rdr r 1 r 2 Spojky třecí lamelové Lamela Přítlačný kotouč Setrvačník

TU v Liberci – Fakulta strojní – Katedra vozidel a motorů Kolové dopravní a manipulační stroje I 1 – Třecí lamelová spojka + Hydrodynamická spojka + Hydrodynamický měnič

Spojky – třecí lamelové Moment přenášený spojkou

Lamela Přítlačný kotouč

F

Setrvačník

dr r r1

r2

rS i MS

- výpočtový (účinný) poloměr spojky - počet třecích ploch - moment přenášený spojkou

Základní rovnice :

Ft = F . f

třecí síla

M S = Ft .rS .i

moment přenášený spojkou

dF = 2.π . r .dr . p dFt = dF . f = 2.π .r .dr . p. f .i

dM S = dFt .r = 2.π .r 2 p. f .i .dr r2

(

2 M S = 2.π . p. f .i . ∫ r 2dr = π . p. f .i r23 − r13 3 r1 r2

(

F = 2.π . p.∫ rdr = π . p r22 − r12

)

r1

Pavel Němeček 2009

1/14

)

TU v Liberci – Fakulta strojní – Katedra vozidel a motorů Kolové dopravní a manipulační stroje I 1 – Třecí lamelová spojka + Hydrodynamická spojka + Hydrodynamický měnič Pro výpočet jsou k dispozici 2 vztahy :

(

2 M S = π . p. f .i r23 − r13 3

(

F = π . p r22 − r12

)

)

Dosazením za p vznikne :

2 r23 − r13 M S = F . f .i . . 2 3 r2 − r12 přibližně lze psát :

rS =

rS

1 (r1 + r2 ) 2

Podmínka pro odolnost proti otlačení :

F < pD 2 2 π r2 − r1

(

pD

)

- dovolený tlak (0,2 – 0,5 MPa)

Teplota [oC] FERODO 40 FER OS 4502 200 (osobní automobily) 250 FERODO 40 FER OS 5033 (osobní + nákladní) 200 Materiál


2/14

f 0,42 0,43 0,41 0,32 0,31

pD [MPa] 0,5 0,5



3/14



4/14



5/14

TU v Liberci – Fakulta strojní – Katedra vozidel a motorů Kolové dopravní a manipulační stroje I 1 – Třecí lamelová spojka + Hydrodynamická spojka + Hydrodynamický měnič Kontrola spojky na ohřátí Síla na kolech FK : Rozjezd :

FK = O f + O S + OV + Oa =

M MOT iCη rd

- zanedbatelný OV - O f + O S = G ( f . cos α + sin α ) - Oa = m red &x& = m . &x&.δ M MOT iCη − G ( f . cosα + sin α ) rd

Odpor zrychlení :

m . &x&.δ =

Translační zrychlení vozidla :

&x& = ω& K rd

Úhlové zrychlení hřídele spojky :

ω& = iC ω& K = iC

Dosazením vznikne :

ω& =

&x& rd

⎤ iC ⎡ M MOT iCη − G ( f . cos α + sin α )⎥ (1) ⎢ rd .δ .m ⎣ rd ⎦ tS

Pro rozjezd vozidla z klidu platí :

ω M = ∫ ω& .dt = ω& .t S ⇒ t S = 0

ωM ω&

Teplo vzniklé během prokluzu : tS

tS

0

0

Qt = ∫ Pt .dt = ∫ M M (ω M

2 ⎡ t S2 ω M ω& ⎛ ω M ⎞ ⎤ − ω& .t )dt = M M .ω M .t S − M M .ω& = M M ⎢ω M − ⎜ ⎟ ⎥ 2 ω 2 ⎝ ω& ⎠ ⎦⎥ ⎢⎣

M M .ω M2 Qt = 2.ω&

(2)

Dosazením (1) do (2) vznikne vztah pro vzniklé teplo : 2 2 M M d t C M C d

M .ω .r .δ .m Q = 2.i [M .i .η − G .r .( f . cos α + sin α ]


6/14


Hydrodynamické spojky Konstrukční části :

- čerpadlo oběžná souosá kola s hustým lopatkováním -

turbína

Hydrodynamická spojka : - zprostředkovává pružné spojení hřídelí MT ≅1 MČ

-

nemění moment mezi vstupem a výstupem G M =

-

moment přenáší prostřednictvím kapaliny mezi koly je vždy skluz během přenosu momentu nelze spojku rozepnout- v kombinaci se stupňovou převodovkou je nutné doplnit mechanickou spojkou

Přenášený moment závisí : - na náplni – průtoku kapaliny mezi koly - na přenosu otáček (převodovém poměru) Rozdělení hydrodynamických spojek podle účelu : - rozběhové – požadovaný průběh momentu se docílí při konstantní náplni spojky a při rozběhu se přenáší maximální moment - regulační – skluz se mění změnou náplně spojky

Skluz :

s=

nč − nT n = 1 − T = 1 −η nč nČ

M Č = k .nČ . D Základní rovnice : D – jmenovitý průměr spojky [m] K – momentový součinitel spojky [N.min2.m4] 2

5

Výhody hydrodynamické spojky : • vhodná pro automaticky řazené převodovky • tlumí rázy při řazení (vlivem skluzu) • sama vypíná při zastavení vozidla (nízká účinnost) Nevýhody hydrodynamické spojky : • ztrátový výkon se mění v teplo • vyšší hmotnost a setrvačné účinky spojky • vyšší cena • složitější konstrukce


7/14

TU v Liberci – Fakulta strojní – Katedra vozidel a motorů Kolové dopravní a manipulační stroje I 1 – Třecí lamelová spojka + Hydrodynamická spojka + Hydrodynamický měnič Závislost momentového součinitele a účinnosti na skluzu

k

MT=MČ

ηC

Gf =

1

ηC =

0

Gf=η

100

s [%]

0,95

nT nČ

M T .ω T n = G M .G f = T M Č .ω Č nČ

1 0

Spolupráce hydrodynamické spojky a spalovacího motoru

nT/nČ=η 0,9 0,95

MČ=MT

MM=MČ

0 0,6

0

nM=nČ

0,6.nČ

0,9.nČ

0,95.nČ

nT

1) Do dané momentové charakteristiky motoru zakreslit křivky M Č = k .nČ2 . D 5 pro různé nM=nČ. Momentový součinitel k se odečte pro zvolená nT/nč z charakteristiky měniče. 2) Průsečíky křivek dávají rovnovážný stav na čerpadle

3) Stanoví se otáčky nT = nČ .η , jím odpovídá moment M T = M Č , odpovídající bodům v charakteristice čerpadla


8/14



9/14



10/14


Hydrodynamický měnič Skládá se z : - turbínového věnce - výstup měniče - čerpadlového věnce - vstup měniče - reakčního členu (rozvaděče) Proudové poměry na čepadlovém kole nezávislé od poměrů v turbínovém kole (rozvaděč uspořádá proud mezi koly) Základní rovnováha :

MT = MČ ± M R

V provozním režimu MT > MČ

MT = M Č + M R

měnič násobí moment

Moment čerpadla :

M Č = k .nČ2 . DČ5

k (závisí pouze na Č)

Násobnost měniče :

GM =

MT MČ

Přenos otáček :

Gf =

nT nČ

Momentový součinitel :

λM =

Účinnost :

η=

MČ

ρ .nČ2 . D25Č

PT M ω = T T = G M .G f PČ M Čω Č GM η

Bezrozměrná charakteristika měniče

λM Pavel Němeček 2009

11/14

S GF


Prostupnost měniče Měnič Prostupný

λM

Vlastnost Použití Stavební stroje Zátěž turbíny se Posunovací přenáší na lokomotivy čerpadlo. Motor je přetěžovaný v nízkých otáčkách

λM

Gf

Neprostupný λM

Gf

Zátěž turbíny se nepřenáší na čerpadlo. Možný velký převod. Vhodné pro motory, které nesnášení snížení otáček.

Dieselové lokomotivy, Převody stavebních strojů

Silniční vozidla Při vysokých jízdních rychlostech klesá výkon, nepřehřívá se. Omezeně možný opačný přenos výkonu.

Spojkový λM

Gf

Převody Velký rozsah stavebních strojů a převodu. Průběh zatěžování působí vozidel silně proti stlačování charakteristiky při dělení výkonu

Reverzační λM

Gf


12/14

TU v Liberci – Fakulta strojní – Katedra vozidel a motorů Kolové dopravní a manipulační stroje I 1 – Třecí lamelová spojka + Hydrodynamická spojka + Hydrodynamický měnič Spolupráce HdM a spalovacího motoru

Gf (λM, GM, η) MMI=MČ

λM η

GM

MM

λM

ωMI=ωČ

Gf

0

Dáno : - Rychlostní charakteristika užitečného momentu motoru MM - Bezrozměrná charakteristika HdM : GM, η, λM - Hustota kapaliny v HdM : ρ - Průměr HdM : D Spolupráce : 1) Pro charakteristiku MM-ωM se odhadne průměr HdM

D=5

MM ω Io2 . ρ .λ

kde lze odhadnout :

ω Io = (0,75 − 0,9)ω IP

ω IP - úhlová rychlost při PMAX

ω Io - této úhlové rychlosti odpovídá MM (z rychlostní char.)

λ – hodnota pro max násobnost měniče (Gf = 0) 2) Pokud je mezi Motorem a HdM převod je nutné charakteristiky motoru překreslit

M MI = M M .η e .i

ω MI = ω M

1 i

3) Do této charakteristiky se zakreslí pomocná křivka λM

λM =

MM ρ . D 5 .ω Io2

4) Vedle momentové charakteristiky motoru se zakreslí bezrozměrná charakteristika HdM. V ustáleném stavu platí λM = λI . Pro zvolené hodnoty Gf se přenesou λI na λM a odtud se naleznou MMI a ωMI. 5) Parametry výstupní charakteristiky MII a nII jsou určeny :

M II = M MI .G M ω II = ω MI .G f

6) Sestaví se kinematická charakteristika ωI = f(ωII), MI = f(ωII), MII = f(ωII) Pavel Němeček 2009

13/14



14/14

rdr r 1 r 2 Spojky třecí lamelové Lamela Přítlačný kotouč Setrvačník

Recommend Documents