¿Cómo funciona el tambor de potencia de la transmisión Mercedes-Benz?

La estructura del convertidor de par hidráulico es básicamente similar al acoplamiento hidráulico, excepto que se agrega una rueda de trabajo fija entre la rueda de la bomba y la turbina - -Guía rueda. El convertidor de par hidráulico se compone principalmente de tres partes: la rueda de la bomba giratoria y la turbina, y la rueda guía fija. Los componentes principales son como se muestra en la figura. La rueda de trabajo está hecha de fundición de precisión de aleación de aluminio o estampada y soldada con acero. platos. El impulsor de la bomba y la carcasa del convertidor de par se combinan en uno y se atornillan a la brida en el extremo trasero del cigüeñal del motor o al volante. La carcasa se divide en dos mitades y, después del montaje, se sueldan o se fijan. pernos.La turbina es impulsada por El eje está conectado a otras partes de la transmisión, y la rueda guía está conectada a la carcasa fija de la transmisión a través del eje de la rueda guía. Una vez ensambladas todas las ruedas de trabajo, forman un cuerpo anular con una sección transversal circular. El impulsor de la bomba, la turbina y la rueda guía son los elementos de trabajo básicos esenciales para convertir energía, transmitir potencia y cambiar el par en el convertidor de par.

2. Principio de funcionamiento del convertidor de par hidráulico

El principio de conversión de energía y transmisión de potencia del convertidor de par hidráulico es básicamente el mismo que el del acoplamiento hidráulico. Convertidor hidráulico El convertidor de par agrega una rueda de trabajo: una rueda guía. Cuando el motor está en marcha, la carcasa del convertidor de par y el impulsor de la bomba giran en la misma dirección. Bajo la acción de la fuerza centrífuga, el fluido de trabajo en el impulsor de la bomba corre desde el borde exterior de las palas del impulsor de la bomba hacia la turbina. , y fluye a lo largo de las palas de la turbina hasta la rueda guía, y luego fluye de regreso desde la pala de la rueda guía hasta el borde interior de la pala de la rueda de la bomba, formando un flujo circular de líquido. Debido a la adición de una rueda guía fija, durante el proceso de circulación del líquido, la rueda guía fija proporciona un par de reacción a la turbina, de modo que el par de salida de la turbina es diferente del par de entrada de la rueda de la bomba y tiene un "cambio de par". función. La siguiente es una breve introducción a su principio de funcionamiento de torsión.

Para mayor comodidad, el diagrama de expansión de la rueda de trabajo del convertidor de par se utiliza para ilustrar el principio de funcionamiento torsional del convertidor de par hidráulico. Ahora expanda la línea de corriente a lo largo del medio del círculo de circulación en una línea recta, de modo que la rueda de la bomba B, la turbina W y la rueda guía D se conviertan en tres planos circulares dispuestos en secuencia a lo largo de la línea recta desplegada, como se muestra en la figura, de modo que la Las cuchillas de la rueda de trabajo se muestran claramente.

Para facilitar la explicación, se supone que cuando el convertidor de par hidráulico está funcionando, la velocidad y la carga del motor son constantes, es decir, la velocidad de la rueda de la bomba nB y el par del convertidor de par MB son constantes.

1) Antes de que arranque el coche

Antes de que arranque el coche, la velocidad de la turbina nw=0, el motor impulsa la rueda de la bomba para que gire a través de la carcasa del convertidor de par hidráulico, y genera un El par de magnitud MB es el par de entrada del convertidor de par hidráulico. El fluido de trabajo en el convertidor de potencia fluido es impulsado por las palas de la bomba y corre hacia las palas de la turbina a una cierta velocidad absoluta vB. La velocidad absoluta vB es la velocidad compuesta de la velocidad circunferencial vB1 del impulsor de la bomba y la velocidad relativa vB2 a lo largo de las palas del impulsor de la bomba. Por lo tanto, cuando la turbina está estacionaria, el flujo de líquido fluye a lo largo de las palas de la turbina y golpea las palas del impulsor. , como lo muestra la flecha vw en la figura. Esta es la velocidad relativa del punto de masa del flujo de líquido en las palas de la turbina también es la velocidad absoluta del punto de masa del flujo de líquido, y luego el flujo de líquido regresa al impulsor de la bomba a lo largo del. palas de la rueda guía estacionaria en la dirección de la flecha VD. Luego, el flujo de líquido regresa al impulsor de la bomba a lo largo de las palas fijas del estator en la dirección de la flecha VD. Cuando el líquido fluye a través de las palas de la rueda guía, la dirección del flujo del líquido cambia debido a la acción de las palas. Tomando como objeto de investigación el fluido de trabajo, suponiendo que los momentos de actuación del impulsor de la bomba, turbina y rueda guía sobre el líquido son MB, Mw y MD, según las condiciones de equilibrio de momentos del flujo de líquido, se puede obtener:

Mw=MB+MD

Dado que el par Mw ejercido por la rueda de trabajo sobre el flujo de líquido y el momento de impacto M'w del flujo de líquido sobre la rueda de trabajo tienen direcciones opuestas y de igual tamaño, es decir, M 'w=- Mw, por lo que hay:

M'w=MB+MD

Se puede ver en la fórmula anterior que el El momento de impacto M'w (es decir, el momento de salida) sobre la turbina hidráulica es mayor que el momento de entrada MB de la rueda de bombeo. Esto se debe a que la turbina hidráulica no sólo está sujeta al impacto del flujo de agua desde la rueda de bombeo. La dirección del flujo cambia por la rueda guía. El par de reacción del flujo de líquido que cambia la dirección del flujo hace que el convertidor de par hidráulico aumente el par. El tamaño y la dirección del par de reacción de la rueda guía cambian con el cambio de la velocidad de la turbina, por lo que el valor de par del convertidor de par hidráulico. también cambia con el cambio de la velocidad de la turbina.

2) Después de que el automóvil arranca

Cuando el par generado por la turbina se transmite a las ruedas motrices a través del sistema de transmisión y la fuerza motriz generada es suficiente para superar el par de arranque, El automóvil arranca y comienza a acelerar, por lo que la velocidad de la turbina conectada a él también aumenta gradualmente desde cero.

Después de que la turbina gira, el flujo de líquido en la salida de la turbina no solo tiene la velocidad relativa vw2 en la dirección de las palas, sino que también tiene la velocidad implícita vw1 en la dirección tangencial circunferencial. Por lo tanto, la velocidad del flujo de líquido vw golpea las palas guía. en este momento es la velocidad combinada de los dos anteriores.

Suponiendo que la velocidad del impulsor de la bomba permanece sin cambios, la velocidad relativa vw2 del flujo de líquido en la salida de la turbina permanece sin cambios. Después de arrancar el automóvil, la velocidad de la turbina cambia, lo que hace que la velocidad implicada vw1 cambie. La velocidad absoluta vw del flujo de líquido que fluye hacia la pala guía aumentará con el aumento de la velocidad de la turbina nw, es decir, se inclinará gradualmente. hacia la izquierda a medida que aumenta la velocidad implicada vw1 Cuanto más se inclina hacia la izquierda la dirección del flujo de líquido que golpea las palas de la rueda guía, menor es la fuerza de impacto que recibe la rueda guía y menor es el par de reacción de la rueda guía al líquido. flujo, y el valor de aumento de par del convertidor de par disminuye en consecuencia. Se reduce el valor de aumento de par del convertidor de par hidráulico. Esto muestra que el valor de par del convertidor de par hidráulico aumenta a medida que aumenta la velocidad de la turbina y disminuye a medida que disminuye la velocidad de la turbina.

Cuando la velocidad de la turbina aumenta hasta un cierto valor, la velocidad absoluta vw del flujo de líquido en la salida de la turbina es paralela a las palas del estator, es decir, a lo largo de la dirección de salida de las palas del estator. Dado que el líquido que sale de la turbina fluye después de pasar a través de las palas del estator, la dirección permanece sin cambios y el momento de reacción de la rueda guía sobre el flujo de líquido es cero, es decir, MD = 0. El par de la turbina es igual al momento de acción de la rueda de bombeo sobre el flujo de líquido. En este caso, el convertidor de par hidráulico cambia del estado de funcionamiento torsional al estado de funcionamiento acoplado.

3) La velocidad de la turbina aumenta aún más

Si la velocidad de la turbina aumenta aún más, la velocidad absoluta vw dirección del flujo de líquido en la salida de la turbina se inclinará aún más hacia la izquierda, como se muestra en la Figura 2-9. Cuando la velocidad de la turbina excede la velocidad operativa del acoplamiento antes mencionada, el flujo de líquido impactará la parte posterior de las palas de la rueda guía. En este momento, la dirección del par de reacción de la rueda guía sobre el flujo de líquido es opuesta a la dirección del par. de la rueda de la bomba sobre el flujo de líquido, es decir, M'w=MB-MD, por lo que el par de salida de la turbina es menor que el par de entrada del impulsor de la bomba.

4) La velocidad de la turbina es igual a la velocidad de la rueda de la bomba.

Cuando la velocidad de la turbina aumenta para ser igual a la velocidad de la rueda de la bomba, el fluido en circulación se detiene dentro del círculo y el sistema hidráulico El convertidor de par perderá capacidad de transferir potencia.

A través del análisis anterior, podemos sacar las siguientes tres conclusiones importantes:

1. El convertidor de par hidráulico consta de una rueda de bomba (rueda motriz), una turbina (rueda pasiva) y una rueda guía. Consta de tres ruedas de trabajo, que son componentes básicos indispensables para convertir energía, transmitir potencia y girar.

Rueda de bomba: convierte la energía mecánica del motor en energía líquida;

Turbina: convierte la energía líquida en energía mecánica en el eje de la turbina;

Rueda guía; --Producir torsión cambiando la dirección del líquido.

En segundo lugar, al igual que el acoplamiento hidráulico, el líquido en el convertidor de par hidráulico gira alrededor del eje de la rueda de trabajo y circula axialmente a lo largo del círculo de circulación. La circulación axial pasa primero a través de la rueda de bombeo y luego a través de la turbina. y Se repite la secuencia de rueda guía y finalmente de regreso a la rueda de bombeo.

En tercer lugar, la eficiencia del convertidor de par cambia con los cambios en la velocidad de la turbina.

① Cuando la velocidad de la turbina es cero, el aumento de par es máximo y el par de salida de la turbina es igual a la suma del par de entrada del impulsor de la bomba y el par de reacción de la rueda guía.

② Cuando la velocidad de la turbina aumenta gradualmente desde cero, el valor del par disminuye gradualmente.

③Cuando la velocidad de la turbina alcanza un cierto valor, el flujo de líquido desde la salida de la turbina corre directamente hacia la salida de la rueda guía sin cambiar la dirección del flujo. En este momento, el convertidor de par hidráulico se convierte en un acoplamiento hidráulico y. la salida de la turbina El par es igual al par de entrada del impulsor de la bomba.

④ Cuando la velocidad de la turbina aumenta aún más, el flujo de líquido en la salida de la turbina impacta la parte posterior de la pala del estator. En este momento, el par de salida de la turbina del convertidor de par hidráulico es menor que el par de entrada. de la rueda de la bomba, y su valor es igual a la diferencia entre el par de entrada del impulsor de la bomba y el par de reacción de la polea del estator.

5 Cuando la velocidad de la turbina es la misma que la velocidad de la rueda de la bomba de agua, el convertidor hidráulico pierde la función de transmitir potencia.

3. Características del convertidor de par hidráulico

Las características del convertidor de par hidráulico se pueden evaluar a través de varios parámetros característicos o curvas características relacionadas con la carga externa. Los parámetros característicos que describen el convertidor de par hidráulico incluyen principalmente la relación de transmisión, el coeficiente de par, la eficiencia y el coeficiente de penetración. Las curvas características que describen el convertidor de par incluyen principalmente la curva característica externa, la curva característica original y la curva característica de entrada. Aquí solo se presentan los principales parámetros característicos y curvas características.

1) Parámetros característicos del convertidor de par hidráulico

(1) Relación de transmisión iWB

La relación de transmisión iWB del convertidor de par hidráulico es la velocidad de la turbina nw La relación entre (velocidad de salida) y la velocidad de la rueda de la bomba nB (velocidad de entrada), la relación de transmisión se utiliza para describir el estado de funcionamiento del convertidor de par hidráulico. La expresión matemática es:

iWB=nw/nB

(2) Coeficiente de par K

El coeficiente de par K del convertidor de par hidráulico es el par de la turbina La relación entre Mw y el par de la bomba MB, el coeficiente de par, se utiliza para describir la capacidad del convertidor de par para cambiar el par de entrada. Su expresión matemática es:

K=Mw/MB

A través del análisis principal del convertidor de par hidráulico en la sección anterior, se puede ver que el coeficiente de par K cambia con la velocidad de la turbina nw, o cambios con la relación de transmisión iWB. Cuando la velocidad de la turbina nw = 0, es decir, la relación de transmisión iWB = 0, esta condición de trabajo es equivalente a la condición de trabajo antes de que arranque el automóvil, por lo que se denomina condición de pérdida (también llamada condición de arranque o condición de frenado). En este caso, el coeficiente de torsión es mayor en condiciones de trabajo (el valor de K generalmente es de alrededor de 1,9 ~ 5). En la actualidad, el coeficiente de par de los convertidores de par hidráulicos comúnmente utilizados en automóviles es de aproximadamente 2 a 2,3.

(3) Eficiencia η

La eficiencia η del convertidor de par hidráulico se refiere a la relación entre la potencia de salida Nw del eje de la turbina y la potencia de entrada NB del impulsor de la bomba. La expresión matemática es:

η=Nw/NB

Dado que la potencia es igual al producto de la velocidad y el par, la fórmula anterior se puede reescribir de la siguiente manera:

η=Nw /NB

=Mwnw/MBnB

=KiwB

Se puede ver en la fórmula anterior que la eficiencia del convertidor de par hidráulico es igual al coeficiente de variación del par y al producto de las relaciones de transmisión.

(4) Penetración del convertidor de par

La penetración del convertidor de par se refiere a la relación entre el rendimiento del convertidor de par y el motor *** Bajo la condición del misma potencia, cuando la apertura del acelerador es insuficiente, el cambio de carga en el eje de la turbina del convertidor de par afecta el par y la velocidad del impulsor de la bomba (es decir, las condiciones de funcionamiento del motor). Específicamente, en la situación anterior, si el par y la velocidad en el eje de la turbina cambian cuando las condiciones de funcionamiento del motor permanecen sin cambios, el convertidor de par se denomina tipo estanco al aceite y viceversa, se denomina tipo permeable al aceite. . El convertidor de par hidráulico utilizado en las transmisiones automáticas de automóviles es permeable. Cuando la velocidad de la turbina disminuye debido al aumento de la carga, la relación de transmisión disminuirá, por lo que la carga del motor también aumentará.