truyền động thủy khí động lựctruyền động thủy động

Chương 1: TRUYỀN ĐỘNG THỦY ĐỘNG HYDRAULIC TRANSMISSION TORQUE CONVERTERTRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ Hydraulic transmission Torque converter1. Thủy lực – Máy thủy lực Nguyễn Phước Hoàng Đinh Ngọc Ái 2. Hệ thống điều khiển bằng thủy lực Nguyễn Ngọc Phương .... 3. Hệ thống điều khiển bằng khí nén Nguyễn Ngọc Phương ....Khái niệm: Truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động (trục dẫn) đến bộ phận làm việc (trục bị dẫn) với CL là khâu trung gian. Ưu điểm: • Điều chỉnh vô cấp • Tự động điều chỉnh vận tốc ngay cả khi máy đang làm việc • Truyền được công suất lớn • Đảo chiều dễ dàng • Làm việc ổn định, không phụ thuộc tải trọng ngoài • Kết cấu gọn nhẹ: trọng lượng trên một đơn vị công suất nhỏ: quán tính béý nghĩa lớn trong hệ thống tự động. • Êm, ổn định, dễ tự động hoá... • Có thể đề phòng sự cố khi quá tải.§1. Khái niệm Phân loại TĐ Thủy lựcNhc đim:• CL làm việcVa đập thủy lực, tổn thất năng lượng, xâm thựcHạn chế vận tốc truyền động;• Rò rỉ CL Vấn đề làm kínKết cấu phức tạp• Yêu cầu cao về CL làm việc: + Độ nhớt (rò rỉ ít, tổn thất năng lượng nhỏ). + Ít thay đổi tính chất theo nhiệt độ và áp suất. + Tính chất hoá học bền vững. + Khó cháy, ít hoà tan với các chất khác, không ăn mòn kim loại. + Dầu khoáng dễ cháyvấn đề làm mát máy.Phân loi:• Truyền động thủy động (Bơm cánh dẫn + Tbin): Khớp nối thủy lực – Biến tốc thủy lực • Truyền động thủy tĩnh (TĐ thể tích) (Bơm + Đcơ thuỷ lực kiểu thể tích) Chuyển động tịnh tiến Chuyển động quay Chuyển động tùy độngI. Sơ đồ kết cấu Truyền động thủy động (TĐTĐ)Kết cấu, nguyên lý làm việc của TĐ TĐ Bơm ly tâm + TB thuỷ lực (+ Bánh phản ứng) Truyền công suất lớn với vận tốc cao (ô tô, máy kéo, xe tăng, tàu thuỷ, tàu hoả). Phân loi: Khp ni thu lc: truyền Moment quay và không biến đổi M MB = MTB Bin tc thu lc: truyền và biến đổi M MB khác MTB11KHỚP NỐI THỦY LỰC (KNTL) • Truyên moment từ trục dẫn đến trục bị dẫn và không thay đổi moment • CL làm khâu trung gian để truyền chuyển động: NỐI MỀM CÁC TRỤC1 : BƠM 2 : TUABIN Động cơ làm việcBánh bơm (impeller) quay, truyền cơ năng cho CL, CL ra khỏi bánh bơm, đi vào bánh TBin (runner), truyền cơ năng cho bánh TB bánh TB quay cùng chiều với bánh bơm CL ra khỏi bánh TB đi vào bánh bơm: chu trình tuần hoàn Mỗi phần tử CL có 2 chuyển động: Tuần hoàn từ bánh bơm vào bánh TB Quay quanh trục khớp nốichuyển động tổng hợp theo vòng xoắn ốcQUỸ ĐẠO DÒNG CHẢY TRONG KNTL

Gi ớ i thi ệ u chung

Bơm Piston

Xi lanh lực

Van 1 chiều

Cơ cấu phân phối

Bình chứa dầu

H ộ p s ố th ủ y l ự c (H ộ p s ố t ự độ ng)

Boites de vitesses automatiques

Ch ươ ng 1:

HYDRAULIC TRANSMISSION TORQUE CONVERTER

TRUY Ề N ĐỘ NG TH Ủ Y KHÍ

Hydraulic transmission Torque converter

• Tự độngđiều chỉnh vận tốc ngay cảkhi máyđang làm việc

• Truyềnđược công suất lớn

•Đảo chiều dễdàng

• Làm việcổn định, không phụthuộc tải trọng ngoài

• Kết cấu gọn nhẹ: trọng lượng trên một đơn vị công suất

- Truy ề n công su ấ t l ớ n v ớ i v ậ n t ố c cao (ô tô, máy kéo,

CL ra khỏi bánh bơm, đi vàobánh TBin (runner), truyền cơnăng cho bánh TB bánh TB

CL ra khỏi bánh TB đi vàobánh bơm: chu trình tuần hoànMỗi phần tửCL có 2 chuyểnđộng:

- Tuần hoàn từbánh bơm vào bánh TB

- Quay quanh trục khớp nối

chuyểnđộng tổng hợptheo vòng xo ắ n ố c

QU Ỹ ĐẠ O DÒNG CH Ả Y TRONG KNTL

- Thayđổitr ị s ố v ậ n t ố ccủa dchảy (do thayđổi tiết diện chảy)

CL qua BP Ư truy ề n cho BPƯ moment quay ,

do BP Ư c ố đị nh truy ề n l ạ i cho CL 1 moment độ ng l ượ ng (moment ph ả n ứ ng)

kéo TB quay v ớ i M t ươ ng ứ ng tr ị s ố c ủ a M c ả n trên tr ụ c TB

N u bánh P không c đ nh ( quay t ự do) momen quay

không bi ế n đổ i khi truy ề n t ừ tr ụ c d ẫ n đế n tr ụ c b ị d ẫ n

BTTL làm vi c nh m t KN TL.

Các lo ạ i BTTL

1: tr ụ c ch ủ độ ng; 2: bánh b ơ m; 3: bánh PƯ ; 4: bánh TB; 5: tr ụ c b ị d ẫ n (tr ụ c ra); 6: v ỏ

B-P Ư -TB

6 5

2 1

B trB

H Q N

η η

b Công su ấ t trên tr ụ c b ị d ẫ n (tr ụ c ra , tr ụ c TB):

NtrT = γ Q.HB ηT = NtrB ηB ηP ηT= NtrB η

ηT :hiệu suất của bánh turbine

η :hiệu suất toàn phần của TĐTĐ

CK H Q T P B trB

trTN

N

η η η η η η

c T ỉ s ố truy ề n i c ủ a TĐTĐ

B

Tn

n N

N K

T

B

trB trT = η

=

) D C D C ( Q 2

MP>0 : hướng tác dụng trùng với hướng của MBơm

MP<0 : hướng tác dụng ngược với hướng của MBơm

• Ph t i thay đ i (tăng) M c ả nthayđổi(tăng)

svq của bánh TB thayđổi(giảm) v ậ n t ố c chuy ể n

độ ng của CL trong buồng làm việc thayđổi

MTBthayđổi (tăng), cân bằng với trị số M c ả n của phụ tải

• nTgiảm⇒M Ttăng do:

- Lực ly tâm của bánh TB giảm Q qua BCT tăng⇒CL đivào TB nhiều hơn

- Gócđộcủa dòng chảyởlối vào, lối ra TB thayđổi tăng

n M

M N

N

B

T B

T B

T B

T = ⇒ η = =

= η

II Tính toán m ộ t s ố thông s ố c ủ a KNTL

1 Tính momen:

Lu ậ t t ươ ng t ự trong máy cánh d ẫ n:

2 B

5 M

T

M

TL ⋅ γ ⋅ ⋅ λ

=

−

=

- D : Đkính lớn nhất của KNTL ,

chọn D để khi KNTL truyền M theo số vòng quay n với

công suất có lợi nhất của động cơ thì hệ số trượt s (2 →

2 1

2

2 1 2

5 2 0 2

2 5

1

1 1 1

30 8 1

r

r s R

π λ

2 Tính công su t:

3 5

B

M N

3 B N

max

n

N D

⋅ λ

KNTL không có vành trong và có vành trong

2 Đườ ng đặ c tính t ổ ng h ợ p:

• KNTL có thểlàmviệc vớiđcơdẫnđộng có svq thayđổi (nB=var)

• Đườ ng đặ c tính

t ổ ng h ợ p:quan hệgiữa M vớ i n T v ớ i

đổ i

Đường đồng hiệu suất

Kh ả o sát đườ ng đặ c tính qui d ẫ n khi CL ch ứ a không đầ y bu ồ ng làm vi ệ c c ủ a KNTL.

• Đườ ng đặ c tính:

Đườ ng M u n g p c c b ; không liên t c vùng

không ổ n đị nh (M dao độ ng độ t ng ộ t).

buồng làm việc theo 2 trạng thái:

* Vòng khép kín nh ỏ : CL vào bánh B tại Rmax

* Vòng khép kín l ớ n: CL vào bánh B tại Rmin

• Chuyểnđộng từvòng khép kín nhỏsang vòng khép kínlớn diễ n ra độ t ng ộ t momen quay t ă ng v ọ t

• Do quáđộtừtrạng thái này sang trạng thái khác: KN

Bi ệ n pháp kh ắ c ph ụ c:

* Đặ t đĩ a ch ắ n ở l ố i ra c ủ a bánh TB ⇒ KNTL chứakhông đầy làm việc ổ n đị nh ở trạng thái vòng khép kín

nh ỏ

* Sử dụng BCT CÓ VÀNH TRONG: làm việc ổ n đị nh ởtrạng thái vòng khép kín lớ n.

KNTL có đ i ề u ch ỉ nh

D:\GIANGDAY\MAYTHUYKHI\Voith Turbo\Presentation and Animation\2.S-Couplings

- Tính nhi ệ t l ượ ng t ỏ a ra khi KNTL làm vi ệ c trong 2

gi ờ Cho đươ ng l ượ ng nhi ệ t c ủ a 1kW (trong 1s) là 0.24kcal

- L ượ ng ch ấ t l ỏ ng c ầ n thi ế t để làm mát KNTL trong 2

gi ờ , bi ế t nhi ệ t độ c ủ a CL ở l ố i vào c ủ a KN là t1=20oC, nhi ệ t độ c ủ a CL ở l ố i ra c ủ a KN là t2=80oC, nhi ệ t dung riêng c ủ a CL làm vi ệ c là Cp=0.45 kcal/kG

§3 BIẾ N T Ố C TH Ủ Y L Ự C

ENSHMG / Mars 2004 Auteur : Stéphane Guillet 47

Dòng d u trong BTTL

ANIMATION

D:\GIANGDAY\MAYTHUYKHI\Voith

Turbo\Presentation and Animation\4 Torque

Converter & Vosycon

Moment c ủ a CL tác d ụ ng lên bánh TB luôn cân

b ằ ng v ớ i Moment ph ụ t ả i.

Chuy ể n độ ng tu ầ n hoàn

c ủ a CL trong BTTL

II Phân lo ạ i BTTL - Các thông s ố c ơ b ả n:

CÁC LOẠI BIẾN TỐC THỦY LỰC

g ) BTTL không đả o chi ề u và đả o chi ề u : (tr ụ c ra)

III Nguyên lý bi ế n đổ i Moment - S ự cân b ằ ng

n ă ng l ượ ng trong BTTL

• CL và BPƯ không có s ự trao đổ i n ă ng l ượ ng vì

BP Ư c ố đị nh, momen độ ng l ượ ng CL thay đổ i do

v ậ n t ố c CL tr ướ c và sau BPƯ thay đổ i

III Đườ ng đặ c tính c ủ a bi ế n t ố c thu ỷ l ự c

1 Đườ ng đặ c tính lý thuy ế t: quan h ệ gi ữ a MB , MT

v ớ i nTB (n2) ho ặ c (i) khi Q và nB (n1) không đổ i

p p B

B B

F

r ctg

F

r ctg

Q r

Q M

2

2 2 2

2 2 2

2

β β

ω ρ

Trong pt M B không ch ứ a t ỉ s ố truy ề n i

K ế t lu ậ n: khi Q =const, n B =const M B không ph ụ thu ộ c i

Đ i ề u ki ệ n để M B không đ i là l u l ng dòng ch y trong

bi n t c không đ i và n B =const

b MT:

T uT T

uT T

r C

r C

Q

r C

r C Q M

2 2

2 2

2 2

1 1

2 2 2

2 2 2

B

B B T

T T B

B

F

r ctg F

r ctg Q r Q

2

2 2

2

2 2 2

2

T B

B

B B T

T T B

F

r ctg

Q r

⋅

=

ω

β β

ω

+ imax có th ể >1 ho ặ c <1, imax = 0,6 ÷ 1,7

Nh ậ n xét:

+ MTt ỉ l ệ v ớ i Q và t ỉ l ệ b ậ c 1 v ớ i i

+ Q ≠ const: quan h ệ r ấ t ph ứ c t ạ p vì Q =f(i)

+ Q = const: MT là đườ ng b ậ c 1 theo i

c Hi ệ u su ấ t:

i M

M M

M N

N

B

T

B B

T T

i d i

c b

i

a M

Q i

B

⋅ +

⋅

= +

ρ η

• D ạ ng parabol

• i = i* ηmax

ĐƯỜ NG ĐẶ C TÍNH LÝ THUY Ế T C Ủ A BI Ế N T Ố C TH Ủ Y L Ự C

ENSHMG / Mars 2004 Auteur : Stéphane Guillet 71

ĐƯỜ NG ĐẶ C TÍNH C Ủ A BI Ế N T Ố C TH Ủ Y L Ự C

1 3

4 5

2

1 1 2

up

p up p

up P

r C r

C

r C r

C Q

Đ ki ệ n cân b ằ ng moment: C2uT ⋅ r2T = C2up ⋅ r2p

r2T ≠ r2P ⇒ v ậ n t ố c tuy ệ t đố i t ạ i c ử a ra c ủ a TB và BPU luôn khác nhau

Khi đạ t đế n giá tr ị i(2) (MB=MT): gi ả i phóng BPU

BPU quay BT làm vi ệ c nh ư 1 KN hsuat ở

L ư u ý: Đ c tính lý thuy t : gi thi t Q = const

4 5

• V ớ i m ộ t lo ạ i BT cho tr ướ c, v ớ i các giá tr ị nB, D thay

đổ i đườ ng đặ c tính qui d ẫ n không thay đổ i.

ENSHMG / Mars 2004 Auteur : Stéphane Guillet 79

M1 M1

i

M M

ω

ω

- Điề u ki ệ n cân b ằ ng n ă ng l ượ ng:

MB = λλλλM. γγγγ .nB 2.D5

- Lu ậ t t ươ ng t ự :

đồthịbiểu diễn quan hệgiữa mômen b ơ m và s ố vòng

đường parabol

Điểm giao nhau của parabol vàđườ ng đặ c tính độ ng

c ơ M đ c =f(n đ c )xác định chế độlàm việc phối hợp, thỏa mãn điều kiện cân bằng năng lượng

Đ ê xây d ự ng đặ c tính làm vi ệ c ph ố i h ợ p c ủ a

đ c ơ và BTTL, c ầ n xây d ự ng đườ ng đặ c tính

độ ng c ơ Mđ c=f(nđ c) và đặ c tính trên tr ụ c d ẫ n

c ủ a BTTL.

f Xây d ự ng đườ ng đặ c t nh ngoài c ủ a độ ng c c ơ ơ :

n

n c n

n b n

n a N

N

: ] / [

],

[ KW n v ph

Ne e Csuất có ích củađcơvà svq trục khuỷuứng

với mộtđiểm bất kỳcủađồthị đặc tính ngoài

:]/[],

[

N n Csuất có ích cựcđại và svqứng với csuấtđó

N max =900 KW ; n n = 1500 v/phút ; a= 0,7, b= 1,3, c =1

Xác đị nh momen và công su ấ t c ủ a độ ng c ơ

Me[N.m]

Ne[kw]

2000 1800 1500 1400 1200 1000 800 400 200

max.

n

e n

e n

e e

n

n c n

n b n

n a N N

• Công suất đcơ truyền cho trục bánh bơm II thông qua trục I nhờcặp bánh răng 1, 2

• Tổn thất công suất: ηP= 0.97 là hiệu suất của bộtruyền bánh răng

M dn : Mômen dẫn đến trục chủ động của bánh bơm

H V Hoàng Hg.dẫn Thiết kế

Khoa Tờ số:07

Tỉ lệ: Ngày ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SỰ LÀM VIỆC PHỐI HỢP GIỮA ĐỘNG CƠ VÀ BỘ T ĐTL Lớp Số tờ:08 03C4A

MB(CMI)

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ LÀM VIỆC PHỐI HỢP GIỮA ĐỘNG CƠ

MTU VÀ BỘ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC GSR 30/5.7 APEEW

• Ch ế độ kĩo: chế độlăm việc bình thường của BTTL:

• Ch ế độ quay ng ượ c:bânh TB quay ng ượ c chi ề u v ớ i bânh

B (do tâc dụng của Mcản), HTBtâc dụng ngược trởlại HB

- L ư u l ượ ng dòng c ơ b ả n Q=QB+QT giảm dần vì QTngượcchiều QB Q = 0 tại một giâ trịnăođó của Mcản

- Sauđó dòng chảyđổi chiều nhưng MT vă MB khôngđổidấu, giâ trịcủa MB không thayđổi nhiều

- Khi Q = 0, do ma sât MT ; MB ≠0

• Ch ế độ v ượ t: TB quay cùng chiều với Bơm nhưng nhanhhơn Bơmđóng vai trò của TB ; TB đóng vai trò củaBơm: Năng l ng truy n t tr c b đ ng sang tr c ch

Cho biến tốc thủy lực có số vòng quay trục bânh bơm lă nBơm=1600v/ph Câc thông số lăm việc của biến tốc cho theo bảng:

a) Xâc định moment trín trục bơm vă vẽ đường đặc tính của biến tốc với 4 điểm lăm việc năy.

b) Định nghĩa chế độ khớp nối vă chế độ quay đồng bộ, xâc định câc điểm lăm việc ở chế độ khớp nối vă chế độ quay đồng bộ trín đường đặc tính vừa xđy

dựng.

c) Định nghĩa đường đặc tính quy dẫn của biến tốc thủy lực Xđy dựng đường đặc tính quy dẫn từ 4 điểm lăm việc A, B, C, D Biết đường kính bânh bơm của biến tốc lă D=410mm, trọng lượng riíng của dầu trong biến tốc lă gama = 9000 N/m3 d) Từ đường đăc tính quy dẫn, xđy dựng lại đường đặc tính lăm việc của biến tốc khi số vòng quay trục bơm lă 1900 v/ph.

1020 1500

1930 1950

M TBin [N.m]

300 294

279 276

N Bơm [KW]

2240 1520

992 960

n TBin [v/ph]

D C

B A

1,4

0,6 0,4 0,2 0

1,2 1,0 0,8 1,6

1 0,1

0 0 0,2 0,3 2 3

0 0,1

K CD

K CMII

K CMI 1,21 i bt

λ CMII

0,4 0,5 4 5 0,6 0,7

0,9 0,8 λ

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ngày Nh.vụ Họ và tên Ký Tỉ lệ:

KHẢO SÁT BỘ TĐTL GSR 30/5.7 APEEW TRÊN ĐẦU MÁY D11H

ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA

BỘ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC KHI

SỐ VÒNG QUAY ĐỘNG CƠ 1500 [V/PH

ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH QUY DẪN CỦA BỘ TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC

M[Nm]

K:Hệ số biến đổi mômen

CD:Biến tốc khởi động CMI:Biến tốc vận hành I CMII:Biến tốc vận hành II

M dn : Mômen dẫn đến trục chủ động của bánh bơm

H V Hoàng Hg.dẫn Thiết kế

Khoa Tờ số:07

Tỉ lệ: Ngày ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SỰ LÀM VIỆC PHỐI HỢP GIỮA ĐỘNG CƠ VÀ BỘ T ĐTL Lớp Số tờ:08 03C4A

MB(CMI) ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ LÀM VIỆC PHỐI HỢP GIỮA ĐỘNG CƠ

MTU VÀ BỘ TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC GSR 30/5.7 APEEW

Coupleur-convertisseur VERTO 229