Sıvı kaplin - Fluid coupling

1930'ların Daimler otomobil sıvı volanı

Bir akışkan bağlantı veya hidrolik bağlantı , dönen mekanik gücü iletmek için kullanılan hidrodinamik veya "hidrokinetik" bir cihazdır. Otomobil şanzımanlarında mekanik debriyaja alternatif olarak kullanılmıştır . Ayrıca, değişken hızda çalışmanın ve güç aktarım sistemine şok yüklemesi olmadan kontrollü başlatmanın gerekli olduğu denizcilik ve endüstriyel makine sürücülerinde yaygın bir uygulamaya sahiptir .

Bunun gibi hidrokinetik tahrikler, hidrolik pompa ve motor kombinasyonları gibi hidrostatik tahriklerden ayırt edilmelidir .

Tarih

Akışkan bağlantısı , Stettin'deki AG Vulcan Works'ün baş tasarımcısı olan Hermann Föttinger'in çalışmasından kaynaklanmaktadır . 1905'teki patentleri hem akışkan kaplinleri hem de tork konvertörlerini kapsıyordu .

Vulcan-Werke'den Dr Gustav Bauer, 1920'lerde Sinclair'in Londra otobüslerinde binerken yaşadığı yalpalama durumunu hafifletmek amacıyla Föttinger kuplajını araç şanzımanına uyarlamak için Hidrolik Kavrama Patentleri Limited'den İngiliz mühendis Harold Sinclair ile işbirliği yaptı. London General Omnibus Company Ekim 1926'da başladı ve Associated Daimler otobüs şasisi üzerinde denemeler, Daimler'den Percy Martin , bu prensibi Daimler grubunun özel otomobillerine uygulamaya karar verdi.

1930'da İngiltere, Coventry'deki Daimler Şirketi, otobüsler ve amiral gemisi arabaları için sıvı kaplin ve Wilson kendi kendine değişen şanzıman kullanan bir şanzıman sistemi uygulamaya başladı . 1933 yılına gelindiğinde sistem, ağır ticari araçlardan küçük arabalara kadar grup tarafından üretilen tüm yeni Daimler, Lanchester ve BSA araçlarında kullanıldı. Kısa süre sonra Daimler'in askeri araçlarına genişletildi. Bu kaplinler, Vulcan-Sinclair ve Daimler patentleri altında inşa edilmiş olarak tanımlanmaktadır.

1939'da General Motors Corporation , seri üretilen bir otomobile kurulan ilk tam otomatik otomotiv şanzıman sistemi olan Hydramatic sürücüsünü tanıttı . Hydramatic bir sıvı bağlantısı kullandı.

Akışkan bağlantıları kullanan ilk dizel lokomotifler de 1930'larda üretildi.

Genel Bakış

Transfluid'in endüstriyel şanzıman modeli KPTO'da sıvı bağlantısı.

Bir sıvı bağlantısı üç bileşenden ve ayrıca hidrolik sıvısından oluşur :

• Kabuk olarak da bilinen muhafaza (tahrik millerinin etrafında yağ geçirmez bir contaya sahip olması gerekir), sıvı ve türbinleri içerir.
• İki türbin (fan benzeri bileşenler):
  • Biri giriş miline bağlı; pompa veya pervane olarak bilinir , birincil tekerlek giriş türbini
  • Türbin , çıkış türbini , ikincil tekerlek veya koşucu olarak bilinen çıkış miline bağlı diğeri

'Pompa' (veya tahrik simidi ) olarak bilinen tahrik türbini, tipik olarak bir içten yanmalı motor veya elektrik motoru olan ana taşıyıcı tarafından döndürülür . Pervanenin hareketi, sıvıya hem dışa doğru doğrusal hem de dönme hareketi verir.

Hidrolik sıvı , şekli kuvvetleri 'çıktı türbinin' (ya da yönde akışı 'pompa' tarafından yönetilmektedir tahrik torus ). Burada, "giriş aşaması" ve "çıkış aşaması" nın açısal hızlarındaki herhangi bir fark, "çıktı türbini" üzerinde bir torka neden olan net bir kuvvetle sonuçlanır; böylece pompa ile aynı yönde dönmesine neden olur.

Sıvının hareketi etkili bir şekilde toroidaldir - bir simitin yüzeyinde olduğu şeklinde görselleştirilebilen yollar üzerinde tek yönde hareket eder :

• Giriş ve çıkış açısal hızları arasında bir fark varsa, hareketin bir poloidal bileşeni vardır.
• Giriş ve çıkış aşamaları aynı açısal hızlara sahipse, net merkezcil kuvvet yoktur - ve sıvının hareketi dairesel ve dönme ekseniyle eş eksenli ise (yani bir simitin kenarları etrafında), sıvı akışı yoktur. bir türbinden diğerine.

Durak hızı

Bir sıvı bağlantısının önemli bir özelliği, durma hızıdır. Durma hızı, çıkış türbini kilitlendiğinde ve tam giriş torku (durma hızında) uygulandığında pompanın dönebileceği en yüksek hız olarak tanımlanır. Sıkışma koşulları altında, bu hızdaki motorun tüm gücü, sıvı bağlantısında ısı olarak dağıtılır ve muhtemelen hasara yol açar.

Adım devre bağlantısı

Basit sıvı bağlantısına yapılan bir değişiklik, daha önce Fluidrive Engineering Company tarafından "STC kaplini" olarak üretilen kademeli bağlantıdır .

STC kaplini, çıkış mili durduğunda yağın tamamının olmasa da bir kısmının çekildiği bir hazne içerir. Bu, giriş mili üzerindeki "sürtünmeyi" azaltır, bu da rölantideyken yakıt tüketiminin azalmasına ve aracın "sürünme" eğiliminde bir azalmaya neden olur.

Çıkış mili dönmeye başladığında, yağ merkezkaç kuvveti ile rezervuardan dışarı atılır ve kaplinin ana gövdesine geri döner, böylece normal güç iletimi geri yüklenir.

Kayma

Giriş ve çıkış açısal hızları aynı olduğunda, bir sıvı bağlantısı çıkış torku geliştiremez. Bu nedenle, bir sıvı bağlantısı yüzde 100 güç aktarım verimliliğine ulaşamaz. Yük altındaki herhangi bir akışkan bağlantısında meydana gelecek kayma nedeniyle, akışkan sürtünmesi ve türbülansında her zaman bir miktar güç kaybedilecek ve ısı olarak dağıtılacaktır. Diğer akışkan dinamik cihazlarda olduğu gibi, Reynolds sayısı ile ölçüldüğü gibi, verimliliği artan ölçekle kademeli olarak artma eğilimindedir .

Hidrolik sıvı

Bir sıvı bağlantısı kinetik olarak çalıştığı için düşük viskoziteli sıvılar tercih edilir. Genel olarak, çok dereceli motor yağları veya otomatik şanzıman sıvıları kullanılır. Sıvının yoğunluğunun artması, belirli bir giriş hızında iletilebilen tork miktarını artırır . Bununla birlikte, diğer sıvılar gibi hidrolik sıvılar da sıcaklık değişimiyle birlikte viskozitedeki değişikliklere tabidir. Bu, şanzıman performansında bir değişikliğe yol açar ve bu nedenle, istenmeyen performans / verimlilik değişikliğinin minimumda tutulması gerektiğinde, yüksek viskozite indeksine sahip bir motor yağı veya otomatik şanzıman sıvısı kullanılmalıdır.

Hidrodinamik frenleme

Akışkan kaplinler ayrıca hidrodinamik frenler olarak işlev görebilir , dönme enerjisini sürtünme kuvvetleri (hem viskoz hem de sıvı / kap) yoluyla ısı olarak dağıtır. Frenleme için bir sıvı bağlantısı kullanıldığında, aynı zamanda bir geciktirici olarak da bilinir .

Kepçe kontrolü

Bir akışkan kaplininin doğru çalışması, akışkan ile doğru şekilde doldurulmasına bağlıdır. Yetersiz doldurulmuş bir kaplin, tam torku iletemez ve sınırlı sıvı hacminin de genellikle contalara zarar vererek aşırı ısınması muhtemeldir.

Bir kaplin, genellikle, pervaneye takılmayan geniş bir sıvı haznesi sağlayarak, yetersiz doldurulduğunda güvenli bir şekilde çalışacak şekilde tasarlanırsa, iletebileceği torku kontrol etmek için dolum seviyesinin kontrol edilmesi kullanılabilir ve bazı durumlarda ayrıca bir yükün hızını kontrol etmek için.

Dolum seviyesinin kontrol edilmesi, döner kapline merkezi, sabit bir göbek yoluyla giren dönmeyen bir boru olan bir 'kepçe' ile yapılır. Bu kepçeyi hareket ettirerek, döndürerek veya uzatarak, kaplinden sıvıyı alır ve kaplinin dışındaki bir tutma tankına geri döndürür. Yağ, gerektiğinde kapline geri pompalanabilir veya bazı tasarımlarda yerçekimi beslemesi kullanılır - kepçenin hareketi, kaplinin dönüşüyle ​​güçlendirilen sıvıyı bu tutma tankına kaldırmak için yeterlidir.

Kepçe kontrolü, çok büyük torkların aktarımının kolayca yönetilmesi ve kademesiz kontrolü için kullanılabilir. Fell dizel lokomotif , 1950'lerin İngiliz deneysel dizel tren lokomotif, sırayla her motoru girişme dört motor ve dört birleşmelerini de bağımsız kepçe kontrolü ile her kullanılır. Genellikle değişken hızlı sürücüler sağlamak için kullanılır .

Başvurular

Sanayi

Akışkan kaplinler, özellikle yüksek ataletli başlatmalar veya sabit döngüsel yükleme içeren makine tahriklerinde, dönme gücünü içeren birçok endüstriyel uygulamada kullanılır.

Demiryolu taşımacılığı

Akışkan bağlantıları , güç aktarım sisteminin bir parçası olarak bazı Dizel lokomotiflerde bulunur . Kendiliğinden Değişen Dişliler , British Rail için yarı otomatik şanzımanlar yaptı ve Voith , çeşitli sıvı kaplinleri ve tork konvertörleri kombinasyonlarını içeren çoklu dizel üniteler için turbo şanzımanlar üretti .

Otomotiv

Sıvı kaplinler, çeşitli erken yarı otomatik şanzımanlarda ve otomatik şanzımanlarda kullanıldı . 1940'ların sonlarından bu yana, hidrodinamik tork konvertörü , otomotiv uygulamalarında sıvı bağlantısının yerini aldı .

Olarak , otomotiv uygulamalarında, pompa, tipik olarak bağlı olan volan arasında motor aslında -in, kaplinin mahfaza parçası olabilir volan uygun ve bu nedenle motor tarafından açıldığında krank . Türbin, şanzımanın giriş miline bağlanır . Şanzıman vitesteyken motor devri arttıkça sıvının hareketiyle tork motordan giriş miline aktarılır ve aracı ittirir. Bu bağlamda, sıvı kuplajının davranışı, bir manuel şanzımanı çalıştıran bir mekanik kavramanın davranışına büyük ölçüde benzer .

Akışkan volanlar, tork konvertörlerinden farklı olarak, en iyi Daimler otomobillerinde Wilson ön seçici şanzıman ile birlikte kullanımları ile bilinirler . Daimler, 1958 Majestic ile otomatik şanzımana geçene kadar lüks otomobil yelpazesinde bunları kullandı . Daimler ve Alvis , aynı zamanda askeri araçları ve zırhlı araçlarıyla da tanınıyordu, bunlardan bazıları aynı zamanda ön seçici vites kutusu ve sıvı volan kombinasyonunu da kullanıyordu.

Havacılık

Havacılık uygulamalarında akışkan kaplinlerinin en belirgin kullanımı , santrifüj kompresör için barometrik olarak kontrol edilen hidrolik kavrama olarak kullanıldığı DB 601 , DB 603 ve DB 605 motorlarında ve içinde üç güç geri kazanımı olan Wright turbo-bileşik pistonlu motorda olmuştur. türbinler, motorun egzoz gazlarından enerjinin yaklaşık yüzde 20'sini veya yaklaşık 500 beygir gücünü (370 kW) çıkardı ve ardından üç sıvı kaplini ve dişli kullanarak, düşük torklu yüksek hızlı türbin dönüşünü düşük hızlı, yüksek torklu çıkışa dönüştürdü. sürücü pervaneyi .

Hesaplamalar

Genel olarak konuşursak, belirli bir sıvı bağlantısının güç aktarım kapasitesi, pompa hızıyla güçlü bir şekilde ilişkilidir; bu, uygulanan yükün büyük ölçüde dalgalanmadığı uygulamalarda genellikle iyi çalışan bir özelliktir. Herhangi bir hidrodinamik birleştirme tork aktarım kapasitesi olarak aşağıdaki gibi ifade edilebilir , akışkanın kütle yoğunluğu olan pervane hızı ve çark çapıdır. Yüklemenin önemli ölçüde uç noktalara kadar değişebildiği otomotiv uygulamaları durumunda , yalnızca bir tahmindir. Dur-kalk sürüşü, kaplini en az verimli aralığında çalıştırma eğiliminde olacak ve yakıt ekonomisi üzerinde olumsuz bir etkiye neden olacaktır . ${\ displaystyle r (n ^ {2}) (d ^ {5})}$${\ displaystyle r}$${\ displaystyle n}$${\ displaystyle d}$${\ displaystyle r (n ^ {2}) (d ^ {5})}$

Üretim

Akışkan kaplinler, üretilmesi nispeten basit bileşenlerdir. Örneğin, türbinler alüminyum döküm veya çelik damgalama olabilir ve muhafaza ayrıca bir döküm veya damgalı veya dövme çelikten yapılabilir.

Endüstriyel akışkan bağlantıları imalatçıları dahil Voith , TRANSFLUID , TwinDisc, Siemens , parag, Fluidomat, Reuland elektrik ve TRI İletimi ve Rulman Corp.

Patentler

Akışkan kaplin patentlerinin listesi.

Bu, kapsamlı bir liste değildir, ancak 20. yüzyılda akışkan bağlantılarının gelişimi hakkında bir fikir vermeyi amaçlamaktadır.

Ayrıca bakınız

• Tork yükseltici
• Tork dönüştürücüsü
• Su freni

Notlar

Referanslar

Dış bağlantılar

• Akışkan Bağlantısı, Çalışma Prensipleri, film [15]