Hidrodinamikus
nyomatékváltó
Induljunk el a hidrodinamikus tengelykapcsolótól. Az alsó képen az első ábra még hagyományos tengelykapcsolót mutat azzal a különbséggel, hogy a folyadékot benntartó, lemezből készült fedelet elválasztottuk a szívattyúkeréktől, s önálló alkatrész lett belőle. A következő ábrán egyrészt szét lett húzva a két kerék egymástól, másrészt a (sárga) házat megerősítettük, hogy le lehessen csavarozni. A harmadik ábrán a két kerék közötti sávba egy elválasztó falat raktunk be, ami a házhoz van erősítve. Ez a fal azonban nem tömör, mert akkor nem tudna a folyadék át-, majd visszalépni az egyik lapátkerékből a másikba. Ezért a tárcsa két helyen át van törve, de hogy az egyes darabok a helyükön maradjanak, "küllők" tartják azokat összekapcsolva, ahogy az az oldalnézetben látható. A "küllők" azonban nem rudak, hanem lemezek. Míg a szivattyú- és a turbinalapátok síkja elvileg maradhat tengelyirányú, azaz a harmadik ábrán látható rózsaszínű és zöld lapátok a papír síkjába esnek, addig a lemezből készült sárga "küllők" ferdék! (Ezért nem lehet átlátni az oldalnézeti - negyedik - ábrán.)
![]() Ugyancsak a jobb hatásfok érdekében
csökkentik az átlépések számát, vagyis nem raknak vezetőlapátokat mindkét
átlépéshez. Leggyakrabban a turbinából a szivattyúba igyekvő folyadékot
"térítik" el, ahogy az a színes ábrán látható.
A jobboldali kép mutatja, hogyan néz
ki a valóságban a három munkakerék, a Turbina-,
a Vezető- és a SZivattyúkerék.
Nem tévedés: legtöbbször a vezetőkerék is keréknek van kiképezve, mert
bizonyos üzemi viszonyok között - mint később látni fogjuk - az is foroghat,
ahogy az egy
videón is láható.
Az alábbi ábra már egy komplett nyomatékváltót
mutat. Mint látható, a vezetőkerék egy szabadonfutóra (5) van szerelve,
tehát az egyik irányban majd el tud forogni. Egyébként a hajtás a motortengelytől
(1) jön, ez van közvetlen összeköttetésben az Sz
szivattyúkerékkel, de egy fogaskerék-szivattyúval is (6),
ami gondoskodik a 4 folyadékról.
A nyomatékváltóból két tengely megy
be a mechanikus sebességváltó házába. A 7 tengely a turbinán ébredő
nyomatékot, a 8 tengely közvetlenül a motor nyomatékát viszi be.
Ezek után rajzoljuk meg a sebességvektorokat két üzemállapotnak megfelelően. Az egyik legyen az álló gépkocsihoz tartozó állapot (iH = 0), a másik az iH = 0,5-ös áttételnek megfelelő, ami azt jelenti, hogy a turbina fordulatszáma fele a szivattyúénak. A módszer teljesen azonos azzal, amit a hidrodinamikus tengelykapcsolónál láttunk azzal a különbséggel, hogy itt nem két, hanem három lapátozás van. A szerkesztést kezdjuk a szivattyú
kilépő élénél: adott u és adott (be nem rajzolt) cm
esetén a w lapátmenti sebességvektort
a lapát kilépő élének irányába addig húzzuk, mig függőleges vetülete nem
egyezik a (be nem rajzolt) cm-mel. A két berajzolt vektor
összege adja a c abszolút sebesség
vektorát, amit átmásulunk a turbina belépő éléhez. Itt most mást nem tehetünk,
minthogy megállapítjuk: a folyadék lényegében ütközés nélkül lép be az
álló turbinalapátok közé, ahonnan lapátirányban lép ki, s onnan változatlanul
továbbmegy a vezetőlapátokhoz. Itt viszont megállapíthatjuk a (jobbról
való) ütközés tényét. A vezetőlapátból (lapátirányban) kilépő
c
vektort
átmásoljuk a szivattyú belépő éléhez, ahol kivonjuk belőle az u
vektort, s megkapjuk a lapáthoz viszonyított w
vektort, ami láthatólag alulról ütközik a lapáthoz.
Ugyanis a nyomatékváltó hatásfoka meglehetősen rossz, ahogy a diagram mutatja. A maximális értéke (nagyon szűk tartományban) legfeljebb megközelíti a 0,95-öt. Hasonlítsuk össze a hatásfokát a hidrodinamikus tengelykapcsolóéval, ami a mindenkori pillanatnyi áttétellel egyezik meg (h = iH - kék vonal). A nyomatékváltóé elég nagy tartományban a tengelykapcsolóé fölött halad, de a tetőpontja után csökken, sőt - példánkban iH = 0,8-nál - a tengelykapcsoló hatásfoka alá süllyed.
![]() Nyilvánvaló, hogy ha a vezetőlapát belépési szögét megváltoztatjuk, akkor más áttételnél lesz maximális hatásfok. Nos, ezt a körülményt úgy igyekeztek kihasználni, hogy forgatható vezetőlapátokat alkalmaztak, ami valóban hozott valami eredményt, de nem eleget. Ugyanis a lapát elfordításakor nem csak a belépő szög változik, hanem a kilépő is, ami alaposan lerontja a következő lapátba való belépés feltételeit. Ezen próbáltam egy rugalmas lapátkonstrukcióval segíteni, a szabadalmat meg is kaptam rá, de az senkit nem érdekelt.
A beépítésre természetesen csak olyan nyomatékváltó jöhet számításba, aminek a cirkulációs köre nem kör, hanem közel stadion alakú (vannak párhuzamos falai). Az ilyen nyomatékváltók egyébként meglehetősen elterjedtek a nagyobb teljesítményű haszonjárművekben azzal a további jellegzetességgel, hogy több vezető- és/vagy turbinakerék van a cirkulációs körben a nyomatékmódosítás növelése céljából. A nagy nyomatékmódosításhoz ugyanis nagymértékű irányváltoztatásra van szükség a lapátok között, de a túlzottan görbe lapát mögött az áramló folyadék leválik, s a kavitáció nem kívánatos jelenség. Ha a nagy mértékű irányváltoztatást kétfelé osztjuk, azaz a folyadékot mondjuk a turbinából ismét vezetőlapátok közé vezetjük vissza, akkor a vezetőlapátok görbülete megoszlik, azaz laposabb lehet. ...és most egy kis lazítás!
|