Устройство и принцип работы гидротрансформатора (бублика) 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.

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.

Устройство и принцип действия

Состоит из насосного колеса, статора (реактора), турбинного колеса и механизма блокировки. Все детали собраны в общем корпусе, расположенном, как правило, на маховике двигателя машины. Хотя, бывают и исключения. Например, в трансмиссиях автобуса ЛиАЗ-677 и трактора ДТ-175С передача крутящего момента от двигателя к гидротрансформатору происходит через карданный вал. Гидротрансформатор наполнен маслом, которое активно перемешивается при его работе.

Принципиальная схема гидротрансформатора

Насосное колесо жёстко связано с корпусом гидротрансформатора, при вращении вала двигателя оно создаёт внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора (реактора) и турбину.

Конструктивным отличием гидротрансформатора от гидромуфты является наличие реактора.

Статор (реактор) связан с насосным колесом через обгонную муфту. При значительной разнице оборотов насоса и турбины статор (реактор) автоматически блокируется и передаёт на насосное колесо больший объём жидкости. Благодаря статору (реактору) происходит увеличение крутящего момента до трёх раз при старте с места.

Турбина жёстко связана с валом АКП.

Благодаря тому, что передача крутящего момента внутри гидротрансформатора происходит без жёсткой кинематической связи, исключаются ударные нагрузки на трансмиссию и автомобиль приобретает большую плавность хода. Негативным эффектом гидротрансформатора является «проскальзывание» турбинного колеса по отношению к насосному — это приводит к повышенному выделению тепла (в некоторых режимах гидротрансформатор может выделять больше тепла, чем сам двигатель) и увеличению расхода топлива.

Моменты вращения на насосном и турбинном колёсах в подавляющем большинстве режимов не равны друг другу, в отличие от гидромуфты, у которой моменты вращения всегда можно считать равными.

Причины, связанные с коробкой

Вибрацию способны вызывать некоторые неполадки АКПП:

Деформация первичного вала коробки.

Образец первичного вала:

Изменение геометрии вала, произошедшее по некоторой причине, способно провоцировать вибрацию и биение, ощущаемое водителем. Коробка будет вибрировать при разгоне, вне зависимости от активной в данный момент передачи.

Недостаточный уровень масла.

Нехватка трансмиссионной жидкости вызывает масляное голодание элементов, автоматические коробки особенно чувствительны к количеству масла. Если его недостаточно, узлы коробки изнашиваются в ускоренном темпе, со временем АКПП начинает вибрировать, «толкаться», скрежетать, пока не выйдет, в итоге, из строя.

Плохое качество масла.

Неверный тип жидкости, залитой в коробку, износ масла и загрязнение его посторонними частицами также способно стать причиной «пинков» коробки и вибраций. Кроме того, схожие симптомы проявляются иногда и при езде в холода на непрогретой коробке, когда масло вязкое и не обеспечивает должных эксплуатационных характеристик.

Износившиеся подушки коробки.

Устройство гидротрансформатора

Гидротрансформатор состоит из корпуса, заполненного жидкостью для смазки и охлаждения, на котором вращаются кольца с лопастями. Жидкость для смазки всех подвижных деталей накачивается в корпус узла посредством помпы, которая также обеспечивает поддержание нужного давления. Нарушение герметичности конструкции ведет к потере рабочей жидкости, что и служит первопричиной поломки элементов механического вращения.

До того, как автомобиль совершенно откажется ехать, можно распознать признаки неисправности гидротрансформатора. Бортовые компьютеры и датчики полностью контролируют работу гидротрансформатора, отслеживают давление и скорость работы валов внутри него. Компьютерный блок управления контролирует работу гидротрансформатора и следит за оптимизацией его работы. Автоматическая система блока управления получает данные с датчиков, расположенных в трансформаторе, и при нарушении стабильного режима работы выводит соответствующее сообщение на бортовую панель. В случае поломки возможна тотальная блокировка работы трансформатора при изменении режима работы акпп и отключении двигателя.

Как продлить жизнь гидромуфте Автоматической КПП

Соблюдение определенных правил позволит увеличить ресурс работы гидротрансформатора.

Основные рекомендации для продления эксплуатационного периода бублика:

• при отрицательной температуре внешней среды необходимо прогревать АКПП в холостом режиме в течение 7-10 минут для достижения рабочей температуры трансмиссионного масла и, как следствие, улучшения свойств рабочей жидкости;
• при буксировании транспортного средства или езде по скользким поверхностям необходимо правильно выбирать режим для снижения вероятности проскальзывания бублика;
• регулярная проверка уровня рабочей жидкости и ее состояния;
• своевременно менять трансмиссионную жидкость, выбирая качественную и соответствующую типу АКПП;
• плавный выбор ступеней с задержкой в 2-3 секунды;
• замена масляного фильтра АКПП по мере необходимости;
• своевременная замена прокладок и сальников бублика при пробеге свыше 150000 километров или агрессивной манере езды с повышенной нагрузкой на гидротрансформатор.

Несмотря на простоту узла и его надежность, гидротрансформатор подвержен ряду поломок с характерными для них признаками.

Для увеличения эксплуатационного периода бублика необходимо своевременно проводить диагностику и ремонт узла при появлении даже малейших симптомов неисправностей и придерживаться некоторых рекомендаций, способных заметно продлить жизнь гидротрансформатору.

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 АКПП

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.

Принцип работы гидротрансформатора

Работа «бублика» осуществляется по замкнутому циклу. Смазочное вещество является главным рабочим материалом гидротрансформатора. Его вязкостные характеристики существенно отличаются от свойств масла, используемого в МКПП. При работе гидротрансформатора АКПП смазочное вещество под воздействием насосного колеса принудительно подается на лопатки реактора и турбины. Лопатки создают дополнительные завихрения и ускоряют движение масла,скорость вращения рабочих колес гидротрансформатора существенно падает, момент соответственно возрастает.

Ускорение вращения коленвала способствует выравниванию скоростей колеса насоса и турбины гидротрансформатора. При большой скорости автомобиля гидротрансформатор только передает крутящий момент по аналогии с работой гидромуфты. При блокировке ГТР вращение передается напрямую от силового агрегата на АКПП.

При переходе на другую передачу элементы гидротрансформатора разъединяются. Процесс сглаживания угловых скоростей возобновляется до окончательного выравнивания вращенияработающих турбин.

Функционирование гидротрансформатора происходит под постоянным контролем электронного блока управления ЭБУ. Датчики, установленные на гидротрансформаторе, подают сигналы на ЭБУ. Исходя из поступающих данных, формируются выходные управляющие команды. Если электронные приборы сообщают об ошибке, это означает, что возникли какие-то проблемы с ГТР.

На представленной схеме показано в разрезе, из чего состоит гидротрансформатор автоматической коробки перемены передач.

Спираль справа – схематическое изображение траектории движения масла внутри корпуса гидротрансформатора.

Здесь изображен принцип работы гидротрансформатора в различных режимах.

Слуховая симптоматика

О многом могут сказать посторонние звуки, которые начала издавать коробка на вашем железном друге.

• Едва заметный механический шум, возникающий в момент переключения скоростей. Когда движок набирает обороты, а скорость увеличивается, подобное звуковое оформление исчезает. Оно является признаком разного рода проблем, возникших с опорными подшипниками. Причем затягивать разбирательство с ними не стоит – если легкое пошумливание перейдет в громогласный грохот, устранить его станет возможно, только сменой гидротрансформатора в сборке;
• Шуршащий постоянный призвук при работающем движке говорит о том, что имеются неполадки с другим подшипником – игольчатым, который находится между гидротрансформаторной крышкой и радиаторным (турбинным колесом). Этот вариант также требует немедленного вмешательства: на начальной стадии ремонт обходится очень недорого;
• Еще один тревожный симптом – металлический лязг во время переключения передачи. Скорее всего, в нем повинны выпавшие лопатки. Для устранения неприятностей придется менять испорченное колесо, входящее в состав гидротрансформатора;
• Больше характерных звуков неопытный водитель выделить в общем потоке шумов не сможет. Придется ориентироваться на другие признаки.

Механизмы переключения

Чтобы включать или выключать ту или иную группу планетарных редукторов в АКПП используются ленточные и дисковые фрикционные элементы, а так же муфты свободного хода (обгонные муфты).

Ленточный тормоз

Ленточный тормоз используется для остановки одного из звеньев АКПП и состоит из тормозной ленты и тормозного барабана.
Тормозная лента охватывает тормозной барабан, один её конец жёстко прикреплен к картеру коробки, а второй соединен с устройством управления (с поршнем).

Тормозные ленты изготавливаются из листовой стали. Для увеличения коэффициента трения между тормозной лентой и барабаном к внутренней поверхности тормозной ленты прикрепляется фрикционная накладка. В АКПП наиболее часто используются фрикционные накладки, изготовленные на бумажно-целлюлозной основе. Такие накладки обладают хорошими износостойкими свойствами, не вызывают большого износа поверхности тормозного барабана и не сильно загрязняют рабочую жидкость.

Дисковый тормоз и блокировочная муфта

Дисковый тормоз ничем не отличается от блокировочной муфты. Разница заключается только лишь в том, что дисковый тормоз соединяет звено коробки передач с картером, а блокировочная муфта соединяет между собой два звена АКПП.

Дисковый тормоз состоит из: дисков с фрикционными накладками (они с внутренними шлицами), дисков без накладок (шлицы снаружи), поршня, возвратной пружины, барабана.

При выключенной муфте фрикционные накладки внешнего диска и фрикционные накладки внутреннего диска свободно вращаются относительно друг друга. При включении муфты, рабочая жидкость давит на поршень, он сжимает пакет фрикционов и они «склеиваются» между собой. Таким образом внешний диск и внутренний становятся жестко связанными.

Для выключения муфты достаточно убрать давление жидкости через клапан.

Обгонная муфта

Обгонная муфта (также муфта свободного хода) — деталь механической трансмиссии, которая предотвращает передачу крутящего момента от ведомого вала обратно к ведущему в случае, если по какой-либо причине ведомый начинает вращаться быстрее.

Обгонная муфта не требует управления, она работает за счет разницы в скорости оборотов. Примером обгонной муфты является велосипедная «трещётка».

Замена или ремонт

Ремонт трансформатора проходит в несколько этапов:

• срезание сварного шва и разборка устройства;
• очищение частей гидротрансформатора от грязи и масла специальным раствором (сольвентом);
• диагностика деталей (осмотр, дефектация различными методами);
• снятие изношенных частей, высверливание или срезание их крепления;
• прикрепление, приваривание или приклеивание новых запчастей;
• проверка герметичности блокировочного поршня, замена сальников и уплотнителей;
• сборка трансформатора, балансировка (выравнивание биения) на станке;
• сварка корпуса;
• проверка качества сварных швов, внутреннего зазора, функциональности блокировки;
• повторная балансировка гидротрансформатора;
• проверка исправности отремонтированного устройства.

При разрушении нескольких деталей, сильном износе трансформатора или сочетании этих факторов может быть рекомендована полная замена устройства. Стоимость замены может на порядок превышать среднюю цену ремонта. Восстановленные и бывшие в употреблении устройства могут стоить дешевле, но и ресурс их работы будет на 20-40% меньше, чем у новых.

Устройство и принцип работы Бублика

Гидротрансформатор расположен между ДВС и трансмиссией и является составной частью АКПП, несмотря на нахождение вне нее (крепится к картеру планетарной коробки).

Бублик обеспечивает гидравлическое сцепление между мотором и трансмиссией посредством давления трансмиссионной жидкости, находящейся в нем (практически идентично работе ветряной мельницы).

Конструкция бублика:

• реактор (статор);
• кожух;
• центробежный насос (насосное колесо);
• обгонная муфта;
• центростремительная турбина (турбинное колесо);
• блокирующий механизм;
• муфта свободного хода.

Бублик со стороны двигателя жестко крепится к коленчатому валу, а со стороны КПП – к ее валу. Трансмиссионное масло нагнетается внутрь бублика при помощи масляной помпы, которая поддерживает требуемое давление жидкости в устройстве.

Передача крутильного момента осуществляется за счет движения потоков трансмиссионной жидкости и давления, образованного их движением.

 Режимы

При запуске ДВС в бублик подается рабочая жидкость при помощи специальной помпы и возрастает давление. Центробежное колесо начинает крутиться, статор и центростремительная турбина пока неподвижны.

Режимы работы бублика:

1. Трансформация. При изменении положения селектора и увеличения подачи топливной смеси при нажатии на педаль газа осуществляется возрастание оборотов насосного колеса за счет движения коленвала. Увеличивающееся движение трансмиссионной жидкости запускает вращение турбинного колеса. Вихревые потоки трансмиссионной жидкости то перекидываются к неподвижному реакторному колесу, то возвращаются к турбинному, повышая его КПД. Крутильный момент передается на ведущие колеса, и автомобиль начинает ехать. В реакторе находится обгонная муфта, которая при значительной разнице во вращении насоса и турбины блокирует вращательное движение статора и осуществляется прямая передача вращающего момента двигателя на АКПП, специальные лопасти реакторного колеса повышают скорость потока от центростремительной турбины и возвращают его на центробежный насос, повышая крутящий момент. Если усиливается противодействие движению (подъем на горку), статор прекращает вращательное движение и увеличивает передачу вращательного момента насосному колесу. По достижении определенных параметров (необходимой скорости и величины вращающего момента) осуществляется смена ступени в АКПП.
2. Гидромуфта. На определенной скорости синхронизируется вращение центробежного насоса и турбинного колеса, и потоки рабочей жидкости попадают на статор с обратной стороны, при котором движение осуществляется только в одном направлении. Устройство переходит в режим работы гидромуфты.
3. Блокировка. При достижении определенных параметров электроника блокирует гидравлический трансформатор при помощи фрикционного диска и осуществляется прямая жесткая передача вращающего момента без потери мощности.

При смене ступеней бублик отключается для обеспечения плавности, затем снова начинает работать. С помощью такого процесса исключается вероятность «проскальзывания», повышается ресурс гидротрансформатора, снижается потеря мощности и уменьшается расход топливной смеси.

Электронный блок управления осуществляет моментальное изменение режима функционирования бублика, адаптируя его работу под изменившиеся условия.