Гидротрансформатор состоит из трех колес с лопатками: колеса центробежного насоса, колеса турбины и колеса реактора, заключенных в общий кожух, заполненный маловязким маслом. Колесо насоса с расположенными по его окружности лопатками связано с коленчатым валом двигателя и приводится им во вращение. Турбина закреплена на ведомом валу механического редуктора, передающего далее последовательно крутящий момент на ведущие колеса машины; лопатки колеса турбины расположены у выхода из колеса насоса. Реактор является неподвижной частью гидротрансформатора. Лопатки реактора выполнены так, что поступающий из турбины в реактор поток жидкости на выходе из него имеет направление, совпадающее с вращением насоса. Этим реактор способствует вращению колеса насоса.

Рис. 1. Схема гидродинамической передачи:
а — упрощенная модель гидропередачи; б — схема одноступенчатого гидротрансформатора: 1 — двигатель; 2— центробежный насос; 3 — турбина; 4 — реактор; 5 — силовая передача.

Циркуляция жидкости в гидротрансформаторе происходит под действием центробежных сил, возникающих при вращении колеса насоса. В процессе работы гидротрансформатора проходы между лопатками насосного, турбинного и реакторного колес образуют полость, называемую кругом циркуляции; в нем происходит непрерывное движение жидкости по замкнутому контуру: от насоса к турбине, от турбины к реактору и от реактора к насосу и т. д.

По характеру взаимодействия гидротрансформатора с двигателем различают непрозрачные и прозрачные гидротрансформаторы.

Непрозрачным называют такой гидротрансформатор, у которого число оборотов и нагрузка турбины не изменяют режима работы насоса. В этом случае число оборотов и крутящий момент двигателя зависят только от положения органов подачи топлива. Такой гидротрансформатор изолирует двигатель от воздействия на него меняющихся внешних сопротивлений.

В прозрачном гидротрансформаторе имеет место обратное явление. Он изменяет режим работы двигателя в зависимости от изменения нагрузки на валу турбины так, что при неизменном положении органов подачи топлива число оборотов коленчатого вала с увеличением скорости автомобиля повышается, и наоборот. Вследствие этого на больших нагрузках двигатель работает в диапазоне высоких моментов, а при снижении нагрузки повышает число оборотов и использует большие мощности, что улучшает соответствующим образом динамические и экономические качества автомобиля.

Как видно из характеристики, оптимальные значения к.п.д. лежат в узком интервале передаточных отношений. Для полного и экономичного использования мощности двигателя гидротрансформатор при работе с низким к. п. д. переводится в режим гидромуфты или блокируется, участвуя только в передаче крутящего момента. На характеристике переход гидротрансформатора в режим гидромуфты соответствует точкам В и В’.

Рис. 2. Схема гидрообъемной силовой передачи:
1 — коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания; 2, 7 — кривошипные механизмы; 4 — поршень; 4 — гидравлический насос; 5 — нагнетательный трубопровод: 6 — колесо трактора (автомобиля); 8 — гидравлический мотор.

Гидротрансформаторы, работающие в режиме гидромуфты, называются комплексными. Для того чтобы гидротрансформатор работал в режиме гидромуфты, его реактор устанавливают на муфте свободного хода. Реактор может вращаться только в одном направлении — вслед за насосным и турбинным колесами. При вращении в другую сторону реактор заклинивается муфтой и жестко связывается с картером гидротрансформатора.

В гидрообъемных передачах используется энергия статистического напора жидкости, заключенной между рабочими элементами насоса и приводимого им в действие гидравлического двигателя.

Рис. 3. Характеристика гидротрансформатора.

Насос, получающий вращение от двигателя внутреннего сгорания, подает под давлением жидкость по нагнетательному трубопроводу к гидравлическому двигателю, поршень которого с помощью кривошипного механизма приводит во вращение колесо 6 трактора (автомобиля). Рабочими элементами насоса и гидравлического двигателя могут быть лопатки, шестерни и т. д., либо поршни, как в нашем примере. После того как энергия напора, сообщенная жидкости насосом, будет преобразована в механическую работу, жидкость поступает к всасывающей полости насоса, и процесс повторяется. В гидрообъемных передачах производительность насоса можно изменять. На приведенной схеме это достигается изменением длины кривошипа (показано пунктиром). С изменением длины кривошипа и при постоянном числе оборотов коленчатого вала двигателя количество подаваемой жидкости к гидравлическому мотору меняется, его поршень начинает делать большее или меньшее число ходов, обеспечивая этим преобразование крутящего момента на ведущих колесах. В реальных гидрообъемных передачах регулирование крутящего момента осуществляется изменением рабочих объемов насоса и гидравлического двигателя и может выполняться автоматически или водителем.

Электрические передачи тракторов и автомобилей выполняются на постоянном токе, несмотря на то, что по ряду показателей он уступает переменному току. Это объясняется трудностями бесступенчатого регулирования скорости вращения и нагрузки асинхронных двигателей переменного тока.

У трактора с электрической силовой передачей генератор, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания, вырабатывает электрическую энергию и передает ее тяговому электродвигателю.

В качестве тягового электродвигателя применяется электродвигатель постоянного тока с обмоткой возбуждения, соединенной последовательно с обмоткой якоря.

Такой электродвигатель обладает высокими преобразующими свойствами в сравнении с электродвигателями других типов.