Transmisia fluidelor
Fluid de transmisie sunt hidraulice transmisii pentru viteză în trepte sau fără trepte și conversie de cuplu . Viteza de ieșire este aproape întotdeauna mai mică decât viteza de intrare.
Transmisiile hidraulice hidrodinamice funcționează cu presiune scăzută și debit mare de ulei și permit un design compact (a se vedea, de asemenea, principiul Föttinger ). Transmisiile hidraulice hidrostatice funcționează cu presiuni de ulei foarte mari și debituri mici de ulei. Unitatea și ieșirea pot fi conectate spațial separate prin furtunuri.
istorie
La începutul secolului 20, construcții navale confruntat cu problema reducerii de mare viteza turbinei cu abur la mare putere la o viteză redusă, după cum este necesar pentru o bună eficiență a elicei . Angrenajele potrivite pentru performanțe ridicate nu au putut fi încă fabricate. O soluție este transmisia hidraulică: o pompă centrifugă extrage lichid dintr-un rezervor, îl accelerează și îl transmite turbinei. În turbină , energia de curgere a lichidului este transformată în mișcare rotativă mecanică. Lichidul care iese din turbină curge înapoi în rezervor. Dispunerea separată a pompei și a turbinei are ca rezultat pierderi considerabile din cauza fricțiunii lichidului pe pereții conductelor, auto-fricțiunea lichidului, precum și pierderile de intrare și ieșire. Adunând toate componentele într-o singură carcasă, majoritatea acestor pierderi pot fi evitate. Această idee se întoarce la Hermann Föttinger .
Transmisie hidrostatică
În tehnologie, o transmisie hidrostatică este conexiunea dintre o pompă hidraulică și unul sau mai multe motoare hidraulice . Astfel de angrenaje pot avea o distanță de până la câțiva metri între pompă și piesele motorului . Raportul poate fi reglat continuu prin schimbarea continuă a debitului de ulei între pompa hidraulică și motorul hidraulic prin transportarea sau modificarea deplasării .
În angrenajele hidrostatice, componentele pompei și ale motorului sunt de obicei construite la fel, în afară de detaliile minore: carcasa pompei este dispusă axial față de arborele de antrenare al pompei. În interior există un inel cu găuri cilindrice dispuse circular în care sunt introduși pistoanele degetelor în același aranjament. Aceste pistoane sunt axial conectat la un disc glisant care se rotește cu carcasa, prin care în mașini reglabile unghiul discului în raport cu inelul cu piston ( oscilantă mașină placă ) sau unghiul inelului în raport cu discul ( îndoit mașină cu axe ) poate fi schimbată. Astfel de mașini sunt denumite în general pompe cu pistoane cu deget sau motoare (cunoscute și ca pompe / motoare cu piston axial ).
Atâta timp cât unghiul dintre disc și inelul cu pistonul este de 0 °, nu se pompează ulei. Dacă partea pistonului sau discul (în funcție de design) este pivotat lateral, pistoanele, declanșate de poziția înclinată a discului sau a inelului cu pistonul în interiorul pivotului, se deplasează mai adânc în carcasa pompei și ieșiți pe cealaltă parte. Acest lucru are ca rezultat o parte de presiune și una de aspirație, care sunt separate una de alta de un tip de chiulasă. Astfel, pompa începe să se livreze atunci când se rotește. Pompa este conectată prin conducte de presiune la motorul hidraulic construit în mod similar, care convertește energia hidraulică ( presiune , debit volumic ) înapoi în energie mecanică (adică o mișcare rotativă). Prin schimbarea unghiului de pivotare și a direcției de pivotare a pompei, debitul și direcția de curgere și, astfel, raportul și direcția de deplasare pot fi controlate.
Transmisie hidrodinamică
Cuplaj fluid
Într-un cuplaj de fluid (de asemenea cuplaj Föttinger conform Hermann Föttinger), pompa și turbina sunt combinate într-o singură carcasă (vezi și principiul Föttinger ). Roata pompei se află direct pe arbore și este închisă de turbină. Pompa aspiră uleiul de pe arbore și îl aruncă spre exterior direct în palele turbinei. Pentru o cuplare cu fluid, piesele menționate sunt deja toate piesele necesare. Uleiul este aspirat de roata pompei și accelerat spre exterior. Impulsul este transmis roții turbinei, după care uleiul se ciocnește de carcasă și revine în interior către roata pompei sau în bazinul de ulei.
Cuplajul fluidului nu transformă cuplul, ci doar cuplează. Se produce o alunecare, care este transformată energetic în căldură, astfel încât există o diferență de viteză între intrare și ieșire.
Convertor de cuplu
Pentru a realiza o conversie a cuplului, un difuzor este integrat în carcasă (vezi și principiul Föttinger ). În esență, este format din lame pentru a prinde uleiul care iese din turbină. Uleiul din turbină are o componentă de mișcare radială datorită inerției și o componentă de mișcare tangențială datorită vitezei turbinei. Difuzorul deviază uleiul și îl accelerează spre pompă. Pentru a face acest lucru, se oprește, este de obicei susținut de o roată liberă. Uleiul reintră în pompă cu energie cinetică reziduală. Cu acest aranjament, se poate realiza o conversie viteză-cuplu până la maximum 1: 8. Eficiența scade brusc cu scăderea sau creșterea raportului de viteză, motiv pentru care ambreiajele de blocare a convertorului sunt utilizate în cea mai mare parte în transmisiile vehiculului , care opresc alunecarea și astfel îmbunătățesc foarte mult eficiența.
Aplicații
Vehicule rutiere
Transmisia fluidelor este utilizată la vehiculele rutiere, în special în domeniul transmisiilor automate și în sectorul vehiculelor comerciale .
Transmisii de energie hidrostatică
Transmisiile de putere hidrostatică sunt utilizate în principal pentru acționări auxiliare cu putere redusă sau ca acțiuni de deplasare în mașini de construcții (de exemplu, excavatoare sau încărcătoare pe roți ), camioane industriale și mașini agricole (de exemplu, combine agricole ). Pompa și motoarele hidraulice pot fi aranjate separat într-un loc convenabil aici. Un dezavantaj este eficiența slabă , motiv pentru care sunt rareori utilizate în tractoarele moderne . Excepții sunt transmisiile de împărțire a puterii în care numai o parte din puterea de acționare este transmisă hidrostatic.
Transmisii de putere hidrodinamice
Transmisiile de putere hidrodinamice se găsesc în transmisiile automate , unde înlocuiesc ambreiajul ( cuplarea fluidului) sau întreaga transmisie ( convertorul de cuplu ). Există, de asemenea, modele mixte între modelele de angrenaje mecanice și hidrodinamice, cum ar fi B. transmisia convertorului diferențial (DIWA) de la producătorul Voith , în care puterea motorului este transmisă parțial mecanic și parțial hidrodinamic în același timp, prin care proporția celor două tipuri de transmisie variază în funcție de viteză (la pornire, o proporție mare de transmisie hidrodinamică, cu creșterea puterii proporția crește transmisia mecanică a puterii).
Întârziator
În autobuze și alte vehicule comerciale grele, un dispozitiv de întârziere este adesea instalat ca o frână aproape fără uzură pentru a reduce uzura frânelor de frecare și pentru a spori siguranța printr-un al doilea sistem de frânare independent. Un retarder este un tip special de cuplare de fluid în care roata turbinei este staționară. Întreaga energie cinetică a roții pompei este transformată în căldură și transferată la mediul hidraulic, care trebuie răcit. Reglarea are loc prin umplerea și golirea camerei pompei. Mediul hidraulic din vehicule este de obicei ulei. Apa de răcire a vehiculului a fost folosită recent, de exemplu, cu Aquatarder de la Voith , care face parte, de asemenea, din sistemul de frânare Pritarder de la MAN .
Vehicule feroviare
conduce
În cazul locomotivelor diesel puternice , transmisia de putere hidrodinamică este una dintre cele două metode posibile de transmitere a puterii , pe lângă transmisia de putere diesel-electrică , deoarece transmisiile pur mecanice (manuale) nu sunt disponibile pentru transmiterea unor astfel de puteri mari de acționare. Comparativ cu varianta diesel-electrică, transmisia de putere hidrodinamică oferă avantajul unei economii de greutate care se cumpără la prețul unei capacități de accelerație mai mici. Un exemplu de locomotivă cu transmisie hidraulică care este clasa 218 a Deutsche Bahn .
frână
În domeniul tehnologiei vehiculelor feroviare, termenul de frână hidrodinamică (numită și frână H) este folosit pentru întârziat . Modul de funcționare corespunde retarderului utilizat și la vehiculele rutiere, dar componentele trebuie să fie proiectate astfel încât să fie corespunzător mai puternice pentru a putea aplica forțele de frânare necesare; La proiectarea sistemelor de răcire a locomotivelor echipate cu o frână hidrodinamică, trebuie luată în considerare cantitatea mare de căldură care trebuie disipată. Vehiculele cunoscute cu frâne hidrodinamice sunt z. B. locomotivele din clasa 218 sau vagoanele din clasa 612 ale Deutsche Bahn .
Industrie
În industrie, cuplajele de fluid sunt folosite ca ajutor de pornire, ca cuplaj de control pentru controlul vitezei continuu și ca frână (întârziat). Uleiul mineral sau apa sunt de obicei utilizate ca mediu de operare .
conduce
Turbo cuplajele cu umplere constantă sunt utilizate pentru a accelera ușor mase mari, cum ar fi concasoarele. Datorită creșterii încet a fluxului circulator între pompă și roata turbinei ca urmare a accelerării echipamentului după pornirea mașinii de acționare, același lucru este accelerat ușor la viteza nominală. Cu toate acestea, există întotdeauna o alunecare între mașina de acționare și mașina acționată. Dacă este necesară o reglare a vitezei infinit variabilă în timpul funcționării, se utilizează un cuplaj turbo cu o cantitate de umplere variabilă (cuplaj de reglare turbo). Aici, umplerea ambreiajului poate fi schimbată, de exemplu, folosind un tub de prindere, controlând astfel transmisia cuplului sau viteza. Pentru mașinile de mare viteză , cum ar fi compresoarele sau pompele de alimentare cu apă , se utilizează cuplaje cu viteză variabilă, turbo cuplaje cu cutii de viteze în amonte sau în aval în aceeași carcasă. Cu cuplaje cu viteză variabilă, este posibilă controlul continuu al vitezei la motoarele primare cu o putere de până la 80 MW.
frână
Retardatoarele industriale cu cantități variabile de umplere sunt utilizate, de exemplu, ca frâne de testare.
Vezi si
literatură
- Hermann Roloff, Wilhelm Matek: elemente de mașină. Ediția a 19-a. Vieweg + Teubner, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8348-0689-5 .