Устройството и принципът на действие на съвременен преобразувател на въртящия момент
Съдържание
Първият преобразувател на въртящия момент се появи преди повече от сто години. Претърпял много модификации и подобрения, този ефективен метод за плавно предаване на въртящия момент се използва днес в много области на машиностроенето и автомобилната индустрия не прави изключение. Шофирането вече е много по-лесно и по-удобно, тъй като вече няма нужда да използвате педала на съединителя. Устройството и принципът на действие на преобразувателя на въртящия момент, както всичко гениално, е много просто.
Историята на
За пръв път принципът на предаване на въртящ момент чрез рециркулация на течност между две работни колела без твърда връзка е патентован от германския инженер Херман Фетингер през 1905 година. Устройствата, работещи на базата на този принцип, се наричат флуидни съединения. По това време развитието на корабостроенето изисква от дизайнерите да намерят начин постепенно да прехвърлят въртящия момент от парна машина към огромни корабни витла във водата. При плътно сцепление водата забавя рязкото движение на лопатките по време на пускане, създавайки прекомерно обратно натоварване на двигателя, валовете и техните съединения.
Впоследствие модернизирани флуидни съединители започват да се използват в лондонските автобуси и първите дизелови локомотиви, за да се осигури безпроблемното им стартиране. И дори по-късно течните съединители улесниха живота на шофьорите на автомобили. Първият сериен автомобил с преобразувател на въртящ момент Oldsmobile Custom 8 Cruiser слиза от поточната линия в General Motors през 1939 година.
Устройство и принцип на работа
Преобразувателят на въртящия момент е затворена камера с тороидална форма, вътре в която помпените, реакторните и турбинните работни колела са разположени коаксиално близо един до друг. Вътрешният обем на преобразувателя на въртящия момент е запълнен с течност за автоматични трансмисии, циркулиращи в кръг от едното колело до другото. Колелото на помпата е направено в корпуса на преобразувателя и е здраво свързано с коляновия вал, т.е. върти се с оборотите на двигателя. Турбинното колело е здраво свързано към входния вал на автоматичната трансмисия.
Между тях е реакторното колело или статорът. Реакторът е монтиран на съединител с свободен ход, който му позволява да се върти само в една посока. Лопатките на реактора имат специална геометрия, поради която потокът от флуид, върнат от турбинното колело към колелото на помпата, променя посоката, като по този начин увеличава въртящия момент на колелото на помпата. Това е разликата между преобразувателя на въртящия момент и течно съединение. В последния няма реактор и съответно въртящият момент не се увеличава.
Принцип на действие Преобразувателят на въртящия момент се основава на прехвърлянето на въртящия момент от двигателя към трансмисията посредством рециркулиращ поток от течност, без твърда връзка.
Задвижващо работно колело, свързано с въртящия се колянов вал на двигателя, създава поток от течност, който удря лопатките на противоположното турбинно колело. Под въздействието на флуид той задейства и предава въртящ момент към входния вал на трансмисията.
С увеличаване на оборотите на двигателя скоростта на въртене на работното колело се увеличава, което води до увеличаване на силата на потока от течност, който носи турбинното колело. Освен това течността, връщайки се през лопатките на реактора, получава допълнително ускорение.
Потокът на течността се трансформира в зависимост от скоростта на въртене на работното колело. В момента на изравняване на скоростите на колелата на турбината и помпата, реакторът възпрепятства свободната циркулация на течността и започва да се върти благодарение на инсталирания свободен ход. И трите колела се въртят заедно и системата започва да работи в режим на течно свързване, без да увеличава въртящия момент. С увеличаване на натоварването на изходящия вал скоростта на турбинното колело се забавя спрямо помпащото колело, реакторът се блокира и отново започва да трансформира потока на флуида.
предимства
- Плавно движение и потегляне.
- Намаляване на вибрациите и натоварванията на трансмисията от неравномерна работа на двигателя.
- Възможност за увеличаване на въртящия момент на двигателя.
- Няма нужда от поддръжка (подмяна на елементи и др.).
Ограничения
- Ниска ефективност (поради липсата на хидравлични загуби и твърда връзка с двигателя).
- Лоша динамика на превозното средство, свързана с разходите за мощност и време за отпускане на потока на течността.
- Висока цена.
Режим на заключване
За да се справи с основните недостатъци на преобразувателя на въртящия момент (ниска ефективност и лоша динамика на автомобила), е разработен заключващ механизъм. Принципът му на действие е подобен на класическия съединител. Механизмът се състои от блокираща плоча, която е свързана към турбинното колело (и следователно към входящия вал на редуктора) чрез пружините на торсионния вибрационен амортисьор. Плочата има фрикционна облицовка на повърхността си. По команда на блока за управление на трансмисията плочата се притиска към вътрешната повърхност на корпуса на преобразувателя посредством налягане на течността. Въртящият момент започва да се предава директно от двигателя към скоростната кутия без участие на течности. По този начин се постига намаляване на загубите и по-висока ефективност. Заключването може да се активира на всяка предавка.
Режим на приплъзване
Заключването на преобразувателя на въртящия момент също може да бъде непълно и да работи в така наречения „режим на приплъзване“. Блокиращата плоча не е напълно притисната към работната повърхност, като по този начин осигурява частично приплъзване на фрикционната подложка. Въртящият момент се предава едновременно през блокиращата плоча и циркулиращата течност. Благодарение на използването на този режим динамичните качества на автомобила значително се повишават, но в същото време се запазва плавността на движението. Електрониката гарантира, че блокиращият съединител е включен възможно най-рано по време на ускорението и е изключен възможно най-късно, когато скоростта е намалена.
Режимът на контролирано приплъзване обаче има значителен недостатък, свързан с износване на повърхностите на съединителя, които освен това са изложени на тежки температурни ефекти. Износените продукти попадат в маслото, влошавайки работните му свойства. Режимът на приплъзване позволява на преобразувателя на въртящия момент да бъде възможно най-ефективен, но в същото време значително намалява живота му.
