Гидравлическая передача

Гидравлическая передача (т. ж. — гидропередача) — комплекс из гидроаппаратов и механических передач вращения, осуществляющий всережимную передачу мощности от дизельного двигателя на колёсные пары. Гидропередача выполняет функцию трансмиссии и решает аналогичные трансмиссии задачи: формирование гиперболической тяговой характеристики, реверсирование, трогание с места, стоп-режим (разъединение дизельного двигателя и колёсных пар для работы дизельного двигателя на холостом ходу). Наравне с электропередачей применяется на магистральных и маневровых тепловозах в России и мире. Применяется на различных автономных тяговых единицах железнодорожного подвижного состава. Является основным типом передачи для самоходных путевых машин, мотовозов, автономных вагонов (мотрис), рельсовых автобусов.

Общее описание

Гидропередача — агрегат, в корпусе которого расположены гидроаппараты и механические передачи вращения, а также различные управляющие устройства. Рабочей средой гидропередачи является специальная жидкость, наподобие трансмиссионного масла, выполняющая как функцию переноса энергии в гидроаппаратах, так вспомогательные функции смазки и охлаждения узлов и деталей гидропередачи. Работа гидропередачи в движении автоматизирована, и машинист тяговой единицы напрямую гидропередачей в движении не управляет. При этом гидропередачи оборудуются устройствами для дистанционного управления: устройствами включения и выключения гидропередачи, устройством переключения реверса, устройством управления режимным редуктором (при наличии такового), устройством управления гидродинамическим тормозом (при наличии такового).

Конструкция гидропередачи

вал гидропередачи с двумя гидроаппаратами

Гидроаппаратами гидропередачи по умолчанию являются гидродинамические передачи — гидродинамические трансформаторы (гидротрансформаторы) и гидродинамические муфты (гидромуфты). Таковые присутствуют в абсолютно всех гидропередачах и осуществляют передачу мощности на всех режимах движения. Также под гидроаппаратами могут пониматься гидрообъёмные преобразователи, состоящие из связанных друг с другом объёмных гидромашин — гидронасосов и гидромоторов. Таковые применяются в гидропередачах опционально и обычно отвечают за так называемые ползущие режимы движения ограниченной передачи мощности. Независимо от типа гидроаппаратов жёсткая кинематическая связь между дизельным двигателем и колёсными парами обычно не предусмотрена ни на каких режимах движения. Включение гидроаппаратов в работу осуществляется подачей жидкости в круг циркуляции, а выключение — сбросом жидкости.

Механическими передачами гидропередачи являются зубчатые и планетарные передачи, а также валы и механические муфты. Зубчатые и планетарные передачи выполняют функцию механических редукторов и мультипликаторов, а планетарные передачи, дополнительно к этому, могут выполнять функцию разложения и сложения потоков мощности. Валы отвечают за перенос энергии вращения по оси; механические муфты — за блокировку вращающихся элементов передачи на корпус и соединении вращающихся элементов между собой.

Гидропередача с объёмным гидроприводом

По российским техническим стандартам наличие или отсутствие в гидропередаче объёмного гидропривода на класс гидропередачи не влияет. Всережимные полнопоточные объёмные гидроприводы как таковые на тяговом железнодорожном подвижном составе, вероятно, не применяются (единственный известный пример в советcком тепловозостроении — маневровый тепловоз ТГС на основе тепловоза ТГМ3). На гидропередачах мотовозов и путевых машин объёмные гидроприводы отвечают за ползущий режим работы с предельно малыми скоростями движения.

Гидропередача с режимным редуктором

Гидропередача может комбинироваться с двухступенчатым демультипликатором типа (+2), выполняющим роль так называемого режимного редуктора (т. ж.: коробки ходовых режимов) — то есть, редуктора, обеспечивающего два различных длительных режима движения. Подобные редукторы позволяют получать два различных значения силы тяги и скорости длительного режима, что расширяет эксплуатационный возможности самой машины. На маневровых тепловозах с гидропередачей такие редукторы обеспечивают маневровый и поездной режимы работы; на магистральных тепловозах с гидропередачей — грузовой и пассажирский режимы работы.

Классификатор гидропередач

Официальный российский классификатор гидропередач тягового подвижного состава устанавливает на основе конструктивных признаков три класса гидропередач: гидродинамические, гидромеханические и гидрореверсивные. Это именно российская классификация, и в иностранной технической литературе и описательной документации она может не использоваться.

Гидродинамическая передача

**Гидропередача гидродинамического типа, наподобие УГП 750/1200**
Гидропередача трёхциркуляционная, с механическим реверсом и режимным редуктором. Показана общая схема гидропередачи и пути потоков мощности на каждом из трёх включённых в работу гидроаппаратов.

К классу гидродинамических передач относятся многоциркуляционные гидропередачи с гидравлическим способом переключения ступеней работы в движении.

По смыслу написанного предполагается, что в таких гидропередачах имеется несколько независимых в своей работе гидроаппаратов, каждый из которых имеет свой независимый круг циркуляции жидкости и свои кинематические связи внутри гидропередачи. Таких гидроаппаратов может быть от двух до четырёх (формально, верхнего предела нет) в следующих вариантах: два гидротрансформатора — двухциркуляционная ГП; два гидротрансформатора и гидромуфта — трёхциркуляционная ГП; три гидротрансформатора и гидромуфта — четырёхциркуляционная ГП. Каждый гидроаппарат работает в паре со своим механическим редуктором, имеющим собственное передаточное отношение (собственную ступень преобразования крутящего момента), при этом сами гидротрансформаторы могут быть идентичной конструкции и с одинаковым коэффициентом трансформации. Включение в работу гидроаппаратов здесь происходит по взаимоисключающему принципу — когда один в работе, то остальные выключены. Переключение между гидроаппаратами осуществляется некоей управляющей системой, на основе показателей нагрузки и текущей скорости движения, наподобие как это делается в автоматических коробках передач автомобилей.

Гидропередачи данного класса применяются на магистральных и маневровых тепловозах, а также на автономных поездах.

Гидромеханическая передача

К классу гидромеханических передач относятся одноциркуляционные гидропередачи с наличием одного или нескольких следующих признаков:

двух потоков мощности, один из которых проходит через гидроаппарат, а другой — параллельно механическим путём;
комплексного гидротрансформатора или гидротрансформатора с механическим управлением лопаточными машинами в его составе;
механического способа переключения ступеней работы в движении (переключения ступеней посредством механических передач).

В основном применяются на мотовозах, путевых машинах, автономных вагонах, рельсовых автобусах. В немецком и британском тепловозостроении также применялись на магистральных тепловозах.

Гидрореверсивная передача

Гидропередача с гидравлическим реверсом.

Гидрореверсивные передачи могут быть как гидродинамическими так и гидромеханическими. Независимо от принадлежности к одному или другому классу в гидрореверсивной передаче всегда будет ещё два идентичных гидроаппарата, каждый из которых участвует в создании тягового момента в свою сторону и тормозного момента в обратную сторону. Такая компоновка обеспечивает не только реверсирование, но и так называемое гидродинамическое торможение.

Тяговый привод при гидропередаче

Групповой тяговый привод двухосной тележки

Под таковым понимается комплекс и валов и редукторов, связывающий ведомый вал гидропередачи с колёсными парами тяговой единицы.

Применение

Тепловозы
Специальный самоходный подвижной состав
Мотовозы
Дизель-поезда
Рельсовые автобусы

См. также

Электрическая передача

Примечания

ГОСТ 34077-2017. — С. 3. П.3. Термины и определения, п.п. 3.8 «Гидропередача».
ГОСТ 34077-2017. — С. 3. П.3. Термины и определения, п.п. 3.14 «Рабочая жидкость».
ГОСТ 34077-2017. — С. 5. П.5 Требования к конструкции, п.п. 5.3.8..
Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 183. §7.3., п.п. «Принцип действия и классификация».
Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 182. §7.3., п.п. «Принцип действия и классификация».
Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 188. §7.3., п.п. «Конструкция гидравлических передач».
Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 190. §7.3., п.п.«Управление гидравлическими передачами».
ГОСТ 34077-2017. — С. 3. П.4. «Классификация».
Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 189. §7.3., п.п. «Устройство трёхциркуляционной гидропередачи».
ГОСТ 34077-2017. — С. 3. таблица 1 класс «Гидродинамические передачи».
ГОСТ 34077-2017. — С. 3. таблица 1 класс «Гидромеханические передачи».
ГОСТ 34077-2017. — С. 3. таблица 1 класс «Гидрореверсивные передачи».
Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 191. §7.3., п.п.«Гидрореверсивные передачи».
ГОСТ 55056-2012. — С. 5. термин 61 «Гидравлический тяговый привод».

Литература

ГОСТ 57215-2016. Тепловозы магистральные с гидропередачей. Общие технические требования. — Москва: ГУП «Стандартинформ», 2016. — 24 с.
ГОСТ 34077-2017. Передачи гидродинамические для железнодорожного подвижного состава. — Москва: ГУП «Стандартинформ», 2017. — 16 с.
ГОСТ 55056-2012. Транспорт железнодорожный. Основные понятия; термины и определения. — Москва: Стандартинформ, 2013. — 50 с.
Ветров Ю. Н., Приставко М. В. Конструкция тягового подвижного состава / Под ред. Ю. Н. Ветрова. — Москва: Желдориздат, 2000. — 315 с. — ISBN 5-94069-003-3.
Добринский В. А., Егунов П. М. Как устроен и работает тепловоз. — 3-е, переработанное и дополненное. — Москва: Транспорт, 1980. — С. 182-191 §7.3. «Гидравлические передачи». — 367 с.
Кузьмич В. Д, Бородулин И. П., Пахомов Э. А. Тепловозы: Основы теории и конструкция. — Москва: Транспорт, 1982. — 352 с.

[1] ГОСТ 34077-2017. — С. 3. П.3. Термины и определения, п.п. 3.8 «Гидропередача».

[2] ГОСТ 34077-2017. — С. 3. П.3. Термины и определения, п.п. 3.14 «Рабочая жидкость».

[3] ГОСТ 34077-2017. — С. 5. П.5 Требования к конструкции, п.п. 5.3.8..

[4] Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 183. §7.3., п.п. «Принцип действия и классификация».

[5] Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 182. §7.3., п.п. «Принцип действия и классификация».

[6] Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 188. §7.3., п.п. «Конструкция гидравлических передач».

[7] Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 190. §7.3., п.п.«Управление гидравлическими передачами».

[8] ГОСТ 34077-2017. — С. 3. П.4. «Классификация».

[9] Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 189. §7.3., п.п. «Устройство трёхциркуляционной гидропередачи».

[10] ГОСТ 34077-2017. — С. 3. таблица 1 класс «Гидродинамические передачи».

[11] ГОСТ 34077-2017. — С. 3. таблица 1 класс «Гидромеханические передачи».

[12] ГОСТ 34077-2017. — С. 3. таблица 1 класс «Гидрореверсивные передачи».

[13] Тепловозы: Основы теории и конструкция. — С. 191. §7.3., п.п.«Гидрореверсивные передачи».

[14] ГОСТ 55056-2012. — С. 5. термин 61 «Гидравлический тяговый привод».