Transmisie hidrodinamică - un dispozitiv de transmitere a puterii prin rotație prin transformarea dublă a energiei mecanice de rotație în energia cinetică a fluxului de fluid și invers prin intermediul a două mașini hidraulice cu lame care funcționează în circuit închis , dintre care unul îndeplinește funcția de pompa hidraulica si celelalte functii ale unei turbine . [1] [2]
Transmisiile hidrodinamice constau din roți cu palete situate într-o carcasă comună. Cel puțin, există întotdeauna două roți: o roată de pompă conectată la arborele de antrenare (arborele motor) și o roată de turbină conectată la arborele antrenat (arborele de antrenare). Nu există nicio legătură cinematică rigidă între roți. Lamele ambelor roți sunt atașate la suprafețele de ghidare toroidale , care formează cavitatea de lucru a transmisiei hidrodinamice. Cavitatea de lucru este umplută cu lichid, datorită căruia energia este transferată în interiorul angrenajului, precum și lubrifierea și răcirea. Roata pompei, care primește energie de rotație din exterior, transferă energie fluxului de fluid prin paletele sale. Fluxul de fluid curge în jurul palelor roții turbinei, o face să se rotească, conferindu-i astfel energia de rotație utilizată pe arborele de ieșire pentru a depăși rezistența mașinii antrenate (consumator). [3]
Având în vedere designul lor și absența unei conexiuni cinematice rigide între legăturile lor de intrare și ieșire, GFD-urile au o serie de calități valoroase care determină distribuția lor în transmisiile mașinilor și acționările unității. HDD-urile sunt capabile să limiteze momentul rezistenței la încărcarea motorului și, de asemenea, sunt capabile să netezi pulsațiile acestui moment cu o schimbare pulsatorie a rezistenței consumatorului. În acest fel, ele protejează motorul și partea mecanică a transmisiei de suprasarcini și sarcini de șoc, crescând astfel durabilitatea acestora. GDP sunt capabili să niveleze suprasarcina motorului în momentul accelerării mașinii sau a pornirii unității conduse, ceea ce elimină necesitatea de a supraestima puterea motorului pentru o funcționare sigură în modurile de accelerare și pornire. Convertizoarele de cuplu și transmisiile hidraulice complexe sunt capabile să ofere o schimbare continuă a cuplului invers proporțional cu modificarea vitezei legăturii de ieșire, astfel încât cu o creștere a rezistenței consumatorului și, în consecință, cu o scădere a vitezei de ieșire. legătura, cuplul crește. Acest lucru face posibilă utilizarea optimă a întregii puteri disponibile a motorului la aproape orice viteză a legăturii de ieșire, ceea ce în cazul vehiculelor de transport contribuie la formarea așa-numitei caracteristici de tracțiune hiperbolice. GDP poate funcționa atât în modul de tracțiune, cât și în modul de frânare: adică pot transfera energie de rotație atât de la legătura de intrare la legătura de ieșire și invers. O caracteristică importantă a PIB-ului este că toate funcțiile de mai sus ale PIB-ului pot fi îndeplinite automat, fără întreruperea fluxului de energie transmisă și fără intervenția umană sau orice dispozitiv de control. Eficiența modurilor optime de funcționare a motorului cu turbină cu gaz poate atinge valori de 85–98%. [patru]
În contextul descrierii tehnice a unuia sau altuia PIB, acesta poate fi evaluat în funcție de diverși parametri, printre care: [5]
Puterea PIB-ului putere la legătura de intrare a PIB-ului. [6] Eficiența totală a PIB-ului raportul dintre puterea de la legătura de ieșire și puterea de la legătura de intrare. [7] Raportul de transmisie al PIB-ului raportul dintre viteza de rotație a legăturii de ieșire și viteza de rotație a legăturii de intrare. [opt] Raportul de transformare a cuplului PIB raportul dintre cuplul legăturii de ieșire și cuplul legăturii de intrare. [9] Coeficientul de moment al legăturii de intrare a PIB raportul dintre cuplul legăturii de intrare a HDF și produsul (densitatea fluidului de lucru) × (a doua putere a vitezei legăturii de intrare) × (a cincea putere a diametrului activ). [zece] Gama de reglementare a PIB limitele modificării raportului de transmisie la o sarcină dată sau limitele modificării cuplului la un raport de transmisie dat. [unsprezece] Diametrul HDD activ cel mai mare diametru al cavitatii de lucru. [12]Pe lângă parametrii de evaluare care sunt aplicabili în mod egal oricărui tip de PIB, atât cuplajele fluide, cât și convertoarele de cuplu au proprii lor parametri specifici, de exemplu:
Raportul optim al convertizorului de cuplu raport de transmisie la randament maxim. [13] Factorul de transparență al convertizorului de cuplu raportul dintre cuplul maxim al legăturii de intrare a convertorului de cuplu în regim de tracțiune și cuplul legăturii de intrare în modul de funcționare cu un raport de transformare egal cu unu și o viteză constantă a legăturii de intrare. [paisprezece] Alunecare ambreiaj diferența dintre frecvența de rotație a legăturilor de intrare și de ieșire, referită la frecvența de rotație a legăturilor de intrare. [cincisprezece] Factorul de suprasarcină de cuplare raportul dintre cuplul maxim și cuplul calculat al cuplajului de fluid. [16]De fapt, cel mai adesea în diagramele caracteristicilor GFS în gama de rapoarte de transmisie ( i ) de la 0 la 1 dintre toți parametrii de mai sus, doar trei sunt utilizate pe scară largă: grafice ale eficienței ( η ), raportul de transformare ( K ) și coeficientul de cuplu al legăturii de intrare ( λ ). Graficul de eficiență este cel mai important indicator specific estimat al funcționării oricărui PIB, al doilea arată proprietățile transformatoare ale PIB-ului, iar al treilea indică indicatorii specifici ai caracteristicii de încărcare. [17]
Transmisia hidrodinamică poate fi implementată ca: [18]
Principala diferență structurală dintre un cuplaj hidraulic și un convertor de cuplu este prezența obligatorie a unui al treilea element în convertorul de cuplu (pe lângă pompă și turbină) - reactorul.
Cuplajul fluidului (GM) este o transmisie hidrodinamică care nu convertește cuplul. [21]
GM este format din două elemente principale: roata pompei și roata turbinei. Din punct de vedere structural, ambele roți sunt de obicei amplasate într-o carcasă comună, iar roata pompei este adesea interblocată cu carcasa, iar roata turbinei se rotește în interiorul carcasei pe rulmenți. Cuplul aici este furnizat corpului GM și este îndepărtat de pe arborele antrenat din centrul GM.
GM nu poate modifica cantitatea de cuplu transmisă. În majoritatea modurilor de funcționare ale GM, cuplul pe roata turbinei este egal cu cuplul pe roata pompei (excepția este zona de scădere a eficienței cu un raport de transmisie cinematic apropiat de 1). În cazul general, eficiența GM în majoritatea modurilor de funcționare este egală cu raportul de transmisie. Cele mai mari valori ale eficienței GM sunt în intervalul 95-97%, ceea ce corespunde aproximativ cu valorile raporturilor de transmisie cinematice în intervalul 0,95-0,97. În intervalul de peste aceste valori, eficiența GM scade drastic și nu este posibilă funcționarea GM în scopul propus. [22] [23]
Un convertor de cuplu (GT) este o transmisie hidrodinamică care convertește cuplul transmis în mărime (și, în unele cazuri, în direcție). [26]
GT este format din trei elemente principale: roata pompei, roata turbinei și roata reactorului (reactor). Din punct de vedere structural, toate cele trei elemente sunt de obicei amplasate într-o carcasă comună, iar elementul pompă este adesea interblocat cu carcasa, elementul turbină se rotește liber în interiorul carcasei pe rulmenți, iar reactorul este fixat fix pe un fel de suport de montare în afara carcasei. și nu se poate roti. Cuplul aici este furnizat carcasei GT și este îndepărtat de pe arborele antrenat conectat la roata turbinei din centrul GT. Un astfel de design GT poate fi considerat canonic, dar există și diverse modele rare, non-standard, cu roți separate de pompă și turbină.
GT este capabil să modifice cantitatea de cuplu transmisă. Acest lucru se întâmplă tocmai datorită reactorului, iar în orice GT cuplul pe roata turbinei este egal cu suma momentului de pe roata pompei și cuplul de reacție pe reactor. Valoarea maximă a raportului de transformare pentru fiecare GT este diferită și, în general, cu cât este mai mare raportul de transformare, cu atât este mai mică valoarea raportului de transmisie cinematică, se obține cel mai mare randament. Valoarea maximă a raportului de transformare este determinată de astfel de factori ai planului constructiv ca: diametrul activ, tipul și dispunerea roților, unghiul de înclinare a palelor. Toate GT-urile, fără excepție, au un astfel de interval în care valorile raportului de transformare sunt sub unitate. Acesta este un interval nedorit: valorile de eficiență aici sunt extrem de scăzute și orice operare pe termen lung a GT pentru scopul său este lipsită de sens aici. [27] [23]
În lexicul modern aproape tehnic și vorbirea de zi cu zi, GT este de obicei înțeles nu ca GT, ci ca o transmisie hidrodinamică complexă, deși o astfel de înlocuire a conceptelor este formal eronată. Termenul englezesc este Torque Converter.
GDP-ul complex, așa cum spune, combină un cuplaj fluid și un convertor de cuplu, este capabil să funcționeze în ambele moduri, drept urmare are o gamă mai largă de valori de eficiență ridicată.
O trăsătură caracteristică de proiectare a complexului PIB este roata reactorului mobil situată pe roata liberă. Ambreiajul de rulare permite blocarea reactorului atunci când turbina cu gaz integrată funcționează în modul convertor de cuplu și eliberarea în modul ambreiaj fluid, iar trecerea de la un mod la altul are loc automat în funcție de raportul cinematic al transmisiei. motor cu turbină cu gaz. De asemenea, o caracteristică a motoarelor complexe cu turbină cu gaz este că turbinele centripete sunt de obicei utilizate în ele, datorită faptului că asigură un consum de energie suficient atunci când motorul complex cu turbină cu gaz funcționează în modul de cuplare fluidă.
Un GFS complex poate avea unul sau două reactoare, fiecare dintre ele fiind situat pe roata liberă. Două reactoare, parcă, fac posibilă obținerea a două convertoare de cuplu cu caracteristici diferite de transformare a cuplului într-o singură carcasă. Această soluție permite extinderea zonei de valori de eficiență ridicată. Caracteristica externă a unui astfel de GFS complex constă din trei caracteristici ale GFS-urilor elementare. În literatura tehnică străină, astfel de PIB-uri complexe sunt numite „trifazate”. [treizeci]
Acestea sunt orice PIB în care, într-un anumit mod de funcționare, funcția de blocare reciprocă a roților pompei și turbinei una față de alta este implementată într-un fel sau altul. [32]
În modul de blocare, VRT-ul funcționează ca un transfer direct și toate proprietățile specifice de mai sus ale VRT-ului nu mai sunt valabile. Mecanismul de blocare este un ambreiaj de frecare sau hidraulic.
Ambreiajul de blocare poate fi amplasat atât în afara carcasei GFS, cât și în interiorul acesteia. Activarea blocării se poate face manual, dar de obicei se face automat de către un sistem de control.