Jump to content

Крутящий конвертер

(Перенаправлен из Лишолм-Смит )
ZF Torque Converter Cut-Away
Вырезанная модель конвертера крутящего момента

Конвертер крутящего момента - это устройство, обычно реализуемое как тип жидкости , который передает вращающуюся мощность от первичного двигателя , например, двигателя внутреннего сгорания , на вращающуюся нагрузку. В транспортном средстве с автоматической коробкой передач преобразователь крутящего момента соединяет первичный двигатель к автоматическому передаточному поезду, который затем управляет нагрузкой. двигателя Таким образом, он обычно расположен между гибкой пластиной и трансмиссией. Эквивалентное устройство в механической коробке передач - это механическое сцепление .

Конвертер крутящего момента служит для увеличения передаваемого крутящего момента , когда скорость выходной вращения низкая. В варианте осуществления муфты жидкости он использует жидкость, управляемое лопастями входного рабочего колеса, и направленная через лопатки фиксированного статора, чтобы привести к выходу на выходной турбине таким образом, что крутящий момент на выходе увеличивается, когда выходной вал вращается медленнее, чем входной вал, обеспечивая эквивалент адаптивной редуктора . Это особенность, помимо того, что обеспечивает простая жидкая связь, которая может соответствовать скорости вращения, но не умножает крутящий момент. Конвертеры крутящего момента на основе жидкости также обычно включают в себя функцию блокировки для жесткого ввода и выхода пары и избегают потерь эффективности, связанные с передачей крутящего момента с помощью потока жидкости при условии работы.

Гидравлические системы

[ редактировать ]

Безусловно, наиболее распространенной формой конвертера крутящего момента в автомобильных трансмиссиях является гидродинамическое устройство, описанное выше. Существуют также гидростатические системы, которые широко используются в небольших машинах, таких как компактные экскаваторы .

Механические системы

[ редактировать ]

Существуют также механические конструкции для преобразователей крутящего момента, многие из которых аналогичны механическим непрерывным переменным передачам или способны действовать как таковые. на основе маятника Они включают в себя константинеско-конвертер , трансмиссия на дисковом приводе на трении Lambert и Вариоматический с расширяющимися шкивами и ремнем.

Использование

[ редактировать ]

Теория операции

[ редактировать ]

Уравнения движения преобразователя крутящего момента управляются Леонхарда Эйлера уравнением Турбомашины :

Уравнение расширяется, чтобы включить пятую силу радиуса; В результате свойства конвертера крутящего момента очень зависят от размера устройства.

Математические составы для конвертера крутящего момента доступны от нескольких авторов. [ 1 ] [ 2 ]

Hrovat получил уравнения насоса, турбины, статора и сохранения энергии. Четыре дифференциальных уравнения первого порядка могут определить производительность преобразователя крутящего момента.

где

  • плотность
  • Область потока
  • Радиус насоса
  • Радиус турбины
  • Радиус статора
  • Угол выхода насоса
  • Угол выхода турбины
  • Угол выхода статора
  • инерция
  • Длина инерции жидкости


Проще говоря, Kotwicki обеспечивается более простой корреляцией.

Элементы конвертера крутящего момента

[ редактировать ]

Жидкое соединение -это двухэтажный диск, который не способен умножать крутящий момент, в то время как преобразователь крутящего момента имеет по крайней мере один дополнительный элемент-статор, который изменяет характеристики привода в периоды высокого проскальзывания, что приводит к увеличению выходного крутящего момента.

В конвертере крутящего момента существует как минимум три вращающихся элемента: рабочее колесо, которое механически управляется основным двигателем ; турбина, которая управляет нагрузкой ; и статор, который вставлен между рабочим колесом и турбиной, так что он может изменить поток нефти, возвращающийся из турбины в рабочее колесо. Классический конструкция конвертера крутящего момента диктует, что статор не может быть вращаться в любом условии, отсюда и термин статор . На практике, однако, статор устанавливается на чрезмерной муфте , которая предотвращает противодействие статору в отношении первичного двигателя, но позволяет направить вперед.

Модификации в основной конструкции трех элементов были периодически включены, особенно в приложениях, где требуется выше нормального размножения крутящего момента. Чаще всего они принимали форму нескольких турбин и статоров, каждый из которых предназначен для создания различных количеств размножения крутящего момента. Например, автоматическая коробка передач Buick Dynaflow была не сдвигающей конструкцией и, в нормальных условиях, опиралась исключительно на преобразователь для умножения крутящего момента. Dynaflow использовал преобразователь из пяти элементов для получения широкого диапазона умножения крутящего момента, необходимого для продвижения тяжелого автомобиля.

Несмотря на то, что многие автомобильные преобразователи не являются строго частью классической конструкции конвертера крутящего момента, включают в себя сцепление с блокировкой для повышения эффективности крейсерской передачи и снижения тепла. Применение сцепления блокирует турбину на рабочее колесо, вызывая механическую передачу, что устраняет потери, связанные с приводом жидкости.

Эксплуатационные фазы

[ редактировать ]

Конвертер крутящего момента имеет три этапа работы:

  • Ларек . Prime Mover применяет мощность к рабочо, но турбина не может вращаться. Например, в автомобиле этот этап работы будет происходить, когда водитель поместит передачу в передачу, но не позволяет транспортному средству, продолжая применять тормоза . В прилавке преобразователь крутящего момента может применяться максимальное умножение крутящего момента, если применяется достаточная входная мощность (полученное умножение называется коэффициентом стойла ). Фаза стойла фактически длится в течение короткого периода, когда нагрузка (например, транспортное средство) изначально начинает двигаться, так как между скоростью насоса и турбины будет очень большая разница.
  • Ускорение . Нагрузка ускоряется, но между скоростью рабочего колеса и скорости турбины все еще существует относительно большая разница. В этом условии преобразователь будет создавать умение крутящего момента, которое меньше, чем может быть достигнуто в условиях стойла. Количество умножения будет зависеть от фактической разницы между скоростью насоса и турбины, а также различными другими проектными коэффициентами.
  • Сцепление . Турбина достигла приблизительно 90 процентов скорости рабочего колеса. Умножение крутящего момента по существу прекратилось, и преобразователь крутящего момента ведет себя таким же, как и в простой жидкой связи. В современных автомобильных приложениях, как правило, на этом этапе работы применяется сцепление блокировки, процедура, которая имеет тенденцию повысить эффективность топлива .

Ключ к способности преобразователя крутящего момента увеличивать крутящий момент лежит в статоре. В классической конструкции муфты жидкости периоды высокого проскальзывания приводят к возвращению потока жидкости, возвращающегося от турбины в рабочее колесо, чтобы противостоять направлению вращения рабочего колеса, что приводит к значительной потере эффективности и генерации значительного тепла отходов . При том же условии в конвертере крутящего момента возвращающаяся жидкость будет перенаправлена ​​статором, чтобы она способствовала вращению рабочего колеса, а не препятствует ее. Результатом является то, что большая часть энергии в возвращающейся жидкости восстанавливается и добавляется к энергии, применяемой на рабочее колесо первичным двигателем. Это действие вызывает значительное увеличение массы жидкости, направленной на турбину, что приводит к увеличению выходного крутящего момента. Поскольку возвращающаяся жидкость изначально движется в направлении, противоположном вращению рабочего колеса, статор также будет пытаться противостоять восстановлению, поскольку она заставляет жидкость изменять направление, эффект, который предотвращается Односторонняя статор сцепление .

В отличие от радиально прямых лезвий, используемых в простой муфте жидкости, турбина и статор от крутящего момента используют угловые и изогнутые лезвия. Форма лезвия статора - это то, что изменяет путь жидкости, заставляя его совпадать с вращением рабочего колеса. Соответствующая кривая турбинных лопастей помогает правильно направить возвращающуюся жидкость на статор, чтобы последний мог выполнять свою работу. Форма лопастей важна, поскольку незначительные вариации могут привести к значительным изменениям в производительности конвертера.

На этапах стойла и ускорения, в которых происходит умножение крутящего момента, статор остается неподвижным из-за действия своего одностороннего сцепления. Однако по мере того, как преобразователь крутящего момента приближается к фазе связи, энергия и объем жидкости, возвращающейся из турбины, будут постепенно уменьшаться, вызывая давление на статор также уменьшаться. Оказавшись в фазе связывания, возвращающаяся жидкость будет обращать внимание на направление и теперь будет вращаться в направлении рабочего колеса и турбины, что попытается переехать вперед по статору. На этом этапе сцепление статора выпустит, а рабочее колесо, турбина и статор все (более или менее) повернутся в качестве единицы.

жидкости Неизбежно, что некоторые из кинетической энергии будут потеряны из -за трения и турбулентности, в результате чего конвертер генерирует тепло отходов (рассеивается во многих применениях при водяном охлаждении). Этот эффект, часто называемый потерей насоса, будет наиболее выражен в условиях или вблизи. В современных конструкциях геометрия лезвия минимизирует скорость нефти при низких скоростях рабочего колеса, что позволяет турбине останавливаться в течение длительных периодов с небольшой опасностью перегрева (как, когда транспортное средство с автоматической коробкой передач останавливается при транспортном сигнале или в залоге движения, когда он останавливается в залоге движения, когда он останавливается в транспортном сигнале или в залоге движения, когда он останавливается. все еще в снаряжении).

Эффективность и умножение крутящего момента

[ редактировать ]

Конвертер крутящего момента не может достичь 100 -процентной эффективности связи. Классический трехэлементный конвертер крутящего момента имеет кривую эффективности, которая напоминает ∩: нулевая эффективность в стойле, как правило, повышает эффективность во время фазы ускорения и низкой эффективности фазы связи. Потеря эффективности при вступлении в фазу связи является результатом турбулентности и интерференции потока жидкости, генерируемых статором, и, как упоминалось ранее, обычно преодолевается путем установки статора на односторонней муфте.

Даже с преимуществом одностороннего муфта статора, преобразователь не может достичь того же уровня эффективности в фазе связи, что и сцепление жидкости эквивалентно размером. Некоторые потери связаны с наличием статора (хотя вращается как часть сборки), поскольку он всегда генерирует некоторую поглощающую мощность турбулентность. Большая часть потерь, однако, вызвана изогнутыми и угловыми турбинными лопастями, которые не поглощают кинетическую энергию из массы жидкости, а также радиально прямых лезвий. Поскольку геометрия турбинного лезвия является важным фактором в способности преобразователя умножать крутящий момент, компромиссы между умножением крутящего момента и эффективностью связи неизбежны. В автомобильных приложениях, где устойчивые улучшения в области экономии топлива были уполномочены рыночными силами и государственным указом, почти универсальное использование сцепления блокировки помогло исключить конвертер из уравнения эффективности во время крейсерской работы.

Максимальное количество размножения крутящего момента, полученного с помощью преобразователя, сильно зависит от размера и геометрии лезвий турбины и статора, и генерируется только тогда, когда преобразователь находится на или около фазы кабины. Типичные коэффициенты размножения крутящего момента при стойле варьируются от 1,8: 1 до 2,5: 1 для большинства автомобильных приложений (хотя многоэлементные конструкции, используемые в Buick Dynaflow и Chevrolet Turboglide, могут создавать больше). Специализированные преобразователи, предназначенные для промышленных, железнодорожных или тяжелых систем передачи энергии, способны увеличить масштаб 5,0: 1. Вообще говоря, существует компромисс между максимальным умножением крутящего момента и эффективностью-преобразователи с соотношениями с стойлом, как правило, относительно неэффективны вокруг скорости связи, тогда как преобразователи с низким соотношением стойла имеют тенденцию обеспечивать менее возможное умножение крутящего момента.

Характеристики конвертера крутящего момента должны быть тщательно сопоставлены с кривой крутящего момента источника питания и предполагаемого применения. Изменение геометрии лезвия статора и/или турбины изменит характеристики крутящего момента, а также общую эффективность устройства. Например, автоматические трансмиссии Drag Racing часто используют преобразователи, модифицированные для производства высоких скоростей киоска для улучшения крутящего момента и для быстрее попадать в полосу мощности двигателя. Шосовые транспортные средства, как правило, используют более низкие конвертеры крутящего момента в прилавках, чтобы ограничить производство тепла и обеспечить более твердое ощущение характеристик транспортного средства.

Функцией конструкции, когда-то обнаруженной в некоторых автоматических передачах General Motors, лезвий была статор с переменной питкой, в котором угол атаки может варьироваться в ответ на изменения скорости и нагрузки двигателя. Эффект этого состоял в том, чтобы изменить количество размножения крутящего момента, полученного конвертером. Под нормальным углом атаки статор заставил преобразователя создать умеренное количество умножения, но с более высоким уровнем эффективности. Если водитель внезапно открыл дроссель, клапан переключит шаг статора на другой угол атаки, увеличивая умножение крутящего момента за счет эффективности.

Некоторые преобразователи крутящего момента используют несколько статоров и/или нескольких турбин, чтобы обеспечить более широкий диапазон умножения крутящего момента. Такие многоцелевые преобразователи чаще встречаются в промышленных средах, чем в автомобильных передачах, но автомобильные приложения, такие как Dynaflow Buick турбина и Chevrolet тройная Turboglide . Buick Dynaflow использовал характеристики крутящего момента, мультипизирующие свои планеты, установленную в сочетании с конвертером крутящего момента для низкой передачи, и обходил первую турбину, используя только вторую турбину в качестве увеличения скорости транспортного средства. Неизреваемый компромисс с этим расположением был низкой эффективностью, и в конечном итоге эти передачи были прекращены в пользу более эффективных трех скоростных единиц с обычным тремя элементными преобразователями крутящего момента. Также обнаруживается, что эффективность преобразователя крутящего момента максимально на очень низких скоростях.

Заблокированный крутящий момент преобразователей

[ редактировать ]

Как описано выше, потери мошенничества в рамках конвертера крутящего момента снижают эффективность и генерируют тепло отходов. В современных автомобильных приложениях эту проблему обычно избегают использованием блокирующей муфты , которая физически связывает рабочее колесо и турбину, эффективно изменяя преобразователь в чисто механическую связь. Результатом не является проскальзывание, и практически нет потери мощности.

Первым автомобильным применением принципа блокировки была , коробка передач Packard ультраматическая представленная в 1949 году, которая заблокировала преобразователь на круизных скоростях, разблокируя, когда дроссель был заменен для быстрого ускорения или когда автомобиль замедлился. Эта особенность также присутствовала в некоторых Borg-Warner, передачах произведенных в 1950-х годах. В последующие годы он выпал из -за его дополнительной сложности и стоимости. В конце 1970-х годов сцепления начали появляться в ответ на требования к улучшению экономии топлива и в настоящее время почти универсальны в автомобильных приложениях.

Режимы емкости и отказа

[ редактировать ]

Как и в случае основной муфты жидкости, теоретическая способность конвертера пропорциональна , где массовая плотность жидкости (кг/м 3 ), Скорость рабочего колеса ( оборотная ) и диаметр ( м ). [ 3 ] На практике максимальная способность крутящего момента ограничена механическими характеристиками материалов, используемых в компонентах преобразователя, а также способностью преобразователя рассеивать тепло (часто через водяное охлаждение). В качестве помощи в силе, надежности и экономии производства большинство корпусов автомобильных конвертера имеют сварное строительство. Промышленные единицы обычно собираются с закрепленными корпусами, функция проектирования, которая облегчает процесс проверки и ремонта, но увеличивает стоимость производства конвертера.

В высокопроизводительных, гоночных и тяжелых коммерческих конвертерах насос и турбина могут быть дополнительно укреплены процессом, называемым пайком печи , в котором расплавленная латунь втягивается в швы и суставы для получения более сильной связи между лезвиями, концентраторами и кольцом ( с). Поскольку процесс пайки печи создает небольшой радиус в точке, где лезвие встречается с концентратором или кольцом, теоретическое снижение турбулентности будет происходить, что приведет к соответствующему повышению эффективности.

Перегрузка конвертера может привести к нескольким режимам отказа, некоторые из них потенциально опасны по своей природе:

  • Перегрев : непрерывный высокий уровень проскальзывания может сокрушить способность преобразователя рассеивать тепло, что приводит к повреждению уплотнений , эластомера которые сохраняют жидкость внутри преобразователя. Основным примером в пассажирских автомобилях застрял в снегу или грязи и необходимо раскачивать автомобиль вперед и назад, чтобы набрать импульс, отправившись в туда и вперед от привода, чтобы обратить вспять, используя значительную мощность. Трансмиссионная жидкость будет быстро перегреться, не говоря уже о повторных воздействиях на сцепление статора (следующая тема). Кроме того, перегрев трансмиссионной жидкости заставляет ее потерять вязкость и повредить передачу. Такое злоупотребление в редких случаях может привести к утечке конвертера крутящего момента и в конечном итоге прекратить функционирование из -за отсутствия жидкости.
  • Припадок сцепления статора : внутренние и внешние элементы одностороннего муфта статора становятся постоянно заблокированными, что предотвращает вращение статора во время фазы связи. Чаще всего захват ускоряется тяжелой нагрузкой и последующим искажением компонентов сцепления. В конце концов, возникает кусок спаривающихся частей, что запускает захват. Конвертер с захваченной муфтой статора будет иметь очень низкую эффективность во время фазы связи, а в автомобиле расход топлива будет резко увеличиться. Перегрев преобразователя при таких условиях обычно происходит, если будет предпринята продолжение работы.
  • Разрыв сцепления статора : очень резкое применение питания, как при размещении трансмиссии в нейтральное и увеличение оборотов двигателя перед включением передачи (обычно называемого «нейтральным запуска») может вызвать ударную нагрузку муфта статора, что приводит к разрушению. Если это произойдет, статор будет свободно противостоять направлению, противоположного направлению насоса, и практически не будет передача мощности. В автомобиле эффект аналогичен серьезному случаю проскальзывания передачи, а транспортное средство практически не способно перемещаться под собственной силой.
  • Деформация и фрагментация лезвия : если подвергается резкой нагрузке или чрезмерному нагреванию преобразователя, насос и/или турбины могут быть деформированы, отделены от их концентраторов и/или кольцевых колец или могут разразиться на фрагменты. По крайней мере, такая неудача приведет к значительной потере эффективности, создавая симптомы схожими (хотя и менее выраженными) с теми, что сопровождающие сбой сцепления статора. В крайних случаях произойдет катастрофическое разрушение конвертера.
  • Воздушная воздушная процедура : Длительная работа при чрезмерной нагрузке, очень резкое применение нагрузки или эксплуатация крутящего момента в очень высоком обороне может привести к физическому искажению формы корпуса преобразователя из -за внутреннего давления и/или напряжения, налагаемого инерцией. В экстремальных условиях воздушный шарик приведет к разрыву корпуса преобразователя, что приведет к сильному рассеиванию горячего масла и металлических фрагментов на обширной территории.

Производители

[ редактировать ]

Смотрите также

[ редактировать ]
  1. ^ Hrovat, D; Tobler, W (1985). «Моделирование графа связи и компьютерное моделирование автомобильных преобразователей крутящего момента» . Журнал Франклинского института . 319 : 93–114. doi : 10.1016/0016-0032 (85) 90067-5 .
  2. ^ Kotwicki, AJ (1982). «Динамические модели для транспортных средств для преобразователя крутящего момента» . SAE Технические бумаги серии . doi : 10.4271/820393 .
  3. ^ Гидродинамические муфты и преобразователи . Автомобильный справочник (3 -е изд.). Роберт Бош . 1993. с. 539. ISBN  0-8376-0330-7 .
  4. ^ "Espacenet - оригинальный документ" . Worldwide.espacenet.com. 1933-03-07 . Получено 2014-07-21 .
  5. ^ «Мекидопередача | Intertraines.co.uk» . Архивировано из оригинала 2010-03-02 . Получено 2009-10-31 .
  6. ^ «Sydney Morning Herald - Google News Archive Search» . Архивировано с оригинала 2016-05-12.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: f2dd35674347e60366ef4a0260cd411b__1724585340
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/f2/1b/f2dd35674347e60366ef4a0260cd411b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Torque converter - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)