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Accoppiamento fluido

L'accoppiamento fluido, noto anche come accoppiamento fluido, è un dispositivo di trasmissione idraulica utilizzato per collegare una fonte di alimentazione (solitamente un motore o un motore) con una macchina funzionante e trasmettere la coppia tramite la variazione della quantità di moto del liquido.

L'accoppiamento fluido è un dispositivo di trasmissione idraulica che utilizza l'energia cinetica del liquido per trasferire energia. Utilizza olio liquido come mezzo di lavoro e converte l'energia meccanica e l'energia cinetica del liquido tra loro attraverso la ruota della pompa e la turbina, collegando così il motore primo e il macchinario di lavoro Realizza la trasmissione di potenza. In base alle caratteristiche dell'applicazione, i giunti idraulici possono essere suddivisi in tre tipi di base, vale a dire tipo ordinario, tipo con limitazione di coppia, tipo con regolazione della velocità e due tipi derivati: trasmissione con giunto idraulico e riduttore idraulico.

principio di funzionamento:
L'accoppiamento fluido è un accoppiamento non rigido con liquido come mezzo di lavoro. La ruota della pompa e la turbina dell'accoppiamento fluido formano una camera di lavoro chiusa che consente la circolazione del liquido. La ruota della pompa è installata sull'albero di ingresso e la turbina è installata sull'albero di uscita. Le due ruote sono anelli semicircolari con molte lame disposte in direzione radiale. Sono disposti in modo opposto e non si toccano. C'è uno spazio da 3 mm a 4 mm tra di loro e formano una ruota di lavoro anulare. La ruota motrice è chiamata ruota della pompa, la ruota condotta è chiamata turbina e sia la ruota della pompa che la turbina sono chiamate ruota di lavoro. Dopo che la ruota della pompa e la turbina sono state assemblate, si forma una cavità anulare, che viene riempita con olio di lavoro.
La ruota della pompa è solitamente azionata da un motore a combustione interna o da un motore per ruotare e le lame azionano l'olio. Sotto l'azione della forza centrifuga, l'olio viene lanciato sul bordo della ruota della pompa. Poiché il raggio della ruota della pompa e della turbina sono uguali, quando la velocità della ruota della pompa è maggiore della velocità della turbina A questo punto, la pressione idraulica sul bordo esterno delle pale della girante è maggiore della pressione idraulica sull'esterno bordo delle pale della turbina. A causa della differenza di pressione, il liquido colpisce le pale della turbina. Ruota nella stessa direzione. Dopo che l'energia cinetica dell'olio scende, ritorna alla ruota della pompa dal bordo delle pale della turbina, formando un circuito di circolazione, e il suo percorso di flusso è come una spirale anulare collegata da un'estremità all'altra. L'accoppiamento fluido si basa sull'interazione del liquido con le pale della girante della pompa e della turbina per produrre il cambiamento del momento della quantità di moto per trasmettere la coppia. Quando si ignorano le perdite di vento e altre perdite meccaniche quando la girante ruota, la sua coppia di uscita (turbina) è uguale alla coppia di ingresso (girante della pompa).

classificazione:
A seconda degli usi, i giunti idraulici si dividono in giunti fluidi ordinari, giunti fluidi limitatori di coppia e giunti fluidi regolatori di velocità. Tra questi, l'accoppiatore idraulico limitatore di coppia viene utilizzato principalmente per la protezione all'avviamento del motoriduttore e la protezione dagli urti, la compensazione della posizione e il buffering di energia durante il funzionamento; l'accoppiatore idraulico di regolazione della velocità viene utilizzato principalmente per la regolazione del rapporto di velocità in ingresso e in uscita e altre funzioni È fondamentalmente lo stesso dell'accoppiamento fluido di limitazione della coppia.
In base al numero di cavità di lavoro, l'accoppiatore idraulico è suddiviso in accoppiatore idraulico a cavità di lavoro singola, accoppiatore idraulico a doppia cavità di lavoro e accoppiatore idraulico a cavità di lavoro multipla. A seconda delle diverse lame, gli accoppiamenti fluidi si suddividono in accoppiamenti fluidi a lama radiale, accoppiamenti fluidi a lama inclinata e accoppiamenti fluidi a lama rotante.

1. Accoppiatore idraulico ordinario
L'accoppiatore idraulico ordinario è il tipo più semplice di accoppiatore idraulico, è composto da ruota della pompa, turbina, puleggia a guscio e altri componenti principali. La sua cavità di lavoro ha un grande volume e un'elevata efficienza (l'efficienza massima raggiunge 0.96 ～ 0.98) e la sua coppia di trasmissione può raggiungere da 6 a 7 volte la coppia nominale. Tuttavia, a causa dell'elevato coefficiente di sovraccarico e delle scarse prestazioni di protezione da sovraccarico, viene generalmente utilizzato per isolare le vibrazioni, rallentare gli urti di avviamento o come frizione.
2. Giunto idraulico limitatore di momento
I comuni accoppiatori idraulici con limitazione di coppia hanno tre strutture di base: tipo di scarico della pressione statica, tipo di scarico della pressione dinamica e tipo di scarico composto. I primi due sono ampiamente utilizzati nelle macchine edili.
(1) Accoppiamento idraulico del tipo con scarico della pressione statica
La figura seguente è il diagramma della struttura dell'accoppiamento fluido di scarico della pressione statica. Al fine di ridurre il coefficiente di sovraccarico dell'accoppiamento idraulico e migliorare le prestazioni di protezione da sovraccarico, ha un coefficiente di coppia e un'efficienza più elevati quando il rapporto di trasmissione è alto. Pertanto, la struttura è diversa dal normale accoppiamento fluido. La sua caratteristica principale è la disposizione simmetrica delle ruote della pompa e delle turbine, nonché dei deflettori e delle camere ausiliarie laterali. Il deflettore è installato all'uscita della turbina e svolge un ruolo di deviazione e strozzamento. Questo giunto idraulico funziona in condizioni di riempimento parziale. Con questo tipo di giunto idraulico, quando il rapporto di trasmissione è alto, la cavità ausiliaria laterale ha pochissimo olio, quindi la coppia di trasmissione è grande; e quando il rapporto di trasmissione è basso, la cavità ausiliaria laterale ha più olio, il che rende la curva caratteristica relativamente piatta e può essere confrontata. Soddisfa bene i requisiti delle macchine da lavoro. Va però precisato che poiché la cavità ausiliaria del lato ingresso e uscita liquido segue il cambio di carico e la velocità di reazione è lenta, non è adatto per macchine funzionanti con cambi di carico repentini e frequenti avviamenti e frenate. Poiché questo tipo di giunto idraulico viene utilizzato principalmente nella trasmissione dei veicoli, è anche chiamato giunto idraulico di trazione.
(2) Accoppiamento idraulico del tipo a rilascio di pressione dinamico
L'accoppiamento idraulico del tipo con scarico della pressione dinamica può superare le carenze dell'accoppiamento idraulico del tipo con scarico della pressione statica che è difficile svolgere una funzione di protezione da sovraccarico in caso di sovraccarico improvviso. Il manicotto dell'albero di ingresso è collegato alla ruota della pompa tramite l'accoppiamento elastico e il guscio della cavità ausiliaria posteriore. Il manicotto dell'albero di uscita della turbina è collegato al riduttore o alla macchina funzionante e il tappo fusibile svolge un ruolo di protezione dal surriscaldamento. L'accoppiatore idraulico ha una cavità ausiliaria anteriore e una cavità ausiliaria posteriore. La cavità ausiliaria anteriore è una cavità senza lama al centro della ruota della pompa e della turbina; la cavità ausiliaria posteriore è composta dalla parete esterna della ruota della pompa e dal guscio della cavità ausiliaria posteriore. Le camere ausiliarie anteriore e posteriore sono collegate con piccoli fori, la camera ausiliaria posteriore ha piccoli fori collegati con la ruota della pompa e le camere ausiliarie anteriore e posteriore ruotano insieme alla ruota della pompa.
Un'altra funzione della cavità ausiliaria posteriore è la "carica estesa", che può migliorare l'avviamento. Quando il motore si avvia (la turbina non è ancora girata), il liquido nella cavità di lavoro presenta una grande circolazione, in modo che il liquido riempia la cavità ausiliaria anteriore e quindi passi attraverso la piccola Il foro f entra nella cavità ausiliaria posteriore. Poiché la camera di lavoro è riempita con poco liquido e la coppia è molto ridotta, il motore può essere avviato a carico leggero. All'aumentare della velocità del motore (ovvero la velocità della ruota della pompa), il liquido nella cavità ausiliaria posteriore entrerà nella cavità di lavoro lungo il piccolo foro a causa dell'aumento della pressione dell'anello dell'olio formato e del volume di riempimento della cavità di lavoro aumenterà. Estensione ". A causa dell'azione di riempimento ritardata, la coppia della turbina aumenta. Dopo che la coppia raggiunge la coppia di avviamento, la turbina inizia a ruotare.

3. Accoppiamento idraulico con regolazione della velocità
L'accoppiatore idraulico a velocità variabile è composto principalmente da ruota della pompa, turbina, camera del tubo della paletta, ecc., Come mostrato nella figura seguente. Quando l'albero motore fa ruotare la ruota della pompa, sotto l'azione combinata delle pale e della cavità nella ruota della pompa, l'olio di lavoro guadagnerà energia e sarà inviato alla circonferenza esterna della ruota della pompa sotto l'azione della forza centrifuga inerziale per formare un flusso d'olio ad alta velocità. Il flusso dell'olio ad alta velocità sul lato della circonferenza esterna della ruota è combinato con la velocità relativa radiale e la velocità circonferenziale dell'uscita della ruota della pompa, e si precipita nel canale di flusso radiale di ingresso della turbina e fa passare il momento del flusso dell'olio lungo il canale di flusso radiale della turbina. La modifica spinge la turbina a ruotare e l'olio fluisce all'uscita della turbina alla sua velocità relativa radiale e alla velocità circonferenziale all'uscita della turbina per formare una velocità combinata, fluisce nel canale di flusso radiale della ruota della pompa e riacquista energia in la ruota della pompa. Tali ripetizioni ripetute formano un cerchio di flusso circolante dell'olio di lavoro nella ruota della pompa e nella turbina. Si può vedere che la girante della pompa converte il lavoro meccanico in ingresso in energia cinetica dell'olio e la turbina converte l'energia cinetica del petrolio in lavoro meccanico in uscita, realizzando così la trasmissione di potenza.

Vantaggi e svantaggi:
vantaggio:
(1) Ha la funzione di trasmissione flessibile e adattamento automatico.
(2) Ha le funzioni di ridurre gli urti e isolare le vibrazioni torsionali.
(3) Ha la funzione di migliorare la capacità di avviamento della macchina di potenza e di farla partire con carico o senza carico.
(4) Ha una funzione di protezione da sovraccarico per proteggere il motore e la macchina da lavoro da danni quando il carico esterno è sovraccarico.
(5) Ha le funzioni di coordinare l'avviamento sequenziale di più motori di potenza, bilanciare il carico e parallelizzare uniformemente.
(6) Con funzione di frenata e decelerazione flessibile (si riferisce al rallentatore idraulico e all'accoppiamento idraulico con smorzamento del rotore bloccato).
(7) Con la funzione di ritardare l'avvio lento della macchina funzionante, può avviare senza problemi la grande macchina inerziale.
(8) Ha una forte adattabilità all'ambiente e può funzionare in ambienti freddi, umidi, polverosi ea prova di esplosione.
(9) È possibile utilizzare motori a gabbia economici per sostituire costosi motori di avvolgimento.
(10) Nessun inquinamento per l'ambiente.
(11) La potenza di trasmissione è proporzionale al quadrato della velocità di ingresso. Quando la velocità di ingresso è elevata, la capacità energetica è elevata e le prestazioni di costo sono elevate.
(12) Con la funzione di regolazione continua della velocità, l'accoppiatore idraulico di regolazione della velocità può modificare la coppia di uscita e la velocità di uscita regolando la quantità di riempimento di liquido della camera di lavoro durante il funzionamento a condizione che la velocità di ingresso rimanga invariata.
(13) Con la funzione di frizione, i giunti idraulici di regolazione della velocità e del tipo a frizione possono avviare o frenare la macchina da lavoro senza arrestare il motore.
(14) Ha la funzione di espandere la gamma operativa stabile della macchina di potenza.
(15) Ha l'effetto di risparmio energetico, che può ridurre la corrente di avviamento e la durata del motore, ridurre l'impatto sulla rete, ridurre la capacità installata del motore e la grande inerzia è difficile da avviare. L'accoppiatore idraulico con limitazione di coppia e la regolazione della velocità di applicazione meccanica centrifuga L'effetto di risparmio energetico dell'accoppiamento idraulico è notevole.
(16) Non vi è attrito meccanico diretto ad eccezione dei cuscinetti e dei paraoli, con un basso tasso di guasti e una lunga durata.
(17) Struttura semplice, funzionamento e manutenzione facili, nessuna necessità di tecnologie particolarmente complicate e bassi costi di manutenzione.
(18) Alto rapporto prestazioni / prezzo, prezzo basso, investimento iniziale basso e periodo di ammortamento breve.

　　　　
svantaggi:
(1) C'è sempre velocità di scorrimento e perdita di potenza di scorrimento. L'efficienza nominale dell'accoppiamento idraulico con limitazione di coppia è approssimativamente uguale a 0.96 e l'efficienza operativa relativa dell'accoppiamento fluido di regolazione della velocità e l'adattamento della macchina centrifuga è compresa tra 0.85 e 0.97.
(2) La velocità di uscita è sempre inferiore alla velocità di ingresso e la velocità di uscita non può essere precisa come la trasmissione a ingranaggi.
(3) Il giunto idraulico di regolazione della velocità richiede un sistema di raffreddamento aggiuntivo, che aumenta i costi di investimento e di esercizio.
(4) Occupa una vasta area e necessita di un certo spazio tra la macchina di potenza e la macchina da lavoro.
(5) La gamma di controllo della velocità è relativamente stretta, la gamma di controllo della velocità che si adatta alle macchine centrifughe è 1 ~ 1/5 e la gamma di controllo della velocità che si adatta alle macchine a coppia costante è 1 ~ 1/3.
(6) Nessuna funzione di conversione della coppia.
(7) La capacità di trasmettere potenza è proporzionale al quadrato della sua velocità di ingresso. Quando la velocità di ingresso è troppo bassa, le specifiche dell'accoppiatore aumentano e il rapporto prezzo-prestazioni diminuisce.

Campi di applicazione:
auto
L'accoppiamento fluido è stato utilizzato nelle prime trasmissioni semiautomatiche e trasmissioni automatiche di automobili. La ruota della pompa del giunto idraulico è collegata al volano del motore e la potenza viene trasmessa dall'albero motore del motore. In alcuni casi, l'accoppiatore è strettamente una parte del volano. In questo caso, l'accoppiamento idrodinamico è anche chiamato volano idrodinamico. La turbina è collegata all'albero di entrata della trasmissione. Il liquido circola tra la ruota della pompa e la turbina, in modo che la coppia venga trasmessa dal motore alla trasmissione, spingendo il veicolo in avanti. A questo proposito, il ruolo del giunto idraulico è molto simile alla frizione meccanica in una trasmissione manuale. Poiché l'accoppiatore idraulico non può modificare la coppia, è stato sostituito da un convertitore di coppia idraulico.
Industria pesante
Può essere utilizzato in attrezzature metallurgiche, macchinari minerari, apparecchiature elettriche, industria chimica e vari macchinari di ingegneria.

Caratteristiche:
Il giunto idraulico è un dispositivo di trasmissione flessibile. Rispetto al normale dispositivo di trasmissione meccanica, ha molte caratteristiche uniche: può eliminare urti e vibrazioni; la velocità di uscita è inferiore alla velocità di ingresso e la differenza di velocità tra i due alberi aumenta con l'aumento del carico; le prestazioni di protezione da sovraccarico e le prestazioni di avviamento sono buone, l'albero di ingresso può ancora ruotare quando il carico è troppo grande e non causerà danni alla macchina elettrica; quando il carico viene ridotto, la velocità dell'albero di uscita aumenta fino ad avvicinarsi alla velocità dell'albero di ingresso, in modo che la coppia di trasmissione Tenda a zero. L'efficienza di trasmissione del giunto idraulico è uguale al rapporto tra la velocità dell'albero di uscita e la velocità dell'albero di ingresso. In generale, l'elevata efficienza può essere ottenuta quando il rapporto di velocità di rotazione della normale condizione di lavoro dell'accoppiamento a fluido è superiore a 0.95. Le caratteristiche del giunto idraulico sono differenti a causa delle diverse forme della camera di lavoro, della girante della pompa e della turbina. Generalmente si basa sul guscio per dissipare il calore in modo naturale e non richiede un sistema di alimentazione dell'olio per il raffreddamento esterno. Se l'olio del giunto idraulico viene svuotato, il giunto è in uno stato disinnestato e può fungere da frizione. Tuttavia, l'accoppiamento a fluido presenta anche svantaggi come una bassa efficienza e un intervallo di efficienza ristretto.