4.3.2. Показатели к характеристики рабочего процесса

Основными показателями рабочего процесса ГДТ являются:

1) передаточное отношение; 2) относительное скольжение; 3) коэффициент трансформации; 4) коэффициент полезного действия; 5) коэффициент прозрачности.

Передаточное отношение ГДТ представляет собой отношение угловой скорости вращения турбинного колеса (ω_т) к угловой скорости насосного (ω_н):

i_г = ω_т/ω_н. (102)

Заметим, что у ГДТ передаточное отношение представляет собой отношение скорости вращения ведомого звена к скорости ведущего, а не наоборот, как у механического редуктора.

Так как насосное и турбинное колесо не имеют между собой жесткой связи, то они вращаются, как правило, с разными угловыми скоростями. Степень различия их скоростей и выражает величина относительного скольжения:

S = 100% = (1 - i_г) 100%. (103)

Коэффициент трансформации отражает силовые преобразующие свойства ГДТ и определяется как отношение крутящего момента, создаваемого на турбинном колесе (М_т), к крутящему моменту на насосном (М_н):

К_г = М_т/М_н. (104)

Коэффициет полезного действия ГДТ отражает экономичность выполнения преобразующих функций ГДТ и численно равен отношению мощности, отдаваемой турбинным колесом (N_т) к мощности, подводимой к насосному (N_н):

_г = = К_гi_г. (105)

Наглядное представление о свойствах ГДТ дает безразмерная характеристика. Она выражает зависимость К_г, _г и _н от передаточного отношения ГДТ (рис. 26).

Рис. 26. Безразмерная характеристика ГДТ:

1 - при блокировке; 2 - в режиме гидромуфты

Как видно из представленных характеристик, по мере увеличения передаточного отношения и уменьшения скольжения колес коэффициент трансформации снижается, достигая при i_г  0,8 единицы. Это означает, что при увеличении _т происходит плавное снижение крутящего момента, передаваемого на турбинное колесо. Понижение М_т обусловлено тем, что при увеличении _т и ее приближении к _н степень силового воздействия потока жидкости на турбинное колесо уменьшается. При превышении i_г  0,8 наблюдается значительное снижение к.п.д. ГДТ, поэтому режим работы при i_г > 0,8 становится неэкономичным. Для повышения к.п.д. предусматривается перевод ГДТ в режим работы гидромуфты (комплексные ГДТ) или блокировка его насосного и турбинного колес с помощью блокировочных фрикционов.

Важным свойством ГДТ является его прозрачность, характеризующая способность ГДТ передавать двигателю автомобиля изменение внешней нагрузки. Степень прозрачности ГДТ оценивается коэффициентом прозрачности (П), который равен отношению коэффициента крутящего момента на насосном колесе при i_г = 0 к коэффициенту при К_г = 1.

П = . (106)

В зависимости от П различают малопрозрачные (П = 1 - 1.3), полупрозрачные (П = 1.3 - 1,6) и прозрачные (П = 1,6 - 2,2) ГДТ.

Смысл прозрачности заключается в следующем. Например, если при движении автомобиля в силу каких-то причин возрастает сопротивление движению, то автомобиль теряет скорость и снижается _т. Уменьшение _т приводит согласно (106) к уменьшению i_г, в результате чего, если ГДТ прозрачный, увеличивается _н. Увеличение _н согласно вызывает возрастание сопротивления насосного колеса, что приводит к изменению режима работы двигателя, т.к. между ними имеется жесткая кинематическая связь. Таким образом, сигнал об изменении внешнего сопротивления, проходя сквозь "прозрачный" ГДТ, достигает двигателя. При непрозрачном ГДТ режим работы двигателя не меняется. Таким образом, прозрачность характеризует способность ГДТ изменять загрузку двигателя при изменении скорости вращения турбинного колеса, обусловленном изменением сил сопротивления движению.

Важнейшим недостатком ГДТ является узкий диапазон регулирования крутящего момента, в связи с чем автомобиль не обладает необходимыми тягово-скоростными свойствами. Поэтому в целях улучшения динамичности автомобиль с ГДТ дополняют механической 2-х, 3-х или 4-х ступенчатой коробкой передач. При этом ГДТ и механическая коробка объединяются конструктивно в один агрегат - гидромеханическую коробку передач (ГМКП), который сочетает лучшие свойства того и другого агрегата. В целях облегчения управлением ГМКП снабжают автоматической системой, которая обеспечивает переключение передач в зависимости от скорости движения и степени открытия дроссельной заслонки. Управление коробкой передач со стороны водителя заключается обычно лишь в установке рычага в одно из четырех следующих положений: "нейтраль"; "движение с автоматическим переключением передач"; "движение только на первой передаче" и "задний ход". Автоматическое переключение передач и плавность изменения силы тяги (из-за отсутствия жесткой связи его с насосным колесом) обусловливают и другое преимущество ГМКП - повышение проходимости АТС, а также плавности трогания и разгона. Основной недостаток ГМКП - усложнение конструкции автомобиля и увеличение механических потерь в трансмиссии.