Кіріспе

Айналу күшін негізгі қозғалтқыштан айналатын жұмыс органына жеткізетін сұйықтық байланысы. Момент түрлендіргіш – бұл, әдетте, сұйықтық байланысының бір түрі ретінде іске асырылатын, негізгі қозғалтқыштан, мысалы, ішкі жану қозғалтқышынан айналу күшін айналатын жұмыс органына жеткізетін құрылғы. Автоматты беріліс қорабы бар көлікте момент түрлендіргіш негізгі қозғалтқышты автоматты беріліс қорабымен байланыстырады, ол жұмыс органын қозғалтады. Ол әдетте қозғалтқыштың иілгіш пластинасы мен беріліс арасында орналасқан. Механикалық берілістегі балама құрылғы – механикалық кездесу. Момент түрлендіргіш шығыс айналу жылдамдығы төмен болғанда берілетін моментті арттыруға қызмет етеді. Сұйықтық байланысының іске асырылу түрінде, ол кіріс қанаттарымен қоздырылатын және бекітілген статор қанаттары арқылы бағытталатын сұйықтықты шығыс турбинасын айналдыру үшін пайдаланады, сонда шығыс білігі кіріс білігінен баяу айналғанда шығыстағы момент артады, осылайша бейімделетін редукторға тең келеді. Бұл қарапайым сұйықтық байланысы ұсына алмайтын мүмкіндік, ол айналу жылдамдығын теңестіре алады, бірақ моментті көбейтпейді. Сұйықтық байланысына негіделген момент түрлендіргіштері, жағдайларға мүмкіндік болғанда, кіріс пен шығысты қатты байланыстыру және сұйықтық ағыны арқылы моментті жеткізуге байланысты тиімсіздікті болдырмау үшін құлыптау функциясын да қамтиды.

Гидравликалық жүйелер

Автомобильдердегі беріліс қораптарында ең көп кездесетін айналым моментін түрлендіргіш – жоғарыда сипатталған гидродинамикалық құрылғы. Сонымен қатар, кішігірім экскаваторлар сияқты шағын машиналарда кеңінен қолданылатын гидростатикалық жүйелер де бар.

Механикалық жүйелер

Сонымен қатар, айналым моментін түрлендіргіштердің механикалық конструкциялары да бар, олардың көптегені механикалық үздіксіз өзгермелі берілістерге ұқсас немесе олардың орнында жұмыс істей алады. Оларға маятник негізіндегі Константинеско айналым моментін түрлендіргіші, Ламберт үйкеліс дискілі берілісі және кеңейтілмелі шкивтермен және белдік жетегімен жабдықталған Variomatic кіреді.

Қолданылуы

Автомобильдердегі автоматты берілістер, мысалы, жеңіл көліктер, автобустар және тас жол және тас жолдан тыс жүк көліктері. Жүк тасымалдаушылар және басқа да ауыр тоннажды көліктер. Теңіздік қозғалтқыш жүйелері. Өндірістік қуат беру жүйелері, мысалы, конвейерлік жетегіштер, дерлік барлық қазіргі заманғы тік көтеру машиналары, лебедкалар, бұрғылау станциялары, құрылыс техникасы және теміржол локомотивтері.

Момент түрлендіргіш элементтері

Сұйықтық қосқыш - екі элементтен тұратын жетек, ол айналым моментін арттыра алмайды, ал айналым моментін түрлендіргіште кем дегенде бір қосымша элемент – статор болады, ол жоғары сырғану кезеңдерінде жетектің сипаттамаларын өзгертеді, нәтижесінде шығыс моментінің өсуіне әкеледі. Айналым моментін түрлендіргіште кем дегенде үш айналатын элемент болады: бастапқы қозғалтқышпен механикалық түрде қозғалатын дөңгелек; жүкті қозғайтын турбина; және турбинадан дөңгелекке қайта оралатын май ағынын өзгерте алатын, дөңгелек пен турбина арасына орналасқан статор. Классикалық айналым моментін түрлендіргіш конструкциясы статордың кез келген жағдайда айналуына жол бермейді, сондықтан оны статор деп атайды. Бірақ практикалық тұрғыда статор асып кетуші деңгелекке орнатылады, ол статордың бастапқы қозғалтқышқа қатысты кері айналуын болдырмайды, бірақ алға айналуға мүмкіндік береді. Негізгі үш элементтік конструкцияға модификациялар үнемі енгізіліп келеді, әсіресе қалыптыдан жоғары айналым моментін арттыру қажет болғанда. Көбінесе бұл бірнеше турбиналар мен статорлар түрінде болады, әрбір жиынтық әртүрлі деңгейде айналым моментін арттыру үшін жасалған. Мысалы, Buick Dynafflow автоматты берілісі ауыспайтын конструкция болды және қалыпты жағдайларда айналым моментін арттыру үшін тек түрлендіргішке сүйенді. Dynaflow ауыр көлікті жылға беруге қажетті кең ауқымды айналым моментін арттыру үшін бес элементті түрлендіргішті пайдаланды. Бұл классикалық айналым моментін түрлендіргіш конструкциясының міндетті бөлігі болмаса да, көптеген автомобиль түрлендіргіштері круиздік қуат беру тиімділігін жақсарту және жылуды азайту үшін құлыптағыш деңгелектерді қамтиды. Деңгелек турбинаны дөңгелекке бекітеді, қуаттың барлық берілуі механикалық болады, осылайша сұйықтық жетегімен байланысты жоғалтулар жойылады.

Тиімділік пен айналым моментін көбейту

Момент түрлендіргіші 100 пайыздық байланыс тиімділігіне жете алмайды. Классикалық үш элементті момент түрлендіргішінің қисығы ∩-ға ұқсас: тоқтағанда тиімділік жоқ, үдеу кезеңінде тиімділік әдетте артады және байланыс кезеңінде тиімділік төмендейді. Түрлендіргіш байланыс фазасына өткенде тиімділіктің төмендеуі статор тудыратын турбуленттілік пен сұйық ағынының кедергісінен болады және бұрын айтылғандай, көбінесе статорды бір бағытты муфтаға орнату арқылы жеңіледі. Бір бағытты статорлық муфтаның артықшылығына қарамастан, түрлендіргіш байланыс фазасында бірдей өлшемдегі сұйық муфтамен салыстырылатын тиімділікке жете алмайды. Кейбір шығындар статордың болуына байланысты (жинастырманың бөлігі ретінде айналғанмен), себебі ол әрқашан белгілі бір қуатты жұтатын турбуленттілік тудырады. Дегенмен, шығынның басым бөлігі турбинаның қисық және бұрышты қанаттарынан туындайды, олар сұйық массасынан кинетикалық энергияны радиалды түзу қанаттар сияқты тиімді сіңіре алмайды. Турбина қанаттарының геометриясы түрлендіргіштің моментті көбейту қабілетіне маңызды фактор болғандықтан, моментті көбейту мен байланыс тиімділігі арасындағы компромистер болмай қоймайды. Автомобильдік қолдануда, отын экономиясын тұрақты жақсарту нарық күштерінің және үкіметтік бұйрықтарының талабы болғандықтан, құлыптау муфтасын кеңінен қолдану круиздік режимде түрлендіргішті тиімділік теңдеуінен шығаруға көмектесті. Түрлендіргіштің өндіретін максималды момент көбейтуі турбина мен статор қанаттарының өлшемі мен геометриясына тікелей байланысты және түрлендіргіш жұмыс істегенде немесе оған жақын болғанда ғана пайда болады. Типик тоқтау моментінің көбейту коэффициенттері көптеген автомобильдік қолданулар үшін 1,8:1-ден 2,5:1-ге дейін ауытқиды (бірақ Buick Dynaflow және Chevrolet Turboglide-де қолданылатын көп элементті конструкциялар одан да көп өндіре алады). Өнеркәсіптік, теміржол немесе ауыр теңіз қуат беру жүйелеріне арналған арнайы түрлендіргіштер 5,0:1 көбейтуге қабілетті. Жалпы айтқанда, максималды моментті көбейту мен тиімділік арасында компромис бар: жоғары тоқтау коэффициенті бар түрлендіргіштер байланыс жылдамдығында салыстырмалы түрде тиімсіз болады, ал төмен тоқтау коэффициенті бар түрлендіргіштер азырақ момент көбейту мүмкіндігін ұсынады. Момент түрлендіргішінің сипаттамалары қуат көзінің және мақсатты қолданудың момент қисығына мұқият сәйкес келуі керек. Статордың және/немесе турбинаның қанат геометриясын өзгерту түрлендіргіштің тоқтау моментінің сипаттамаларын, сондай-ақ агрегаттың жалпы тиімділігін өзгертеді. Мысалы, сыртқы жарысқа арналған автоматты берілістер көбінесе желідегі моментті жақсарту және қозғалтқыштың қуат диапазонына жылдам кіру үшін жоғары тоқтау жылдамдығын өндіруге модификацияланған түрлендіргіштерді пайдаланады. Тас жол көліктері жылу өндірісін шектеу және көліктің сипаттамаларына берік сезім беру үшін әдетте төмен тоқтау моментін түрлендіргіштерді пайдаланады. Кейбір General Motors автоматты берілістерінде кездесетін конструкциялық ерекшелік - бұл өзгермелі шапшы қанатты статор, онда қанаттардың шабуыл бұрышы қозғалтқыштың жылдамдығы мен жүктемесінің өзгеруіне байланысты өзгеруі мүмкін. Бұл түрлендіргіш өндіретін моментті көбейту мөлшерін өзгертуге әкелді. Қалыпты шабуыл бұрышында статор түрлендіргіштің орташа көбейтуді, бірақ тиімділігінің жоғары деңгейін тудырады. Егер жүргізуші газды кенеттен ашса, клапан статордың шапшы бұрышын басқа шабуыл бұрышына ауыстырады, бұл тиімділіктің есебінен моментті көбейтеді. Кейбір момент түрлендіргіштері моментті көбейтудің кең ауқымын қамтамасыз ету үшін бірнеше статорларды және/немесе бірнеше турбиналарды пайдаланады. Мұндай көп элементті түрлендіргіштер автомобильдік берілістерге қарағанда өнеркәсіптік ортада жиі кездеседі, бірақ Buick's Triple Turbine Dynaflow және Chevrolet's Turboglide сияқты автомобильдік қолданулар да болды. Buick Dynaflow планеталық берілістің моментті көбейту сипаттамаларын төмен беріліске арналған түрлендіргішпен бірлесіп пайдаланды және бірінші турбинаны айналып өтіп, көліктің жылдамдығы өскен сайын тек екінші турбинаны қолданды. Бұл құрылыммен компромисс төмен тиімділік болды және ақыр соңында бұл берілістер дәстүрлі үш элементті момент түрлендіргіші бар тиімді үш жылдамдықты агрегаттардың пайдасына тоқтатылды. Сондай-ақ, момент түрлендіргішінің тиімділігі өте төмен жылдамдықтарда максималды екені анықталды.

Қалпына келтіру моменттерін түрлендіргіштер

Жоғарыда сипатталғандай, айналым моментін түрлендіргіш ішіндегі күшті шығындар тиімділікті төмендетеді және пайдасыз жылуды тудырады. Қазіргі заманғы автомобильдерде бұл мәселе көбінесе айналмалы және турбинаны физикалық тұрде байланыстыратын, түрлендіргішті таза механикалық байланысқа айналдыратын құлыптағыш муфтаны қолдану арқылы шешіледі. Нәтижесінде, сығу болмайды және қуаттың жоғалуы дерлік болмайды. Құлыптағыш принципінің автомобильде алғаш рет қолданылуы 1949 жылы ұсынылған Packard Ultramatic берілісінде болды, ол жүру жылдамдығында түрлендіргішті құлыптайтын, ал газ педаліне басса немесе көлік баяулағанда құлыпты ашатын. Бұл мүмкіндік 1950 жылдары шығарылған кейбір Borg Warner берілістерінде де болды. Оның күрделілігі мен құны жоғары болғандықтан, кейінгі жылдары бұл мүмкіндік сұраныстан қалды. 1970 жылдардың соңында отын экономиясын жақсарту қажеттілігіне жауап ретінде құлыптағыш муфталар қайтадан қолданыла бастады және қазір автомобильдерде кеңінен қолданылады.