Согласование характеристик двигателя и гидропередачи

Для более рационального использования мощности двигателя необходимо согласование характеристик двигателя и гидропередачи. Как показывает несложный анализ зависимостей (2.2), это можно осуществить только двумя способами: изменением активного диаметра рабочего колеса D_a и подбором угла выхода лопаток насосного колеса β_н1.

При согласовании характеристик двигателя и гидропередачи следует обеспечить:

• 1) использование номинальной мощности выбранного двигателя;
• 2) расширение скоростного рабочего диапазона на выходе из гидропередачи и, как следствие этого, уменьшение числа передач коробки;
• 3) высокие средние скорости движения автомобиля и движение на максимальной скорости по хорошей дороге (шоссе) с преодолением подъемов 2-4% без снижения скорости;
• 4) возможность длительного движения в тяжелых условиях без перегрева масла гидропередачи;
• 5) работа двигателя (по возможности) на экономичных режимах расхода топлива;
• 6) устойчивую работу двигателя при «стоповом» режиме (при полностью остановленном вале турбинного колеса i=0).

Выделим на безразмерной характеристике гидротрансформатора (рис. 2-37) две характерные точки:

• i₀=0, соответствующая «стоповому» режиму работы гидротрансформатора;
• i_Г, которая соответствует максимальному значению КПД гидротрансформатора.

На внешней характеристике двигателя также выделим две характерные точки:

• M_N - момент при максимальной мощности N_M;
• M_M - максимальный момент, развиваемый двигателем.

Рациональное использование мощности двигателя и диапазона работы гидротрансформатора (от i₀ до i_Г), наряду с выполнением перечисленных выше требований, определяется еще и соответствующим расположением парабол нагружения, построенных при i=i₀ и i=i_Г, по отношению к внешней кривой момента двигателя (рис. 2-38).



Для предварительной оценки соответствия гидротрансформатора предполагаемому длл установки на автомобиль двигателю используется понятие расчетного коэффициента прозрачности гидротрансформатора:



где М_Н0 — момент на валу насосного колеса на «стоповом» режиме работы гидротрансформатора n_Н=n_M;



М_НГ - момент на валу насосного колеса при передаточном отношении гидротрансформатора i_Г.

В общем случае эти моменты в зависимости от свойства гидротрансформатора могут быть больше или меньше соответственно моментов двигателя M_M и M_N (рис. 2-38).

В соответствии с зависимостью (2.1)



Тогда



где отношение C_H0/С_НГ определяется по безразмерной характеристике гидротрансформатора (см. рис. 2-37), a n_M/n_N - по внешней характеристике двигателя (см. рис. 2-38).

Очевидно, что случай совместного расположения парабол нагружения насосного колеса и внешней характеристики двигателя, показанный на рис. 2-38, может иметь место, только если П=M_M/M_N. Следовательно, чтобы полностью использовать приспособляемость двигателя, необходимо, чтобы у выбранного гидротрансформатора П≥M_M/M_N. В противном случае будет использоваться только некоторый участок внешней характеристики двигателя.



В случае, когда П не равно отношению M_M/M_N, возникает весьма существенный вопрос о рациональном расположении парабол нагружения при i=i₀ и i=i_Г - относительно кривой момента двигателя М_Д.

Поочередно рассмотрим для одной, построенной при i=0, и другой, определенной при i=i_Г, парабол нагружения те последствия, к которым приводит изменение их положения на характеристике входа (рис. 2-39).



Положения 1 и 2 парабол «стопового» режима (рис. 2-39а) означают, что при полной остановке автомобиля под нагрузкой работа двигателя на внешней характеристике остается устойчивой (двигатель не «заглохнет»). Однако при положении 2 максимальный момент двигателя M_M никогда не будет использован. Это отрицательно скажется на динамике автомобиля. Положение параболы 3 не обеспечивает устойчивой работы двигателя (двигатель постоянно будет «глохнуть»), что является недопустимым.

Положение 1 параболы, построенной при i=i_Г (рис. 2-39, б), означает, что двигатель никогда не сможет развить максимальные обороты и, следовательно, не будет достигнута заданная максимальная скорость автомобиля.

Если при выборе конструктивных параметров гидротрансформатора (диаметра и угла выхода лопаток насосного колеса) обеспечить положение 2 параболы нагружения (рис. 2-39, б), то это прежде всего определяет необходимость запаса мощности для движения с максимальной скоростью.



Положение 3 параболы нагружения на рис. 2-39, б следует считать неприемлемым, так как при этом номинальная мощность двигателя никогда не будет использована.

Согласование совместной работы двигателя и гидротрансформатора можно также осуществить и путем установки между двигателем и гидропередачей редуктора с определенным передаточным отношением. В этом случае параболы нагружения i₀ и i_Г в системе координат М_ДВ, n_ДВ изменят свое положение относительно кривой момента двигателя подобно тому, как это происходит при изменении диаметра гидротрансформатора.