Un convertor de cuplu ( transformator hidrodinamic ) este o transmisie hidrodinamică care convertește cuplul transmis în mărime (și uneori în direcție). [unu]
Este unul dintre elementele transmisiilor hidromecanice și transmisiilor hidraulice , care sunt utilizate în vehiculele de transport cu motor cu ardere internă de la autoturismele de pasageri până la nave. Convertizoarele de cuplu sunt utilizate pe scară largă în tehnologia auto, oferind o pornire lină a mașinii dintr-un loc și reducând transferul sarcinilor de șoc de la transmisie la arborele motorului. Cel mai frecvent utilizat cu transmisii automate sau CVT .
Orice convertor de cuplu este format din:
În timpul funcționării convertorului de cuplu, lichidul este accelerat de roata pompei și se deplasează pe o traiectorie complexă, care poate fi împărțită în două componente simple: relativă (viteza este direcționată radial de la axa spre periferia roții pompei și de la periferia față de axa roții turbinei), portabil (rotație împreună cu pompa și roțile turbinei). În funcție de raportul acestor componente, convertorul de cuplu poate funcționa în diferite moduri.
Există trei moduri de funcționare a convertorului de cuplu:
O descriere a principiului de funcționare a convertorului de cuplu poate fi vizualizată în acest videoclip Convertor de cuplu cu transmisie automată. Întregul adevăr despre principiul muncii .
Toate piesele sunt asamblate într-o carcasă comună. Corpul convertizorului de cuplu este de obicei montat pe o placă de antrenare, care, la rândul său, este atașată la arborele cotit al motorului mașinii. Deși, există și excepții. De exemplu, în transmisiile autobuzului LiAZ-677 și a tractorului DT-175S, transmiterea cuplului de la motor la convertizorul de cuplu are loc prin arborele cardan. Convertorul de cuplu este umplut cu ulei, care este amestecat activ în timpul funcționării sale.
Roata pompei este conectată rigid la carcasa convertizorului de cuplu; atunci când arborele motorului se rotește, creează un flux de ulei în interiorul convertorului de cuplu, care rotește roata statorului (reactor) și turbina.
Diferența structurală dintre un convertor de cuplu și un cuplaj fluid este prezența unui stator (reactor). Statorul este montat pe o roată liberă . Cu o diferență semnificativă de viteză a pompei și a turbinei, statorul (reactorul) este blocat automat și transferă un volum mai mare de lichid către roata pompei. Datorită statorului (reactorului), cuplul crește de până la trei ori [5] la pornirea de la oprire.
Turbina este legată rigid la arborele transmisiei automate .
Datorită faptului că transmiterea cuplului în interiorul convertorului de cuplu are loc fără o conexiune cinematică rigidă , sarcinile de șoc pe transmisie sunt eliminate și mașina capătă o mai mare finețe. Efectul negativ al convertorului de cuplu este „alunecarea” roții turbinei în raport cu roata pompei - aceasta duce la creșterea generării de căldură (în unele moduri, convertorul de cuplu poate genera mai multă căldură decât motorul însuși) și o creștere a combustibilului. consum.
Pentru a îmbunătăți eficiența combustibilului, în proiectarea convertoarelor moderne de cuplu este introdus un mecanism de blocare, ceea ce face posibilă conectarea rigidă a pompei și a turbinei. Când convertorul de cuplu este blocat, transmisia automată funcționează în modul unei conexiuni cinematice rigide între motor și transmisie, similar cu transmisia manuală . În transmisiile automate controlate electronic, momentul blocării este determinat de computer, astfel încât acesta poate fi pornit aproape în orice moment conform programului de control.
Transmisiile automate produse în secolul al XX-lea au inclus o blocare a convertorului de cuplu numai atunci când a fost atinsă o viteză suficient de mare (mai mult de 70 km/h). Transmisiile automate moderne includ blocarea convertorului de cuplu la viteze destul de mici (de la 20 km/h), ceea ce vă permite să economisiți combustibil nu numai când conduceți pe autostradă, ci și când conduceți în oraș. De asemenea, blocarea convertizorului de cuplu este folosit, ca o transmisie manuală, pentru frânarea motorului. În acest caz, alimentarea cu combustibil a motorului se oprește pe durata blocării, arborele motorului se rotește din cauza mișcării mașinii. La tractoare, blocarea convertizorului de cuplu este utilizat pentru a porni motorul tractorului „din împingător” sau când tractorul funcționează în mod staționar.
Trebuie remarcat faptul că, deși blocarea convertorului de cuplu aduce economii tangibile de combustibil, are câteva dezavantaje:
Convertizoarele de cuplu sunt utilizate pe scară largă în vehicule, de la mașini de pasageri și stivuitoare ușoare până la șasiu de camioane speciale super-grele. Cel mai adesea funcționează cu cutii de viteze planetare , deși există și combinații cu modele convenționale cu doi și trei arbori. Popularitatea mașinilor echipate cu un convertor de cuplu poate varia foarte mult în funcție de regiune. Deci, la sfârșitul secolului XX, în Europa de Vest, aproximativ 20% dintre mașini aveau un convertor de cuplu. Marea majoritate a transmisiilor hidraulice de putere medie și mare din Europa sunt proiectate și construite de Voith în Germania.
În același timp, în SUA ponderea lor a fost de aproximativ 80%. În ultimii ani, convertizoarele de cuplu au fost înlocuite cu transmisii manuale automate sau „robotice” din industria autoturismelor.
În URSS și mai târziu în CSI, au fost utilizate în transmisiile hidrodinamice ale mașinilor Volga, Chaika și ZIL, tractoarelor multifuncționale MZKT și KZKT, familia BelAZ , autobuzele LAZ-695Zh și LiAZ-677 ", pe tractoare" DT-175S "și" T-330 "și pe o serie de locomotive diesel de manevră (TGM3, TGM6, TGK2) și locomotive principale - TG102, TG16, TG22. În plus, convertizoarele de cuplu sunt utilizate în transmisiile unor tipuri de macarale și excavatoare cu transmisie prin cablu a corpurilor de lucru, în antrenările transportoarelor cu bandă de mină și carieră. De asemenea, convertizoarele de cuplu au fost instalate în propulsorul celui mai puternic remorcher împingător fluvial din URSS „ Marshal Blucher ”, ceea ce a permis motoarele navei gigantice să funcționeze eficient la viteze mici, fără utilizarea elicelor cu pas controlabil (implementarea care pe vasele fluviale este foarte dificil).
În sistemele de antrenare hidraulice volumetrice , există unități care se numesc transformatoare hidraulice, dar nu au nimic în comun cu transformatoarele hidrodinamice în design. Un exemplu este unitatea HC53, aflată pe aeronava An-124 Ruslan și altele, constă din două mașini hidraulice identice (motoare-pompe) cu un arbore comun, fiecare dintre ele conectată la propriul sistem hidraulic autonom. În care dintre sisteme există mai multă presiune - mașina acelui sistem rotește arborele și transferă energie mecanică către o altă mașină, care creează presiune în sistemul său. Acest design vă permite să transferați energie de la sistem la sistem fără schimb de fluide, ceea ce, în cazul depresurizării sau contaminării unui sistem hidraulic, exclude defecțiunea altuia. Pe aeronavele Airbus și Superjet-100 , o unitate similară se numește unitate de transfer de putere (PTU), iar sunetele care însoțesc funcționarea acesteia, amintesc de sunetul unui ferăstrău circular sau al lătratului unui câine (acesta din urmă se observă în timpul pornirii motorului) , deseori sperie pasagerii. În timpul zborului normal, cu aeronava în stare bună de funcționare, PTU-ul este de obicei inactiv.
| Turbine și mecanisme cu turbine în compoziție | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tipuri |
| ||||||||||
| Vehicule | |||||||||||
| Elemente structurale |
| ||||||||||