Гидропередача (ГП) предназначена для:

• передачи крутящего момента от двигателя к колесным парам моторной тележки через тяговую передачу;
• преобразования крутящего момента без разрыва потока мощности;
• обеспечения реверсивного движения;
• торможения РА-3 при скорости движения более 30 км/ч.

Основными составляющими ГП являются: гидротрансформатор, гидромуфта, гидрозамедлитель и механический редуктор с реверсом.

Принцип действия

Гидропередача Voith T 211 re.4 представляет собой двухскоростную гидродинамическую трансмиссию, основными компонентами которой являются: один гидротрансформатор крутящего момента, одна гидромуфта, интегрированная механическая реверсивная передача и вторичный гидродинамический тормоз-замедлитель KB190. В заполненном контуре передача мощности между рабочим колесом насоса и турбинным колесом происходит за счет силы инерции рабочей жидкости. В гидротрансформаторе (первая скорость) нерегулируемое направляющее колесо (направляющий аппарат) воспринимает разность крутящих моментов насосного и турбинного колес, за счет чего происходит плавное автоматическое преобразование крутящего момента. В гидромуфте (вторая скорость) крутящий момент турбины всегда совпадает с крутящим моментом, получаемым насосом. Изменение скорости происходит автоматически без прерывания тягового усилия, плавно, без толчков и износа, за счет наполнения гидравлических контуров рабочей жидкостью и опорожнения гидравлических контуров.

Изменение направления движения выполняется при остановке РА-3 с пульта машиниста посредством интегрированной механической реверсивной передачи с использованием реверсивного цилиндра с гидроприводом. Гидропередача с замедлителем KB190 обеспечивают гидродинамическое торможение с минимальным износом. Выработанная энергия торможения рассеивается в виде тепла и поглощается через комбинированный теплообменник охлаждающей жидкостью двигателя.

Устройство и принцип действия

Гидропередача присоединена непосредственно к двигателю. Входной вал 10 гидропередачи соединен с коленчатым валом двигателя через гаситель крутильных колебаний (упруго-демпфирующую муфту). Крутящий момент от двигателя передается на входной вал 10 гидропередачи и через ведущую шестерню 101 и далее на шестерню первичного вала 102. На первичном валу закреплены насосные колеса 221 и турбинные 222 гидромуфты. Насосные колеса 221 гидромуфты при заполненном контуре передают крутящий момент на турбинные колеса 222 и 212 за счет динамических сил рабочей жидкости. Турбинное колесо 212 гидротрансформатора и турбинное колесо 222 гидромуфты расположены на общем вторичном валу 31. Реактор 213 гидротрансформатора жестко связан с корпусом и воспринимает дифференциальный момент между насосным и турбинным колесами, обеспечивая преобразование крутящего момента. Крутящий момент с вторичного вала 31 передается на выходной вал 30 через передвижной вал 313 и шестерни 312 и 301, а в реверсивном режиме – через шестерни 311, 321, 322, 301.

В зависимости от позиции передвижного вала 313 и механизма переключения реверса 40, устанавливается направление вращения выходного вала 30:

• направление «А» – выходной вал вращается в том же направлении, что и входной; силовой поток – 313/312/301/30;
• направление «В» – выходной вал вращается в противоположном направлении входному; силовой поток – 313/311/321/32/322/301/30.

Гидравлическая система гидропередачи

Гидравлическая система выполняет функции:

• управления (совместно с электронным блоком);
• обеспечения наполнения маслом гидротрансформатора, гидромуфты и гидродинамического тормоза;
• охлаждения и смазки гидропередачи;
• очистки масла.

В состав гидравлической системы входят:

• масляные насосы 50, 51 и 52;
• водомасляный теплообменник 56;
• главный распределительный клапан 41;
• распределители 711-716 с электромагнитным управлением;
• цилиндр 45 управления вентиляционными задвижками;
• редукционный клапан 42;
• клапан 44 заполнения гидротормоза;
• предохранительные и обратные клапана, фильтры и трубопроводы.

Гидравлическая система функционирует следующим образом. В нейтральном положении передачи или при работе двигателя на холостом ходу циркуляционные контуры гидротрансформатора, гидромуфты и гидродинамического тормоза не заполнены маслом.

Загрузочный масляный насос 50 подает часть масла из картера гидропередачи через теплообменник 56, масляные фильтры 53 и 54 к первичному распределительному и смазочному насосу 51, часть – к главному распределительному клапану 41, масло из которого сливается обратно в картер гидропередачи и часть – к клапану 44 заполнения гидротормоза. Первичный распределительный и смазочный насос 51 через фильтр 55 тонкой очистки масла и клапан 43 предельного давления подает масло по маслопроводу управления к распределителям 711-716 с электромагнитным управлением. Часть масла от клапана 43 предельного давления направляется через обратные клапана 465, 466, 467, 468 к точкам смазки 57.

Наполнение гидротрансформатора обеспечивается подачей напряжения от электронного блока управления гидропередачей на распределитель 711. Масло по маслопроводу 622 управления от насоса 51 поступает по маслопроводу 623 в главный распределительный клапан 41. Под действием давления поршень 412 перемещается, открывая доступ масла в маслопровод 612. Происходит наполнение гидротрансформатора и включение передачи.

Передача отключается переводом рукоятки контроллера машиниста. Распределитель 711 под действием пружины возвращается в первоначальное положение, перекрывая маслопровод 623. Поршень 412 возвращается в исходное положение и перекрывает доступ масла из маслопровода 603 в маслопровод 612. Происходит слив масла из гидротрансформатора по маслопроводу 613 в картер гидропередачи.

Передача может быть включена вновь при любой скорости движения переводом рукоятки контроллера машиниста в одну из ходовых позиций.

Переключение режимов (передач) гидропередачи производится полностью автоматически с помощью электронного блока управления ГП в зависимости от скорости движения РА-3 и нагрузки на двигатель.

Переключение передачи с высшей на низшую происходит на более низкой скорости РА-3, чем переключение передачи с низшей на высшую. Это предотвращает непрерывное переключение передач при скоростях, находящихся около точки переключения.

При переключении передачи с режима гидротрансформатора на режим гидромуфты дополнительно к распределителю 711 включается распределитель 712. Масло по маслопроводу 622 управления направляется в распределитель 712, от которого по маслопроводу 624 поступает в главный распределительный клапан 41. Поршень 411 передвигается вверх и открывает доступ масла из маслопровода 603 через большее сечение в маслопровод 614 для быстрого наполнения гидромуфты.

После заполнения гидромуфты отключается распределитель 711, закрывая маслопровод 623. Поршни 411 и 412 перемещаются в конечные положения, и наполнение гидромуфты происходит по маслопроводу 624 через меньшее сечение в маслопроводе 614. Объем поступающего таким образом масла достаточен для требуемого наполнения гидропередачи.

При отключении передачи масло из гидромуфты сливается по сливному отверстию 223 в масляный поддон гидропередачи.

Охлаждение масла осуществляется в водомасляном теплообменнике 56. Для контроля за температурой в маслопроводе 602 от передачи к теплообменнику установлен термодатчик 741. Рабочая температура масла должна находиться в пределах от 70 до 105 °С.

Реверсивная передача

Реверсивный механизм встроен в механической части гидропередачи. Переключение реверсивного механизма производится с помощью переключателя на пульте машиниста, сигнал от которого передается в электронный блок управления гидропередачи.

От механизма переключения реверса напряжение подается на распределители 713 или 714, которые открывают доступ масла в маслопроводы 625 или 626. Масло по маслопроводам управления 625 или 626 поступает в блок 40 механизма переключения реверса. Поршень 401 под давлением масла передвигает вал 313, вводя в зацепление те или иные шестерни, изменяя направление вращения выходного вала.

В механизм переключения реверса 40 встроен пружинный механизм 403, который фиксирует поршень 401 в конечных положениях. Конечные положения поршня контролируются датчиками 731 и 732. При не достижении конечного положения датчики посылают сигнал в систему управления гидропередачи на ограничение повышения частоты вращения коленчатого вала двигателя и наполнения передачи.

Реверсивная передача может переключаться при выполнении следующих условий:

• РА-3 остановлен;
• двигатель не работает или работает на холостом ходу.

Гидродинамический тормоз

Гидродинамический тормоз 23 управляется и запитывается маслом одновременно с гидропередачей. Величина тормозного момента зависит от степени заполнения рабочей полости тормоза маслом. Для заполнения гидротормоза маслом и управления им служат клапан 44, распределитель 715 и цилиндр 45 управления вентиляционными задвижками.

Масло по маслопроводу 622 управления через распределитель 715, открывающийся системой управления гидропередачи, подается к цилиндру 45 управления вентиляционными задвижками. Давление масла в маслопроводе 627 перемещает поршень 451, открывая маслопровод 634. По маслопроводу 634 масло подается через клапан 44 заполнения гидротормоза. Поршень 441 сжимает пружину 442 и по маслопроводам 607 и 609 происходит наполнение гидротормоза.

Для отключения гидротормоза закрывается распределитель 715, поршень перемещается обратно вследствие уменьшения давления в маслопроводе 627. Маслопровод 609 закрывается и масло из гидротормоза сливается в картер гидропередачи по маслопроводу 610.

Для обеспечения охлаждения масла гидропередачи в водомасляном теплообменнике частота вращения коленчатого вала двигателя при гидродинамическом торможении должна быть не ниже 1700 об/мин.

Система управления гидропередачей

Система управления гидропередачей разделяется на внутреннюю и внешнюю. Внутреннее управление заключено в самой передаче и осуществляется гидравлической системой. Внутренняя система управления гидропередачей состоит из:

• распределителей с электромагнитным управлением;
• датчиков.

Команды на внутреннюю систему управления подаются от электронной системы управления.

Внешняя система управления гидропередачей состоит из:

• контроллера машиниста;
• переключателя направления движения;
• электронного блока управления VTIC.

Машинист осуществляет управление передачей с помощью рукоятки контроллера машиниста и переключателя (реверсора) направления движения, сигналы от которых поступают на блок управления. Также на него подаются сигналы от датчиков, встроенных в гидропередачу.

Блок управления подает напряжение на соответствующие распределители с электромагнитным управлением в зависимости от выбранного режима работы. Распределители открываются и подают масло к соответствующим управляющим устройствам внутренней системы управления гидропередачей.

Управление гидропередачей происходит при включении передачи, изменении направления движения, включении гидротормоза и изменении интенсивности торможения.

Торможение РА-3 осуществляется рукояткой контроллера, при этом торможение РА-3 до скорости 30 км/ч осуществляется гидрозамедлителем, а при скорости меньше 30 км/ч включаются электропневматические вентили, с помощью которых сжатый воздух поступает в тормозные цилиндры, которые воздействуют на колодочные тормоза.

Переключение направления движения РА-3 производится установкой (реверсора) на пульте управления ПУ-1 в положение «ВПЕРЕД» или «НАЗАД». Установку рукоятки реверсора следует производить только после полной остановки РА-3.