при помощи соленоида «3», величину тока через который можно регулировать. Когда сила тока минимальна, трение между маховиком и ведомым диском почти отсутствует. Ситуация меняется, как только через соленоид начинают пропускать ток, что вызывает появление магнитного поля в зазоре «A».

Рисунок 7 - Электромагнитное порошковое сцепление

1 – Маховик;

2 - Ведомый диск;

3- Соленоид;

А – Зазор, заполненный магнитным порошком;

Б - Зазор

Электромагнитное сцепление, схема которого была рассмотрена, применяется в автомашинах малых классов. Как легко догадаться, на питание соленоида расходуется дополнительная энергия. Значительная ее часть идет на нагрев провода. Увеличивать сечение меди можно только до определенных пределов, а недорогих сверхпроводящих материалов еще не создано. Вот почему в паре с мощными двигателями узел рассмотренного типа не применяется.

Недостатки порошкового сцепления

Заменить узел механического сцепления электромагнитным блоком теоретически можно всегда. Что и было сделано в автомобилях ЗАЗ-968, предназначенных для инвалидов. Но оказалось, что ферромагнитныйпорошок очень редко выдерживает 30 000 километров пробега, как положено согласно теории. В автомобилях ЗАЗ-968М, появившихся позднее, электромагнитное сцепление уже не использовалось. Вместо этого было решено устанавливать электромагнитный привод стандартного механического сцепления.

3.7. Устройство и принцип работы гидротрансформатора

Рисунок 8 - Устройство 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.

Рисунок 9 - Гидротрансформатор — принцип работы

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

1. Плавность движения и троганья с места

2. Снижение вибраций и нагрузок на трансмиссию от неравномерности работы двигателя

3. Возможность увеличения крутящего момента двигателя

4. Отсутствие необходимости обслуживания (замены элементов и т.д.)

Недостатки

1. Низкий КПД (по причине отсутствия гидравлических потерь и жесткой связи с двигателем)

2. Плохая динамика автомобиля, связанная с затратами мощности и времени на раскручивание потока жидкости

3. Высокая стоимость

Режим блокировки

Рисунок 10 - Устройство гидротрансформатора с блокировкой

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.