Преобразователи крутящего момента и их функции
Если в легковых автомобилях используется сцепление, в автоматических автомобилях используются гидротрансформаторы. Гидротрансформатор — это механизм гидравлического сцепления, который позволяет двигателю вращаться независимо от трансмиссии. Крутящий момент означает мощность в словаре автомобиля. Тогда преобразователь крутящего момента является буквально силовым преобразователем.
Существует четыре различных компонента гидротрансформатора: насос, турбина, статор и трансмиссионная жидкость. Трансмиссионная жидкость обеспечивает преобразователю мощную мощность, необходимую для работы муфты. Насос действует как центрифуга. Это работает почти как стиральная машина. Когда насос вращается, трансмиссионная жидкость сбрасывается во внешнюю часть гидротрансформатора. Когда трансмиссионная жидкость выбрасывается наружу, в центре создается вакуум, который дополнительно притягивает к ней больше жидкости. Турбина, с другой стороны, заставляет жидкость менять направление, что, в свою очередь, также приводит к вращению турбины. Теперь, если трансмиссионная жидкость попадет в насос, это приведет к замедлению двигателя, что приведет к напрасной трате энергии. Чтобы предотвратить это, типичный гидротрансформатор имеет статор. Он перенаправляет трансмиссионную жидкость, чтобы не задеть насосы гидротрансформатора.
Работая вместе, эти четыре детали гидротрансформатора обеспечивают его правильную работу. Есть пять конкретных функций, которые выполняют конвертеры. Он обеспечивает многократный крутящий момент или мощность, генерируемую двигателем. Он работает как муфта, которая передает крутящий момент двигателя. Он поглощает вибрации двигателя автомобиля, сглаживает вращение двигателя и вытесняет масло из гидравлической системы управления.
Как и другие детали любого транспортного средства, эти детали гидротрансформатора также подвержены износу. Как бы велики они ни были, любое повреждение на них означает, что владелец транспортного средства нуждается в ремонте крутящего момента. Не забудьте проверить, что все хорошо смазано, чтобы преобразователи двигались плавно. Например, как мы уже говорили недавно, турбина является важным компонентом преобразователя крутящего момента. Это то, что соединяет входной вал, когда гидротрансформатор установлен на коробке передач. Обычно повреждение этой детали приводит к замене всего гидротрансформатора коробки передач.
Другая распространенная проблема — захват муфты статора. Захват муфты статора происходит, когда лопасти статора блокируются вместе, предотвращая его вращение во время фазы соединения. Эта проблема обычно решается либо полным восстановлением крутящего момента, либо переустановкой гидротрансформатора.
Одной из второстепенных, но жизненно важных частей преобразователей является муфта гидротрансформатора. Это действует электронное сцепление, которое включает двигатель и трансмиссию или часть, которая генерирует мощность и доставляет ее на поверхность дороги. Муфта гидротрансформатора также известна как блокировочный преобразователь. Он скользит и заставляет автомобиль работать на холостом ходу, чтобы он не двигался. Однако, это никогда полностью не затрагивает способ, которым может сцепление автомобиля механической коробки передач. Маленькие промахи вызывают неэффективность. Ожидайте, что автомобили с механической коробкой передач имеют более высокий уровень производительности и лучший пробег, чем автоматические.
Какие измерительные преобразователи применяются в датчиках крутящего момента
В зависимости от типа устройства, создающего крутящий момент, среднее значение этого момента образовано последовательностью импульсных моментов, которые могут значительно превосходить среднее значение. В двигателях внутреннего сгорания вообще имеет место пульсирующий крутящий момент. В то же время нередко ошибочно при тарировке и испытаниях датчиков крутящего момента используют электродвигатели, создающие постоянный крутящий момент. Часто не учитывают того, что исследуемая установка представляет собой колебательную систему и что в ней могут возникать крутильные колебания. При переходе через положение резонанса мгновенные значения могут во много раз превысить среднее значение крутящего момента. Преобразователи (датчики), рассчитанные на среднее значение момента, могут не выдержать таких перегрузок, и поэтому их необходимо рассчитывать на максимумы момента.
При измерении динамической колебательной характеристики производственного оборудования необходимо проверить, в какой мере преобразователь (датчик) крутящего момента, действующий как торсионная пружина, меняет колебательную характеристику всей установки в целом.
Тензорезисторные преобразователи (датчики) крутящего момента. Такие преобразователи находят широкое использование для измерения крутящего момента. Диапазон измерений серийно выпускаемых тензорезисторных преобразователей крутящего момента составляет от 0 – 0,1 Н·м до 0 – 50 кН·м, а в случае необходимости и более.
Конструктивное исполнение, основные типы. Важнейшей частью преобразователя (датчика) крутящего момента является, как правило, чувствительный цилиндричес-кий элемент, который под действием приложенного к нему моменту закручивается. Возникающие при этом напряжения сдвига или деформации служат мерой крутящего момента. Упомянутые напряжения или деформации воспринимаются тензорезисторами, которые приклеивают к чувствительному элементу под углом 45 0 к его продольной оси и включают в схему моста Уитстона. Для передачи питающего напряжения и измерительного сигнала применяют контактные кольца или передачу сигналов без использования контактных колец. На рис.6 приведена типичная конструкция преобразователя (датчика) крутящего момента с контактными кольцами. На суженном участке вала, представляющего собой чувствительный элемент, видны тензорезисторы, расположенные под углом 45 0 . Известно соотношение . Поэтому, зная j и параметры торсионного вала получим Измеряя углы закручивания, можно определить соответствующее значение Мк . При малых крутящих моментах для получения достаточной деформации диаметр вала должен быть очень малым. (Для обеспечения необходимой устойчивости в этих случаях применяют чувствительные элементы другой формы, например в виде клетки, стержни которой работают на изгиб). Односторонне расположение подшипников снижает погрешности от трения. Для вентиляции и охлаждении служит вентилятор. Тензорезисторы соединены с неподвижным корпусом при помощи контактных колец и съемных щеток. Необходимые для измерения мощности параметры скорости и направления вращения могут быть также получены бесконтактным способом.
Преобразователи (датчики) крутящего момента с бесконтактной передачей сигналов наиболее эффективны для непрерывного контроля, так как они работают практически без износа и без обслуживания. Примером такого преобразователя является преобразователь момента, представленный на рис.7. Этот преобразователь работает совместно с фотодатчиком ДФ-1, в проеме которого размещаются диски 3 и 4, образующие при увеличении момента увеличивающиеся по ширине щели и, как следствие, формирующие при своем вращении в проеме неподвижного фотодатчика последовательности увеличивающихся по длительности импульсов.
На схеме обозначены: 1, 2 – полумуфты левая и правая; 3, 4 левый и правый диски с выступами, 5 – упругие элементы (пружины). Этот преобразователь крутящего момента содержит полумуфты 1 и 2, неподвижно закрепленные на полумуфтах диски 3 и 4 с радиальными прорезями, упругие элементы 5 (в данном примере – пружины сжатия), размещенные между выступами-кулачками полумуфт. Диски 3 и 4 имеют возможность поворачиваться один относительно другого, и в исходном их положении радиальные прорези одного диска перекрыты выступами другого, т.е. эти диски не образуют радиальных щелей. Полумуфты 1 и 2 расположены в непосредственной близости одна от другой так, что закрепленные на полумуфтах диски с радиальными прорезями могут быть размещены в проеме одного и того же фотодатчика (рис.7). Здесь торсионный вал упразднен и заменен упруго деформируемыми элементами, связывающими полумуфты в окружном направлении. Следовательно, рассматриваемый преобразователь фактически представляет собой упругую муфту, позволяющую помимо своей основной функции вести измерение передаваемого момента.
Работает преобразователь крутящего момента следующим образом. При вращении вала, на котором измеряется момент, вращаются диски 3 и 4, размещенные в проеме фотодатчика 8 или 9. Если момент на валу отсутствует, то диски 3 и 4 перекрывают световой пучок фотодатчика, и на выходе этого фотодатчика сигнал отсутствует. С появлением крутящего момента пружины 5 деформируются, полумуфты 1 и 2 поворачиваются на некоторый угол одна относительно другой, получают угловое смещение диски 3 и 4, в результате чего образуются радиальные щели, и при перемещении дисков в проеме фотодатчика последний генерирует импульсы, длительность которых пропорциональна ширине радиальных щелей, образованных дисками 3 и 4, а следовательно величине момента. При увеличении момента на валу ширина радиальных щелей, образованных дисками 3 и 4, увеличивается, а потому увеличивается длительность генерируемых фотодатчиком импульсов.
Таким образом, углы относительного поворота полумуфт 1 и 2, пропорциональные крутящему моменту, преобразуются в электрические сигналы преобразователя, которые регистрируются, и по их значениям определяются соответствующие величины измеряемых моментов.
Индуктивные преобразователи (датчики) крутящего момента. Индуктивные преобразователи (датчики) крутящего момента принципиально могут быть применены в тех же областях, что и тензорезисторные преобразователи. Однако они отличаются повышенной чувствительностью: диапазон измерений находится в пределах от 0 – 0,1 Н·см до 0 – 100 кН·м.
Конструктивное исполнение, основные типы. Основным элементом индуктивных преобразователей (датчиков) крутящего момента является торсионный стержень, закручивание которого воспринимается индуктивным преобразователем. При этом либо втяжной якорь перемещается в катушках, что вызывает разбаланс мостовой схемы, либо катушки в трансформаторной схеме перемещаются одна относительно другой. В обоих случаях на выходе системы обмоток появляется напряжение, пропорциональное закручиванию стержня, а следовательно, и крутящему моменту.
Так как индуктивные преобразователи (датчики) крутящего момента должны работать на несущей частоте, то и в данном случае имеется возможность бесконтактного подвода и регистрации напряжения.
Струнные преобразователи (датчики) крутящего момента. Метод измерения, положенный в основу струнного тензометра, может быть использован и для измерения крутящих моментов.
Струнные преобразователи (датчики) крутящего момента выпускают серийно для установки на валах диаметром от 50 до 750 мм. В зависимости от производственных условий это примерно соответствует диапазонам измерения крутящих моментов от 0 – 100 Н·м до 0 – 5 МН·м. Максимальная частота вращения составляет 1500 об/мин для валов малого диаметра и снижается максимум до 150 об/мин для валов большого диаметра.
Класс точности самого измерительного устройства 0,5 – 1 %. Если статическая юстировка невозможна, то отклонения от положенных в основу расчетных данных могут привести к дополнительной погрешности.
Конструктивное исполнение. Струнные преобразователи крутящего момента состоят из двух колец, закрепляемых на валу на заданном расстоянии одно от другого, и двух натянутых между ними ферромагнитных проволок – струны. При нагружении вала кольца хотя и незначительно, но пропорционально приложенному крутящему моменту скручиваются одно относительного другого. В результате механическое напряжение, а следовательно, и частота одной из струн повышается, а другой – понижается. Изменение частоты колебания струны, вызванное нагружением вала, служит мерой приложенного к нему крутящего момента.
Пьезоэлектрические преобразователи (датчики) крутящего момента. Пьезоэлектрический эффект используется для измерения крутящего момента только применительно к измерительной платформе. Реагирующие на сдвиг кварцевые пластинки, установлены по кольцу и их оси, направлены по касательным. Отдельные кварцевые пластинки электрически и механически соединены между собой параллельно; полный заряд соответствует воздействующему на них крутящему моменту. Применение его в основном такое же, как в пьезоэлектрических динамометрах.
Дата добавления: 2015-04-11 ; просмотров: 33 ; Нарушение авторских прав
БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА
Блог судового электромеханика. Электроника, электромеханика и автоматика на судне. Обучение и практика. В помощь студентам и специалистам
04.01.2012
Приборы для измерения крутящего момента и мощности
В судовой энергетике часто возникает задача определения усилий, крутящего момента на валу и мощности. Для этой цели используются приборы, называемые торсиометрами. В качестве измерителей момента в них применяют емкостные, индукционные, тензометрические и фотоэлектрические датчики.
По крутящему моменту Мкр косвенно определяют эффективную мощность механизма:
N = 6,29Mкрn, (кВт), где n — частота вращения вала,
Mкр — крутящий момент кН•м.
Крутящий момент на валу можно определить по углу скручивания вала между двумя сечениями по его длине. Для сплошного вала угол скручивания определяется зависимостью:
где l — расстояние между сечениями; π — число = 3,14; d — диаметр вала; G — модуль упругости материала при сдвиге. Из этой формулы видно, что для данного вала на участке длиной l угол скручивания пропорционален передаваемому крутящему моменту Мкр.
Электрические емкостные торсиометры.
Электрический емкостный торсиометр (рис. 1) работает по принципу конденсатора переменной емкости. На гребном валу на расстоянии 100-150 мм закрепляют две разъемные шайбы 1 и 2. Пластинки 3 образуют конденсатор переменной емкости с воздушной прослойкой. При работе двигателя происходит относительное скручивание на угол φ двух сечений валопровода, соответствующих местам закрепления шайб. Вследствие этого изменяется зазор между пластинками 3, что вызывает изменение емкости конденсатора. Изменение емкости через токосъемник 6 и усилитель 5 фиксируется осциллографом 4, шкала которого градуируется в единицах, пропорциональных крутящему моменту.
Рис. 1. Принципиальная схема электрического емкостного торсиометра.
Индукционные фазочувствительные торсиометры.
Индукционный фазочувствительный измеритель позволяет оценить крутящий момент по углу скручивания вала (рис. 2). Для этого на валу 2 жестко крепятся зубчатые диски 1 из ферромагнитного материала. Зубцы дисков с зазором движутся в пазах неподвижно закрепленных индукционных датчиков, 3 в виде П-образных сердечников с обмотками. По обмоткам течет переменный ток, магнитный поток сердечников замыкается через зубцы дисков и, если вал неподвижен, фазы напряжений на выходе датчиков совпадают. При вращении под нагрузкой вал скручивается, зубцы дисков смещаются один относительно другого, и нарушается синхронность замыкания магнитных потоков датчиков. Это приводит к разности фаз сигналов, поступающих от датчиков на вход фазочувствительного блока (ФЧБ). Пропорционально крутящему моменту вала на выходе ФЧБ формируется аналоговый сигнал, поступающий на прибор 4, шкала которого градуирована в единицах крутящего момента. Нулевое значение момента получается при неподвижном вале взаимным смещением датчиков по окружности дисков 1.
Проволочные тензорезисторы выполняют сопротивлением (10..1000) Ом. Они имеют размеры (2. 100) мм.
Тензодатчики соединяются в схему моста, точки питания и диагонали которого выведены через коллекторные кольца 1 со щетками (рис. 5). Расположение тензодатчиков 2 под углом 45° к оси вала практически компенсирует искажающее влияние изгиба, сжатия и температуры.
Напряжение в диагонали моста 3 пропорционально крутящему моменту. Если одновременно измерять частоту вращения и ввести результаты обоих измерений в схему умножителя, то можно получить значения мощности на валу.
Принцип действия фотоэлектрических датчиков основан на измерении интенсивности светового потока, идущего от источника (рис. 6) к фотоэлементу.
Как выбрать подходящий датчик крутящего момента?
Какие вопросы встают у вас перед началом выбора датчика крутящего момента? Мы считаем, что независимо от технической подготовки вопросы всегда одни и те же: требуемое измеряемое усилие, точность измерений, его надежность и цена. И вот тут встает вопрос выбора, так как выбор кажется огромным, но в реальности это не совсем так.
Самый простой способ выбрать датчик момента
Вы пользуетесь советом компетентного человека или у вас уже есть определенный стандартный датчик крутящего момента, который вы постоянно и везде используете в своих агрегатах. Т.е. всё сводится к прошлому опыту. Но это не всегда хороший путь. Чуть позже расскажем почему.
А что если этот совет получить не от кого и нет подобного опыта?
Или, что еще хуже этот опыт оказался печальным по тем или иным причинам? Основные 90% причин отказа от использования того или иного датчика крутящего момента: не надежен, не проходит первую же поверку после первичной, не удовлетворяет эксплуатационным требованиям, нет возможности поставить из-за санкций со стороны страны-производства.
И тут, как правило, все сводится к тому, что используется запрос в поисковой системе, что-то вроде “датчик крутящего момента купить”. Надеемся, что так и произошло в этом случае.
Что происходит дальше? А дальше начинается рассылка или обзвон компаний которые предлагают то, что вы ищете. Но тут возникает проблема. Оказывается, что все датчики просто замечательные, точные, а некоторые еще и стоят сущие копейки
Датчики крутящего момента, в основном представленные в России и СНГ
Датчики крутящего момента БЛМ Синержи типа 4503A
Датчики крутящего момента KYOWA серий TP-M, TP-D/E, TRD, TRB, TRC, TRA, TCN, TRE, TCN 15, TCN 16, TCN 23, TPS-A, TPH-A, TRS.
Датчики крутящего момента HBM серии T10F, T12, T20WN, T40B, T22, T40HS, TB2.
Датчик крутящего момента HBM превращенный в русский датчик крутящего момента MT-DKM
Конечно же датчики крутящего момента Тилком серии М40, М20С, МА20, МА20Н, МА20В, М27, М25, М40Н, М26, М40А.
Корейские датчики крутящего момента Datum серии М425, FF425, FF410, 430 и другие их решения.
Датчики крутящего момента Lorenz серии DR-3000, DR-2643, DR-2112, DR-2477, DR-2212, DR-2512,
DR-2554, DR-2208, DR-2831, DR-2413.
Менее известные датчики крутящего момента SETech серии TMA, YDH, YDNF, YDNR, YDFF, YDSS,
Как же в итоге выбрать?
Вот тут и наступает момент, когда нужно определиться. Отличий этих датчиков друг от друга великое множество:
Качество изготовления, используемые материалы;
Как тут выбрать? Мы вам можем рассказать только на своем примере. Уже очень давно мы начали работать над производством стендов и систем измерения и так же мучились с выбором. В результате проб и ошибок мы пришли к уже многолетнему сотрудничеству с нашим Швейцарским партнёром – Magtrol SA.
Наш опыт в выборе датчиков момента
Первое, что подкупило – это реальное производство всего оборудования в Швейцарии. Техпроцесс не был передан третьим лицам, не используются полуфабрикаты OEM и тому подобные технологии. Метрология оборудования обеспечивается собственной метрологической лабораторией, аттестованной по правилам Швейцарского института метрологии METAS (Швейцария не входит в Евросоюз) и по правилам Евросоюза. Лаборатория непосредственно находится на заводе в городе Россенс.
Второе – используемые материалы. Для производства применяется специальная нержавеющая сталь, производимая одним из трех заводов в мире (маркировка стали не раскрывается), что обеспечивает высочайшие эксплуатационные характеристики готового изделия именно в производстве датчиков. Процесс производства обозначенной стали крайне трудозатратный и дорогостоящий. Но результат превосходит все аналоги. Датчики устойчивы к помехам, обладают реальной высокой точностью, а в высокоскоростных приложениях и для использования в тяжелых условиях мы просто не обнаружили альтернатив.
В третьих, в итоге мы приняли от наших швейцарских партнеров модель поведения с заказчиками. Magtrol готов изготовить датчик практически под любой номинал скорости и крутящего момента, готов браться за абсолютно новые решения с целью удовлетворения потребностей клиента.
За более чем 12 лет работы с нами в России Magtrol не имел ни одного случая рекламации.
Почитать подробнее о датчиках можно по ссылке датчики крутящего момента, а получить более глубокую и конкретную информацию по телефону, указанному в «шапке» сайта.
Ремонт и сервисное обслуживание легковых автомобилей
Одним из основных узлов гидромеханической передачи является преобразователь вращения (гидротрансформатор), который служит для автоматического и бесступенчатого (плавного) изменения крутящего момента двигателя (аналог сцепления в механической трансмиссии).
Внутри гидротрансформатора АКПП находится три лопастных колеса: насос (ротор), турбина и реактор.
Во время работы двигателя он полностью заполняется маслом под давлением, которое совершает сложное движение, передавая крутящий момент двигателя от насосного колеса на турбину.
В процессе своей работы любой гидротрансформатор коробки-автомат может находиться одном из двух состояний: функционирования в режиме редуктора и функционирования в режиме жидкостной муфты сцепления.
Характерным отличием первой фазы является большая скорость вращения насоса (ротора) по сравнению с турбиной, когда преобразователь вращения выступает в роли редукторного блока.
В механических редукторах для привода шестерни большего размера используется шестерня меньшего размера, причем вал большей шестерни вращается медленнее, развивая при этом больший крутящий момент (за счет увеличения плеча).
В преобразователе вращения, когда насос вращается быстрее турбины, основная энергия затрачивается на раскручивание рабочей жидкости.
Благодаря специфичности формы лопаток центр давления смещается к наружной стороне колеса турбины, которое на данном этапе может быть уподоблено большей шестерне механического редуктора.
До определенного предела, чем больше составляет разница скоростей вращения турбины и насоса, тем сильнее проявляется редукторный эффект.
Кроме того, реактор, удерживаясь от вращения обгонной муфтой, обеспечивает возврат большей части неиспользуемого турбиной потока назад к насосу, дополнительно усиливая эффективность передачи крутящего момента.
При полном открывании дроссельной заслонки и нераскрученной турбине насос обеспечивает максимальный подъем давления рабочей жидкости с концентрацией центра давления на наружных концах турбинных лопаток (максимальное плечо).
Предельный, развиваемый преобразователем вращения крутящий момент иногда называют также моментом пробуксовки гидротрансформатора.
Максимальное передаточное отношение, обеспечиваемое преобразователями вращения, в большинстве АКПП составляет 2:1 — 2.5:1, что определяется не пределом возможностей преобразователя вращения, а компромиссом, достигаемым с учетом таких отрицательных эффектов, сопровождающих дальнейший рост усиления, как повышение температуры и увеличение расхода топлива.
Когда турбинное колесо раскручивается, давление вращающейся жидкости на его лопатки, естественно, падает, что приводит к автоматическому снижению обеспечиваемого преобразователем передаточного отношения.
В момент, когда скорости вращения турбины и насоса максимально сближаются, преобразователь вращения превращается из подобия редуктора в обычную жидкостную муфту сцепления.
Следует заметить, что полного выравнивания скоростей насоса и турбины достигнуть не возможно ввиду неизбежности естественных потерь энергии.
Обычно турбина разгоняется не более чем до 90% от скорости насоса. На этом этапе необходимость в реакторе отпадает и происходит его отпускание за счет переключения обгонной муфты.
В процессе движения транспортного средства, в зависимости от изменения нагрузки (степени выжимания педали газа), преобразователь вращения может непрерывно переходить из состояния редуктора в состояние сцепления и обратно.
Преобразователи неблокируемого типа
Преобразователь вращения помещается в купол AКПП, приворачивается к приводному диску коленчатого вала двигателя и обеспечивает передачу крутящего момента первичному (входному) валу трансмиссии.
Типичный преобразователь коробки-автомат состоит из трех главных компонентов: насоса, иногда называемого также ротором, турбины и реактора.
Насос встроен в корпус преобразователя, жестко соединенный с приводным диском. Вращение насоса приводит к раскручиванию находящейся внутри преобразователя жидкости, которая, в свою очередь, передает крутящий момент турбине, посредством шлицов соединенной с первичным валом трансмиссии.
Насос и турбина АКПП в совокупности формируют жидкостную муфту сцепления. Соответствующим образом просчитанная форма лопаток обоих элементов обеспечивает максимальную эффективность передачи крутящего момента от двигателя трансмиссии.
Следует заметить, что наибольший крутящий момент развивается двигателем на холостых оборотах и при его величине приблизительно 23 Нм даже самая эффективная жидкостная муфта сцепления способна обеспечить достаточную приемистость автомобилю, масса которого составляет около тонны, только за счет полного открывания дроссельной заслонки на оптимальных оборотах.
Использование реактора в автоматических коробках передач позволяет значительно повысить эффективность функционирования жидкостной муфты в полном диапазоне изменения эксплуатационных параметров двигателя (обороты и нагрузка).
Реактор призван обеспечивать максимальное повышение эффективности передачи крутящего момента от насоса к турбине.
Реактор коробки автомат представляет собой установленное в центр сборки преобразователя вращения турбинное колесо, лопатки которого обеспечивают перенаправление возвращающегося к насосу вихревого потока, который теперь начинает уже не препятствовать, а содействовать вращению коленчатого вала.
В ступичную часть реактора устанавливается роликовая обгонная муфта, вал которой жестко соединен с корпусом сборки.
Муфта обеспечивает возможность вращения ректора лишь в одном направлении, полностью блокируя противоположное.
Когда скорости вращения насоса и турбины максимально сближаются, что обычно происходит при движении автомобиля с крейсерской скоростью или во время деселерации, реактор отпускается и начинает свободно вращаться на роликах подшипника муфты.
При превышении относительной скоростью насоса некоторого определенного значения происходит блокировка обгонной муфты за счет воздействия на лопатки реактора гидравлического давления, что приводит к включению механизма перенаправления потока.
В некоторых преобразователях, когда требуется максимальное повышение эффективности передачи крутящего момента двигателя используются два реактора, — первичный развернут в сторону насоса, вторичный в сторону турбины.
При повышенных нагрузках на двигатель оба реактора блокируются своими обгонными муфтами и к насосу перенаправляется большая часть вихревого потока.
По мере разгона турбины нагрузка постепенно падает и вторичный реактора отпускается, сокращая передачу крутящего момента, одновременно ограничивая проскальзывание, что обеспечивает повышение эффективности отдачи сборки.
Преобразователи блокируемого типа
Главной задачей, которую призвана решать жидкостная муфта коробки-автомат является обеспечение ограниченного проскальзывания между ведущим и ведомым элементами автоматической коробки передач.
Проскальзывание не только обеспечивает безударность ввода компонентов в зацепление, но также позволяет избежать развития вибраций, вызываемых крутильными колебаниями.
Однако любое инженерное решение основано на компромиссах, и в данном случае платой за преимущества, выигранные благодаря использованию жидкостной муфты вместо механического или фрикционного зацепления, становится снижение эффективности отдачи силового агрегата и повышение расхода топлива.
Даже в самых современных преобразователях автоматических коробок передач максимальная скорость вращения турбины не превышает 90% от скорости вращения насоса. Сказанное означает, что на каждые 10 оборотов насоса приходится лишь 9 оборотов турбины.
В настоящее время на большинстве АКПП легковых автомобилей и легких грузовиков используются преобразователи вращения блокируемого типа.
По конструкции блокируемые преобразователи отличаются от рассмотренных выше неблокируемых очень незначительно, добавляется лишь еще один узел, обеспечивающий механическое зацепление коленчатого вала двигателя с первичным валом коробки-автомат.
В настоящее время наиболее широкую популярность приобрели три основных типа блокируемых преобразователей, подробному описанию конструкций и принципа функционирования которых посвящен материал приведенных ниже подразделов.
Преобразователи оборудованные блокиратором поршневого типа с гидравлическим приводом
В данной простейшей схеме в качестве блокирующего элемента коробки-автомат обычно используется нажимной фрикционный диск с торсионными демпферными пружинами, аналогичный, применяемым в сцеплениях ручных коробок передач.
Посредством оборудованной шлицами ступицы диск жестко сочленяется с турбинным колесом преобразователя.
Фрикционной поверхностью диск развернут к приводному диску секции кожуха преобразователя. При включении сцепления диск прижимается к кожуху, обеспечивая восприятие турбиной крутящего момента непосредственно от коленчатого вала двигателя.
Активация блокиратора происходит за счет подачи гидравлического давления на всю заднюю поверхность нажимного диска коробки-автомат. Для вывода турбины из зацепления с кожухом преобразователя давление подается на противоположную сторону диска.
В подобной схеме нажимной диск работает как посаженный на шлицевой вал поршень, что собственно и определяет этимологию названия блокиратора.
В продуктах компании Chrysler, не смотря на некоторые конструктивные отличия, используется та же концепция.
Вместо оборудованной шлицами ступицы здесь используются торсионные демпферные пружины, равномерно распределенные по наружному периметру блокирующего поршня (диска сцепления) и обеспечивающие блокировку последнего с турбинным колесом преобразователя.
При подаче управляющего давления поршень (диск) прижимается к закрепленному на приводном диске кожуху преобразователя.
Преобразователи оборудованные блокиратором вязкостного типа
Данная схема широко используется в преобразователях вращения автоматических коробок передач разработки компании GM. Использование вязкостной муфты позволяет полностью устранить вероятность рывков при включении блокировки.
Несмотря на отсутствие возможности полного устранения проскальзывания преобразователя при движении автомобиля в крейсерском режиме, применение такого блокиратора позволяет все же заметно сократить расход топлива.
Основными конструктивными элементами муфты коробки-автомат являются корпус, ротор и заполняющая полость между ними специальная силиконовая жидкость. Ротор посредством шлицов соединен с турбинным колесом преобразователя.
При подъеме давления трансмиссионной жидкости наружная стенка корпуса муфты прогибается, в результате чего роторный диск под воздействием силиконового наполнителя плотно прижимается к крышке преобразователя.
В данной схеме силикон выполняет функцию демпферной пружины. Обеспечивая высокую инерционность зацепления, блокираторы вязкостного типа могут использоваться при движении транспортного средства практически на любой передаче, кроме первой.
Отсутствие возможности полного устранения проскальзывания, приводит к быстрому разогреву корпуса такого преобразователя при высоких нагрузках.
С целью устранения риска недопустимого перегрева компонентов в электронную систему управления оборудованных вязкостным блокиратором автоматической коробки передач обычно добавляется специальный контур, обеспечивающий автоматическое выключение сцепления по сигналу специального информационного датчика, считывающего температуру жидкости непосредственно с корпуса ротора.
Преобразователи, оборудованные механическим блокиратором прямого действия
Преобразователи с механической схемой включения блокировки используются в 4-ступенчатых АКПП AOD разработки компании Ford, а также в трансмиссиях ZF Chrysler.
Крышка преобразователя оборудована пружинным торсионным демпфером и встроенной шлицевой муфтой.
Внутрь полого первичного (входного) вала коробки-автомат помещен приводной вал прямого действия, один конец которого введен в зацепление со встроенной в корпус преобразователя шлицевой ступицей, а второй соединен с муфтой сцепления 3-й и 4-й передач внутри трансмиссионной сборки.
При движении на 3-й передаче 40% крутящего момента передается через преобразователь вращения и 60 — через приводной вал. На 4-й передаче весь крутящий момент передается непосредственно по валу, в обход преобразователя.
Преобразователь мощности (крутящего момента) с функциями бесступенчатой коробки передач
Общая характеристика преобразователя мощности, оценка его возможностей, преимущества и недостатки данного устройства. Принцип работы преобразователя, особенности, направления и сферы его практического применения. Описание движения дополнительных валов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | доклад |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.01.2011 |
| Размер файла | 13,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Преобразователь мощности (крутящего момента), с функциями безступенчатой коробки передач
преобразователь устройство вал мощность
Преобразователь мощности (крутящего момента) с функциями бесступенчатой коробки передач предназначен для всегда многократного увеличения мощности приводов с соответствующими скоростями вращения, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности, имеет несущий распределительный вал (17), на котором расположены на подшипниках соединенная из двух шестерен деталь крепления устройства (1), соединенная шестерня с зубчатым коническим колесом (2), конические шестерни (4,5), цилиндр, соединенный с коническим колесом, находящимся в его рабочем пространстве (3,7), опорная неподвижная шестерня (6), в свою очередь в цилиндре равноудаленные от центральной оси и от друг друга на подшипниках дополнительные валы (15,13) с неподвижно сидящими на них шестернями (8,9,10,11,12,14) связанные зубчатым зацеплением с шестернями распределительного вала (1б, 2а, 6), кроме того, конические шестерни (4,5) связывают зубчатым зацеплением соединенную шестерню с коническим колесом (2) с соединенным коническим колесом цилиндра (7), приведенные в описании соотношения делительных диаметров шестерен, конусных шестерен, конусных колес, находящихся в зубчатом зацеплении, определяют взаимосвязь взаимного вращения деталей для достижения результата выбранным количеством дополнительных валов с шестернями.
Устройство может работать только в рамках задаваемых соотношений делительных диаметров шестерен находящихся в зубчатом зацеплении (смотри кинематическую схему) д №6/ д №10 = 2/1, д №9/ д №2а =1/1, определяющих работу механизма только в рамках равенства угловых скоростей вращения дополнительных валов с их шестернями и детали №7. Остальные соотношения высчитываются конструктором исходя из расчета силовой плоскости задаваемой параметрами (нужными) скоростей вращения выдаваемых, соотношением д №8 к д №1б при этом д №8 никогда не должна быть больше либо равна д №1б.
Описание принципа и порядок работы.
Д — делительный диаметр шестерен
R — радиус делительного диаметра, силовая линия, обозначающая линейный рычаг
Перед вами кинематическая схема.
Точки зубчатого зацепления шестерен д №8 с д №1б, д №2а с д №9, д №10 с д №6 находятся в одной плоскости, проходящей по осевой линии устройства (линия, проходящая от центральной оси распределительного вала до центра оси дополнительного вала через указанные точки зубчатого зацепления шестерен.)
Точки зубчатого зацепления шестерен д №2б с д №4 и д №3 с д №4 находятся вне плоскости и определяют возможность движения дополнительного вала с его неподвижными шестернями по окружностям шестерен распределительного вала с равенством угловых скоростей вращения, то есть не выходя из плоскости приложенных моментов вращения.
Движение осевой плоскости по окружности смещает ось вращения дополнительного вала относительно точки зубчатого зацепления шестерен д №8 с д №1б, являющийся точкой приложения сопротивления вращению. В результате образуется момент скорости вращения д №8 и через ось вращения дополнительного вала шестерни д №10, в точке зубчатого зацепления д №10 с д №6 направленный навстречу моменту вращения д №6.
Момент вращения д №8, исходя из соотношений делительных диаметров шестерен равен всегда до 50% момента вращения д №6. Образуется силовая плоскость, проходящая через точку зацепления R №10 с R №6, через точку R №9 — R №10, через точку R №8 + 0,333 (исходя из R №9 — R №8 = 0,5), через точку R №9 — 0,166 (исходя из R №9 — R №8 = 0,5). Делительный диаметр Д №10 становится осью вращения дополнительного вала и располагается впереди осевой линии устройства (выталкивается осевой линией) R №9 — R №10 (1/3) располагается сзади осевой линии устройства и обеспечивает через д №2 и д №4 двойной момент скорости вращения R №7.
Осевая плоскость устройства — конструкционная плоскость.
Силовая плоскость — это плоскость, образованная моментом скорости вращения д №8.
Уважаемые Господа! Все моменты вращения распределительного вала направлены в точку приложения сопротивления вращению (д №8 с д №1б) через точки зубчатого зацепления шестерен дополнительного вала и центр оси дополнительного вала.
То есть вдоль силовых линий.
Момент скорости вращения R №7 гасится моментом скорости вращения д №8 через момент вращения д №6 упором в предел сопротивления вращению. Момент вращения д №2 в точке зубчатого зацепления д №2а с д №9 также имеет упор в предел сопротивления вращению.
Поэтому момент вращения распределительного вала, идущий через ось вращения д №4, воздействует перпендикулярно на плоскость вращения д №4 образует вектор отклонения, равный v(R №4 2 + R №3 2 ) который направлен вдоль оси вращения д №4.
Это есть силовая линия, объединяющая силовую и конструкционную плоскость моментом скорости вращения д №8 в сочлененный линейный рычаг. Сочлененный линейный рычаг (или вектор отклонения на оси вращения д №4) моментом первоначального сдвига R №9 / R №8 через д №2 вращает конусную шестерню через ось ее вращения, сдвигая вперед осевую линию устройства. Разверните конструкционную плоскость ребром к себе — перед вами линейный рычаг. Роль упора в котором выполняет рычаг детали д №2 через ось распределительного вала. Роль линейного рычага выполняет R №9 + R №8 плюс R №7, работающих в одной плоскости и имеющих всегда равную угловую скорость вращения. Значит R №7 не суммируется с (R №9 + R №8).
Движение дополнительного вала с шестернями по окружности шестерен распределительного вала делит R №9 — R №8 в пропорции 2 / 3 к 1 / 3 (0,333 / 0,166 исходя из R №9 — R №8 = 0,5) согласно соотношению момента скорости вращения д №8 к моменту первоначального сдвига (R №9 / R №8) равному 2 / 1. Это означает перевод воздействия рычагов с вдоль силовых линий на длины окружностей шестерен. Движение дополнительного вала с шестернями по окружностям шестерен распределительного вала — есть время действия момента вращения привода (или длина сочлененного линейного рычага.) Точка деления отрезка R №9 — R №8 есть точка приложения момента вращения устройства. Это есть точка равновесия рычагов упора д №2 и линейного рычага R №9 + R №8.
Это есть равновесие в ту или другую сторону величины действия рычагов, всегда определено величиной первоначального момента сдвига (времени действия определяемого величиной сопротивления вращению). Сопротивление вращению — это точка зубчатого зацепления д №8 с д №1б. Величина сопротивления вращению — это сопротивление вращению, приложенное на двойную величину длины окружности д №8.
Мы определили, что величина сочлененного линейного рычага — это величина силовой линии, равная вектору отклонения, приложенная к плоскости и через ось вращения дополнительного вала к 0,333 (исходя из R №9 — R №8 = 0,5) с моментом первоначального сдвига, умноженного на величину числа Пи используемой длины окружности.
v(R №4 2 + R №3 2 ) * 2 (R №9 / R №8) * 2П / 0,333 (исходя из R №9 — R №8 = 0,5) — максимальная длина сочлененного линейного рычага.
Соотношениями делительных диаметров шестерен, находящихся в зубчатом зацеплении, заданы:
R №6 / R №10 = 2 / 1
R №7 / R №2а = 2 / 1
R №10 / (R №9 — R №10) = 2 / 1
(R №1б / R №8 — 1) / (R №9 / R №8 — 1) = 2 / 1
0,333 / 0,166 = 2 / 1 — деление отрезка R №9 — R №8 точкой приложения момента вращения устройства.
R №2б / R №4 = 2 / 1
R №3 / R №10 = 2 / 1
Это конструкция, которая никогда не может выйти из равновесия, всегда создавая из момента вращения привода — момент вращения устройства, равный моменту преодоления сопротивления вращению с максимально возможной скоростью вращения, выдаваемой.
Соотношение R №7 / R №2а = 2 / 1
R №6 / R №10 = 2 / 1
R №2б / R №4 = 2 / 1
Определяет распределение 100% момента вращения привода на R №7 — 33,33%
В результате момент вращения упора R №2 = 33,33% * R №2б / R №2а = 44,44%
Длина рычага упора равна R №2а / 0,166 (исходя из R №9 — R №8 = 0,5)
Момент вращения сочлененного линейного рычага 33 / 33% + 33,33% = R №7 + R №6
66,66% с выводом на ось вращения дополнительного вала. 66,66% / 2 = 33,33% 33,33 / 3 * 2 = 22,22%. Умножаем на момент первоначального сдвига 22,22% * (R №9 / R №8)
Д №2а / ((Д №1б — Д №8) * 2) — интервал вращений, выдаваемых устройством от равного приводу до минимального заданного высчитываемого по этой формуле.
Пример расчета устройства (условные единицы величины)
Делительный диаметр привода равен 144
R №6 = R №2б = R №3 = 72
Длина рычага упора это R №2а / 0,166 (исходя из R №9 — R №8 = 0,5)
Момент вращения упора д №2 324 * 44,44% = 14398,56
Момент вращения линейного рычага (R №9 + R №8) / 0,333 (исходя из R №9 — R №8 = 0,5)
(54 + 53,5) / 0,333 = 323,5
Момент вращения, приводящий рычаг — это момент движения дополнительного вала по окружности.
22,22 умноженное на момент первоначального сдвига
22,22 * 1,009345 = 22,4276
323,5 * 22,4276 = 7255,34%
Все считается от 100% привода
Общий момент вращения (14398,56 + 7255,34) / 4 = 5413,5%
Находим минимальную величину сочлененного рычага v36 2 + 72 2 = 80,49
80,49 * 1,009345 = 81,24 / 0,333 = 243,7
Находим момент вращения: 243,7 * 22,4276 = 5466%
Находим момент вращения устройства
(5466,2 + 5413,5) / 2 = 5439,9% с сохранением скорости вращения привода.
Вывод: моменты вращения R №7 и R №6 сводятся на оси вращения д №4 с разных направлений для одномоментной скорости вращения осевой линии. Равенство угловых скоростей вращения — это тоже линия (на осевой линии). Точка приложения сопротивления вращению прилагается к линии. Упирается линия для преодоления сопротивления вращения в точку упора. Объединяет все вектор отклонения на оси вращения д №4. Прилагая силовой рычаг (линию) для сдвига осевой линии на величину увеличения сопротивления вращению.
Все очень понятно, если человек обладает объемным логическим мышлением. Само изобретение настолько просто и гениально, что, изготовив «конструктор» из пластмассы можно его испытать прямо в руках.
Самое интересное, что соотношения длин рычагов соответствует «Закону сохранению Энергии».
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Понятие и функциональные особенности тиристорного преобразователя, принцип его работы, внутреннее строение и взаимосвязь элементов. Работа импульсно-фазового управления. Построение диаграммы напряжений на различных тиристорах, их сравнительное описание.
контрольная работа [567,6 K], добавлен 27.04.2015
Расчет мощности приводного электродвигателя. Анализ структуры силового блока преобразователя, принципиальной и функциональной схемы. Разработка графика напряжения в контрольных точках преобразователя. Расчет характеристик двигателя, полосы спектра частот.
курсовая работа [620,4 K], добавлен 02.02.2016
Классификация и разновидности широтно-импульсных преобразователей, их функциональные особенности и сферы применения. Внутреннее устройство и принцип работы преобразователя ТЕ9, расчет параметров силового каскада. Экономические показатели проекта.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 23.08.2015
Выбор тиристорного преобразователя, трансформатора. Расчёт силового модуля, индуктивности, выбор сглаживающего дросселя. Защита тиристорного преобразователя. Сравнительная характеристика разработанного тиристорного преобразователя и промышленного аналога.
курсовая работа [454,6 K], добавлен 04.03.2012
Принципиальная схема однотактного прямоходового преобразователя с размагничивающей обмоткой. Электрический расчёт трансформатора. Определение мощности потерь и перегрева. Расчёт размещения обмоток в окне магнитопровода и наружного диаметра катушки.
курсовая работа [270,0 K], добавлен 23.05.2016
Расчёт и выбор элементной базы силовой схемы вентильного преобразователя. Построение регулировочных и внешних характеристик вентильного преобразователя. Разработка электрической схемы для управления силовыми полупроводниковыми ключами преобразователя.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 12.07.2012
Расчет силовых элементов следящей системы. Выбор электродвигателя, преобразователя, трансформатора и дросселя. Вычисление коэффициентов передач и постоянные времени для двигателя и преобразователя. Принципиальная схема регулятора контура положения.