Uređaj i princip rada modernog pretvarača obrtnog momenta

Prvi pretvarač obrtnog momenta pojavio se prije više od stotinu godina. Podvrgnut mnogim modifikacijama i poboljšanjima, ova efikasna metoda glatkog prenosa obrtnog momenta danas se koristi u mnogim područjima mašinstva, a automobilska industrija nije izuzetak. Vožnja je sada mnogo lakša i ugodnija jer više nema potrebe za korištenjem papučice kvačila. Uređaj i princip rada pretvarača obrtnog momenta, kao i sve genijalno, vrlo je jednostavan.

Istorija izgleda

Po prvi put je princip prenosa obrtnog momenta pomoću recirkulacije tečnosti između dva impelera bez krutog spoja patentirao njemački inženjer Hermann Fettinger 1905. godine. Uređaji koji rade na osnovu ovog principa nazivaju se spojnice za fluid. U to je vrijeme razvoj brodogradnje zahtijevao od dizajnera da pronađu način da postepeno prenose obrtni moment sa parne mašine na ogromne brodske propelere u vodi. Kada je čvrsto spojena, voda je usporavala trzanje lopatica tijekom pokretanja, stvarajući prekomjerno povratno opterećenje motora, osovina i njihovih spojeva.

Nakon toga, modernizirane spojnice za fluid započele su se koristiti na londonskim autobusima i prvim dizel lokomotivama kako bi se osigurao njihov nesmetan start. A čak i kasnije, fluidne spojnice olakšale su život vozačima automobila. Prvi serijski automobil s pretvaračem obrtnog momenta, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, sišao je s proizvodne trake u General Motorsu 1939. godine.

Uređaj i princip rada

Pretvarač obrtnog momenta je zatvorena komora toroidalnog oblika, unutar koje su pumpe, rotora reaktora i turbine koaksijalno postavljeni blizu jedan drugog. Unutarnja zapremina pretvarača obrtnog momenta ispunjena je tečnošću za automatske mjenjače koji kruže u krug od jednog kotača do drugog. Točak pumpe izrađen je u kućištu pretvarača i kruto je povezan s radilicom, tj. rotira sa brojem okretaja motora. Turbinski točak je čvrsto povezan sa ulaznim vratilom automatskog menjača.

Između njih je reaktorski točak ili stator. Reaktor je postavljen na slobodni kotač koji mu omogućava okretanje samo u jednom smjeru. Lopatice reaktora imaju posebnu geometriju, zbog čega protok fluida vraćen sa turbinskog kotača na kotač pumpe mijenja smjer, povećavajući time obrtni moment na točkiću pumpe. To je razlika između pretvarača obrtnog momenta i spojnice za fluid. U ovom drugom, reaktor je odsutan, i, sukladno tome, obrtni moment se ne povećava.

Kako to radi Pretvarač obrtnog momenta zasnovan je na prenosu obrtnog momenta sa motora na prenos pomoću recirkulirajućeg protoka fluida, bez krutog spoja.

Pogonsko kolo, povezano s rotirajućom radilicom motora, stvara protok fluida koji pogađa lopatice suprotnog turbinskog kotača. Pod utjecajem fluida pokreće se i prenosi obrtni moment na ulazno vratilo mjenjača.

Povećanjem broja okretaja motora povećava se brzina rotacije radnog kola, što dovodi do povećanja sile protoka fluida koji nosi turbinski točak. Uz to, tečnost, koja se vraća kroz lopatice reaktora, dobija dodatno ubrzanje.

Protok fluida se transformiše u zavisnosti od brzine rotacije radnog kola. U trenutku izjednačavanja brzina kotača turbine i pumpe, reaktor ometa slobodnu cirkulaciju tečnosti i počinje se okretati zbog ugrađenog slobodnog kotača. Sva tri točka se rotiraju zajedno, a sistem počinje raditi u režimu fluidne spojnice bez povećanja obrtnog momenta. S povećanjem opterećenja na izlaznom vratilu, brzina turbinskog kotača usporava se u odnosu na pumpajući kotač, reaktor je blokiran i ponovo počinje transformirati protok fluida.

Prednosti

1. Lagano kretanje i kretanje.
2. Smanjivanje vibracija i opterećenja na menjaču zbog neravnomernog rada motora.
3. Mogućnost povećanja obrtnog momenta motora.
4. Nema potrebe za održavanjem (zamjena elemenata, itd.).

mane

1. Niska efikasnost (zbog odsustva hidrauličkih gubitaka i krute veze sa motorom).
2. Loša dinamika vozila povezana sa troškovima energije i vremena za odvijanje protoka tečnosti.
3. Visoka cena.

Način zaključavanja

Kako bi se suočili s glavnim nedostacima pretvarača obrtnog momenta (mala efikasnost i loša dinamika vozila), razvijen je mehanizam zaključavanja. Njegov princip rada sličan je klasičnoj kvaci. Mehanizam se sastoji od blokirne ploče koja je povezana s turbinskim točkom (i samim tim na ulazno vratilo reduktora) kroz opruge torzijskog prigušivača vibracija. Na svojoj ploči ploča ima frikcionu oblogu. Na zapovijed upravljačke jedinice mjenjača, ploča se pritiska na unutrašnju površinu kućišta pretvarača pritiskom fluida. Obrtni moment počinje da se prenosi direktno sa motora na menjač bez uključivanja tečnosti. Tako se postiže smanjenje gubitaka i veća efikasnost. Brava se može omogućiti u bilo kojoj brzini.

Način klizanja

Zaključavanje pretvarača obrtnog momenta takođe može biti nepotpuno i raditi u takozvanom „kliznom načinu“. Blokirna ploča nije u potpunosti pritisnuta na radnu površinu, čime se osigurava djelomično proklizavanje frikcione podloge. Moment se prenosi istovremeno kroz blokadnu ploču i tekućinu u cirkulaciji. Zahvaljujući upotrebi ovog načina rada, dinamičke kvalitete automobila su značajno povećane, ali se istovremeno održava uglađenost kretanja. Elektronika osigurava da kvačilo za blokiranje bude uključeno što je ranije moguće tokom ubrzanja i što je moguće kasnije isključeno kada se brzina smanji.

Međutim, način kontroliranog klizanja ima značajan nedostatak povezan s abrazijom površina kvačila, koje su, osim toga, izložene ozbiljnim temperaturnim efektima. Proizvodi koji se troše ulaze u ulje, narušavajući njegova radna svojstva. Način klizanja omogućava pretvaraču obrtnog momenta da bude što efikasniji, ali istovremeno značajno smanjuje svoj vijek trajanja.