Transmisión hidrodinámica - un dispositivo para transmitir potencia por rotación mediante la doble conversión de la energía mecánica de rotación en la energía cinética del flujo de fluido y viceversa por medio de dos máquinas hidráulicas de paletas que funcionan en un circuito cerrado , una de las cuales realiza la función de un bomba hidráulica , y las demás funciones de una turbina . [1] [2]
Las transmisiones hidrodinámicas consisten en ruedas de paletas ubicadas en una carcasa común. Como mínimo, siempre hay dos ruedas: una rueda de bomba conectada al eje impulsor (eje del motor) y una rueda de turbina conectada al eje impulsado (eje impulsor). No existe una conexión cinemática rígida entre las ruedas. Las palas de ambas ruedas están unidas a superficies de guía toroidales , que forman la cavidad de trabajo de la transmisión hidrodinámica. La cavidad de trabajo está llena de líquido, por lo que la energía se transfiere dentro del engranaje, así como la lubricación y el enfriamiento. La rueda de la bomba, que recibe energía de rotación del exterior, transfiere energía al flujo de fluido a través de sus álabes. El flujo de fluido fluye alrededor de las palas de la rueda de la turbina, hace que gire, impartiéndole así la energía de rotación utilizada en el eje de salida para vencer la resistencia de la máquina accionada (consumidor). [3]
En vista de su diseño y la ausencia de una conexión cinemática rígida entre sus enlaces de entrada y salida, los GFD tienen varias cualidades valiosas que determinan su distribución en transmisiones de máquinas y unidades de accionamiento. Los discos duros pueden limitar el momento de resistencia que carga el motor y también pueden suavizar las pulsaciones de este momento con un cambio pulsante en la resistencia del consumidor. De esta forma, protegen el motor y la parte mecánica de la transmisión de sobrecargas y cargas de choque, aumentando así su durabilidad. Los GDP pueden nivelar la sobrecarga del motor en el momento de la aceleración de la máquina o el arranque de la unidad impulsada, lo que elimina la necesidad de sobreestimar la potencia del motor para una operación confiable en los modos de aceleración y arranque. Los convertidores de par y las transmisiones hidráulicas complejas son capaces de proporcionar un cambio continuo en el par en proporción inversa al cambio en la velocidad del eslabón de salida, de modo que con un aumento en la resistencia del consumidor y, en consecuencia, con una disminución en la velocidad de la salida enlace, el par aumenta. Esto hace posible utilizar de manera óptima toda la potencia del motor disponible a casi cualquier velocidad del enlace de salida, lo que en el caso de los vehículos de transporte contribuye a la formación de la denominada característica de tracción hiperbólica. Los GDP pueden operar tanto en modo de tracción como de frenado: es decir, pueden transferir energía rotacional tanto del enlace de entrada al enlace de salida y viceversa. Una característica importante del GDP es que todas las funciones anteriores del GDP se pueden realizar automáticamente, sin interrumpir el flujo de energía transmitida y sin intervención humana ni ningún dispositivo de control. La eficiencia de los modos de funcionamiento óptimos del motor de turbina de gas puede alcanzar valores del 85 al 98%. [cuatro]
En el contexto de la descripción técnica de uno u otro PIB, éste puede ser evaluado de acuerdo a varios parámetros, entre ellos tales como: [5]
poder del PIB potencia en el eslabón de entrada del PIB. [6] Eficiencia total del PIB la relación entre la potencia en el enlace de salida y la potencia en el enlace de entrada. [7] Relación de transmisión del PIB la relación entre la velocidad de rotación del enlace de salida y la velocidad de rotación del enlace de entrada. [ocho] Relación de transformación de par PIB la relación entre el par del enlace de salida y el par del enlace de entrada. [9] Coeficiente de momento del eslabón de entrada del PIB la relación del par del enlace de entrada del HDF al producto de (densidad del fluido de trabajo) × (segunda potencia de la velocidad del enlace de entrada) × (quinta potencia del diámetro activo). [diez] Rango de regulación del PIB límites de cambio en la relación de transmisión a una carga dada o límites de cambio en el par a una relación de transmisión dada. [once] Diámetro del disco duro activo el mayor diámetro de la cavidad de trabajo. [12]Además de los parámetros de evaluación que son igualmente aplicables a cualquier tipo de GDP, tanto los acoplamientos hidráulicos como los convertidores de par tienen sus propios parámetros específicos, por ejemplo:
Relación óptima del convertidor de par relación de transmisión con la máxima eficiencia. [13] Factor de transparencia del convertidor de par la relación del par máximo del eslabón de entrada del convertidor de par en modo de tracción al par del eslabón de entrada en modo de operación con una relación de transformación igual a uno y una velocidad constante del eslabón de entrada. [catorce] Deslizamiento del embrague la diferencia entre las frecuencias de rotación de los enlaces de entrada y salida, referida a la frecuencia de rotación del enlace de entrada. [quince] Factor de sobrecarga de acoplamiento la relación entre el par máximo y el par calculado del acoplamiento hidráulico. [dieciséis]De hecho, con mayor frecuencia en los diagramas de las características del GFS en el rango de relaciones de transmisión ( i ) de 0 a 1 de todos los parámetros anteriores, solo tres son ampliamente utilizados: gráficos de eficiencia ( η ), relación de transformación ( K ) y el coeficiente de par del enlace de entrada ( λ ). El gráfico de eficiencia es el indicador específico estimado más importante de la operación de cualquier PIB, el segundo muestra las propiedades transformadoras del PIB y el tercero muestra los indicadores específicos de la característica de carga. [17]
La transmisión hidrodinámica se puede implementar como: [18]
La principal diferencia estructural entre un acoplamiento hidráulico y un convertidor de par es la presencia obligatoria de un tercer elemento en el convertidor de par (además de la bomba y la turbina): el reactor.
El acoplamiento fluido (GM) es una transmisión hidrodinámica que no convierte el par. [21]
El GM consta de dos elementos principales: la rueda de la bomba y la rueda de la turbina. Estructuralmente, ambas ruedas generalmente están ubicadas en una carcasa común, y la rueda de la bomba a menudo está enclavada con la carcasa, y la rueda de la turbina gira dentro de la carcasa sobre cojinetes. El torque aquí se suministra al cuerpo del GM y se retira del eje impulsado en el centro del GM.
GM no puede cambiar la cantidad de torque transmitido. En la mayoría de los modos de operación del GM, el par en la rueda de la turbina es igual al par en la rueda de la bomba (la excepción es la zona de caída de eficiencia con una relación de transmisión cinemática cercana a 1). En el caso general, la eficiencia del GM en la mayoría de los modos de funcionamiento es igual a la relación de transmisión. Los valores más altos de eficiencia de GM están en el rango de 95-97%, lo que corresponde aproximadamente a los valores de relaciones de transmisión cinemática en el rango de 0,95-0,97. En el rango por encima de estos valores, la eficiencia del GM cae bruscamente y no es posible el funcionamiento del GM para el propósito previsto. [22] [23]
Un convertidor de par (GT) es una transmisión hidrodinámica que convierte el par transmitido en magnitud (y, en algunos casos, en dirección). [26]
GT consta de tres elementos principales: rueda de bomba, rueda de turbina y rueda de reactor (reactor). Estructuralmente, los tres elementos generalmente están ubicados en una carcasa común, y el elemento de la bomba a menudo está entrelazado con la carcasa, el elemento de la turbina gira libremente dentro de la carcasa sobre cojinetes y el reactor está fijo en algún tipo de soporte de montaje fuera de la carcasa. y no puede girar. Aquí, el par se suministra a la carcasa del GT y se extrae del eje impulsado conectado a la rueda de la turbina en el centro del GT. Tal diseño GT puede considerarse canónico, pero también hay varios diseños raros no estándar con ruedas de bomba y turbina separadas.
GT puede cambiar la cantidad de par transmitido. Esto sucede precisamente debido al reactor, y en cualquier GT el par en la rueda de la turbina es igual a la suma del momento en la rueda de la bomba y el par de reacción en el reactor. El valor máximo de la relación de transformación para cada GT es diferente y, en general, cuanto mayor es la relación de transformación, menor es el valor de la relación de transmisión cinemática, se logra la mayor eficiencia. El valor máximo de la relación de transformación está determinado por factores del plan constructivo tales como: diámetro activo, tipo y disposición de las ruedas, ángulo de inclinación de las palas. Todos los GT, sin excepción, tienen un rango en el que los valores de la relación de transformación están por debajo de la unidad. Este es un rango indeseable: los valores de eficiencia aquí son extremadamente bajos, y cualquier operación a largo plazo del GT para el propósito previsto no tiene sentido aquí. [27] [23]
En el léxico casi técnico moderno y en el habla cotidiana, GT generalmente se entiende no como GT, sino como una transmisión hidrodinámica compleja, aunque tal sustitución de conceptos es formalmente errónea. El término en inglés es Torque Converter.
El complejo GDP, por así decirlo, combina un acoplamiento de fluido y un convertidor de par, puede operar en ambos modos, como resultado de lo cual tiene una gama más amplia de valores de alta eficiencia.
Una característica de diseño característica del complejo GDP es la rueda del reactor móvil ubicada en la rueda libre. El embrague de sobrerrevolucionado permite bloquear el reactor cuando el motor de turbina de gas integrado está funcionando en el modo de convertidor de par y liberarse en el modo de embrague fluido, y la transición de un modo a otro se produce automáticamente dependiendo de la relación de transmisión cinemática del motor de turbina de gas. Además, una característica de los motores de turbina de gas complejos es que generalmente se usan turbinas centrípetas debido al hecho de que proporcionan suficiente consumo de energía cuando el motor de turbina de gas complejo funciona en el modo de acoplamiento de fluido.
Un GFS complejo puede tener uno o dos reactores, cada uno de los cuales está ubicado en su rueda libre. Dos reactores, por así decirlo, hacen posible obtener dos convertidores de par con diferentes características de transformación de par en una carcasa. Esta solución permite ampliar la zona de valores de alta eficiencia. La característica externa de un GFS tan complejo consta de tres características de los GFS elementales. En la literatura técnica extranjera, estos PIB complejos se denominan "trifásicos". [treinta]
Estos son cualquier GDP en el que, en un modo de operación dado, la función de bloqueo mutuo de las ruedas de la bomba y la turbina entre sí se implementa de una forma u otra. [32]
En el modo de bloqueo, el VRT funciona como una transferencia directa y todas las propiedades específicas anteriores del VRT ya no son válidas. El mecanismo de bloqueo es un embrague de fricción o hidráulico.
El embrague de bloqueo se puede ubicar tanto fuera como dentro de la carcasa del GFS. La habilitación del bloqueo se puede hacer manualmente, pero generalmente lo hace automáticamente algún sistema de control.