При вращении коленчатого вала двигателя лопатки насосного колеса увлекают жидкость, заставляя ее перемещаться от внутренних краев к внешним. Под действием центробежной силы жидкость поступает на лопатки турбинного колеса, заставляя его вращаться вместе с первичным валом коробки передач. С лопаток турбинного колеса жидкость попадает на лопатки колеса реактора, где изменяет направление движения и попадает вновь на насосное колесо. Образуется непрерывный круг циркуляции жидкости во внутренней полости рабочих колес. При попадании жидкости на лопатки неподвижного колеса реактора на них возникает реактивный момент, воздействующий на турбинное колесо дополнительно к моменту, передаваемому от насосного колеса. Следовательно, наличие колеса-реактора позволяет получать на турбинном колесе момент, отличный от того, который передается двигателем. Чем выше скорость насосного колеса по сравнениию с турбинным, тем больший реактивный момент передается от колеса-реактора турбинному колесу, вследствие чего увеличивается крутящий момент на его валу. Это свойство гидротрансформатора автоматически изменять соотношение моментов на валах насосного и турбинного колес в зависимости от частоты вращения является его основной особенностью.

Таким образом, если момент сопротивления на валу турбинного колеса выше момента подводимого к насосному колесу, жидкость, воздействуя на колесо-реактор, вызывает заклинивание его обгонной муфтой. При этом возникает реактивный момент, передающийся на турбинное колесо дополнительно к моменту от насосного колеса. Величина этого момента увеличивается пропорционально увеличению нагрузки на валу турбинного колеса. Если же момент на валу турбинного колеса становится меньше момента, развиваемого насосным колесом, то изменяется направление движения потока жидкости на колесе-реакторе. При этом ролики обгонной муфты расклиниваются, и колесо-реактор начинает вращаться совместно с турбинным колесом с одинаковой частотой, т. е. трансформация крутящего момента отсутствует, а гидротрансформатор выполняет роль гидравлической муфты.

Основными параметрами гидротрансформатора являются коэффициент трансформации и КПД.

Рис. 1. Схема гидротрансформатора

К достоинствам гидромеханической трансмиссии следует отнести плавное автоматическое изменение величины передаваемого момента в зависимости от нагрузки, что уменьшает число переключений передач и утомляемость водителя, улучшает приемистость и проходимость машины вследствие непрерывной передачи крутящего момента, повышает долговечность двигателя и трансмиссии в результате уменьшения крутильных колебаний и динамических нагрузок в трансмиссии, снижает вероятность остановки двигателя при резком увеличении нагрузки. В то же время этот тип трансмиссии имеет по сравнению со ступенчатой механической значительно меньший КПД, что ухудшает топливную экономичность машины; более сложную конструкцию и большую массу.

Электромеханическая трансмиссия представляет собой силовую передачу, в которой отдельные агрегаты (сцепление, коробка передач и др.) заменяются генератором и тяговым электродвигателем (или несколькими электродвигателями). Энергия в такой трансмиссии преобразуется дважды: механическая энергия двигателя преобразуется в связанном с ним генераторе в электрическую, а затем в тяговых электродвигателях, соединенных с ведущими колесами, электрическая энергия вновь преобразуется в механическую.

Существуют одно- и многодвигательные электромеханические трансмиссии. При одноприводной трансмиссии мощность тягового электродвигателя передается через агрегаты механической трансмиссии (карданная передача, ведущий мост) к ведущим колесам машины. В многоприводной электромеханической трансмиссии элементы механической трансмиссии почти отсутствуют, а электрическая энергия от генератора по проводам передается к тяговым электродвигателям, расположенным внутри ведущих колес и соединенным с ними шестеренчатыми редукторами (система «мотор-колесо»).

Электромеханические трансмиссии могут работать на постоянном и переменном токе. При использовании переменного тока трансмиссия компактнее и легче, однако не обеспечивает бесступенчатого изменения крутящего момента на ведущих колесах, поэтому шире практикуются электромеханические трансмиссии на постоянном токе.

Наиболее рациональна электромеханическая трансмиссия постоянного тока с приводом «мотор-колесо». Такие трансмиссии применяются в конструкциях двухосных тягачей большой мощности (свыше 400 кВт). На рис. 82 а показан такой тягач на четырех мотор-колесах. Мотор-колесо состоит из электродвигателя, корпус которого является несущим элементом (осью) для обода ведущего колеса с бескамерной шиной, и планетарного редуктора, передающего вращение от вала ротора электродвигателя ободу колеса. Стояночный тормоз мотор-колеса, смонтированный на валу электродвигателя, автоматически включается при обесто-чивании обмоток электродвигателя. Корпус электродвигателя подвешен к несущей раме тягача на двух шарнирах, ими обеспечивается поворот мотор-колеса в плане относительно продольной оси машины вправо и влево. Таким образом, каждое колесо тягача является одновременно ведущим и управляемым, что определяет высокую маневренность и проходимость машины. Тяговые электродвигатели питаются током от генератора, приводимого во вращение дизелем. Скорость движения регулируется изменением магнитного поля электродвигателей путем введения дополнительных сопротивлений в их обмотки возбуждения, а также применением различных схем соединения электродвигателей между собой. Тормозится машина посредством переключения электродвигателей мотор-колес на режим работы генераторов с погашением энергии реостатами. Трансмиссия «мотор-колесо» компактна, число механических узлов в ней сведено до минимума, что позволяет конструировать транспортные средства неограниченной грузоподъемности.

Рис. 2. Двухосный дизель-электрический тягач

Применение электромеханической трансмисси позволяет обеспечить бесступенчатое автоматическое изменение передаточного числа трансмиссии, что упрощает и облегчает управление машиной, повысить проходимость за счет плавного и непрерывного изменения тягового момента, повысить долговечность двигателя и трансмиссии благодаря уменьшению динамических нагрузок и отсутствию жесткой связи между двигателем и трансмиссией.