Принцип работы механизм свободного хода генератора: Обгонная муфта генератора: все об устройстве и неисправностях

устройство, принцип работы, неисправности и диагностика неполадок

Интерес владельца автомобиля к обгонной муфте обычно возникает только тогда, когда пробег транспортного средства превышает 100 000 км. Связано это с износом детали и необходимостью ее замены. Как функционирует обгонная муфта? Какие виды детали существуют? По какой причине муфта выходит строя? Обсудим в этой статье.

Обгонная муфта: определение и функционал

Обгонная муфта — это устройство, обеспечивающее плавность хода и независимое вращение вала и шкива внутри механизма генератора при их однонаправленном движении.

Появление обгонной муфты в конструкции автомобиля связано с совершенствованием работы двигателя (увеличением мощности силовых агрегатов, количества цилиндров, повышением качества топлива) и попытками инженеров увеличить срок эксплуатации ремня генератора. Дело в том, что изначально шкив представлял собой цельную деталь, присоединенную к валу генератора с помощью гайки.

Подобная жёсткая «сцепка» вызывала рывки при работе мотора, а из-за вращения коленвала и вала генератора с разной скоростью резко возрастала нагрузка на систему ременной передачи с натяжителем.

С развитием автомобилестроения вес и размер генератора увеличились. В машинах стали появляться множество дополнительных устройств и навесного оборудования, потребляющего дополнительную энергию. Постепенно изменились и сами двигатели — они стали менее шумными, при этом крутящий момент ощутимо увеличился. Оптимизация системы привела к появлению в конструкции обгонной муфты со специальным роликовым подшипником внутри, обеспечивающим баланс скорости вращения ведущего вала и вала генератора. Таким образом, ресурс приводного ремня был увеличен с 30 000 до 100 000 км.

Устройство обгонной муфты

Не стоит забывать, что обгонная муфта является составной частью шкива генератора. «Усовершенствованный» и обычный шкив выглядят почти идентично. Различие состоит лишь в том, что у шкива с «начинкой» имеется внешний обод для установки ремня, при этом внутренняя обойма предназначена для навинчивания на вал генератора.

Как было сказано выше, между внутренним и внешним кольцами детали установлены подшипники со стопорными механизмами и элементами вращения. Защитить металл от частиц пыли и дорожной грязи позволяют сальники, установленные с торцевых сторон детали.

Для сравнения: традиционный шкив — это цельнометаллическая запчасть с бороздами, соединенная с втулкой вала соответствующей гайкой. Принцип работы обычного шкива достаточно прост, но, как выяснилось, не эффективен.

Разновидности обгонных муфт генератора

В настоящее время во всем мире производится два основных вида обгонных муфт:

1. Обгонная муфта на основе OAP-технологии (от англ. «Overrunning Alternator Pulley») является примером механизма свободного хода. Муфта такого вида обеспечивает неограниченное вращение ротора генератора при условии, что скорость роторного механизма превышает скорость вращения коленвала генератора. В противном случае, к раскручиваемому ротору «приходит на помощь» ремень генератора.

Впервые муфта свободного хода была представлена компанией INA, именно ее инженерам принадлежит идея создания детали.

2. Модификация OAD (от англ. «Overrunning Alternator Decoupler») конструктивно схожа с обгонной муфтой OAP. Отличительным признаком OAD является наличие пружины. Простой, на первый взгляд, компонент конструкции обеспечивает сведение к минимуму биения ремня и более плавный запуск генератора. Производитель обгонно-реверсивных муфт OAD с храповым механизмом, компания Gates, является разработчиком и линейки муфт свободного хода с аббревиатурой OWC (от англ. «One Way Clutch»). Такого рода односторонняя муфта предотвращает обратное вращение и мгновенно блокируется. В зависимости от типа двигателя и особенностей привода используется в конструкции машин применяются различные виды муфт.

Определить, какой тип шкива генератора установлен на автомобиле можно самостоятельно. Более современная генераторная конструкция, обладающая целым рядом преимуществ, имеет темную крышку, выполняющую функцию пыльника. Одновременно наличие гайки стопора свидетельствует о том, что ваша модель транспортного средства оснащена обычным шкивом, известным своими недостатками. К сожалению, расположение узла не позволяет четко разглядеть гайку, поэтому, чаще всего, шкивы отличают по крышке.

Принцип работы обгонной муфты генератора

Функционально подшипники обгонной муфты обеспечивают передачу энергии коленчатого вала на вал генератора в процессе увеличения оборотов и их поддержания. В этот момент стопорные части цепляются к обоймам снаружи и внутри, образуя своего рода якорь, чтобы крутить механизм совместно. При замедлении коленчатого вала детали стопора перестают участвовать в работе системы и, как следствие, внешняя часть шкива, создающая трение ремня, вращается медленнее в сравнении с внутренней частью, соединенной с валом генератора. По такому же принципу крутятся колеса знакомого всем велосипеда.

Возможные неисправности

Сбой в работе обгонной муфты может произойти по следующим причинам:

● Загрязнение и попадание воды внутрь детали. В результате происходит быстрый износ материала, из которого изготовлены подшипники и реверсивные ролики.

● Заклинивание является наиболее распространенной поломкой обгонной муфты. Прекращение действия подшипников и внутренней обоймы происходит из-за истирания поверхностей деталей. Таким образом, система работает как обычный шкив без обгонной муфты.

● Раздельное вращение внутренней и внешней обоймы. Такая проблема возникает по той же причине износа элементов, находящихся внутри шкива. Ремонт потребуется сразу, ведь генератор просто перестанет заряжаться.

● Разрушение обгонной муфты. Разрыв обоймы может произойти вследствие заклинивания роликовых составляющих. Если коленвал существенно обгоняет ротор генератора, или наоборот, часто происходит срыв. “Побочными эффектами” этой поломки может стать серьезная деформация вала генератора, а также механическое повреждение узла привода.

Диагностика обгонной муфты

Обязательная проверка функционирования шкива с обгонной муфтой производится, если:

Автомобильные фары стали светить тускло или на приборное панели загорелся значок неисправности АКБ. (вероятно аккумулятор недостаточно заряжается).
На низких оборотах появились нехарактерный шум и ощутимая при нажатии педали тормоза вибрация, сопровождающиеся сильными рывками, заметными при управлении автомобиля. (такие признаки характерны для заклинивания)

Обычно обследование обгонной муфты производят специалисты путем демонтажа всей конструкции генератора с применением специального ключа. Параллельно диагностируется работа АКПП, состояние трансмиссии, а также стартера и сцепления. Самостоятельное обследование системы не рекомендуется, поскольку требует специальных навыков и опыта.

При обнаружении проблем в работе генератора обращайтесь в официальные сервисные центры ГК FAVORIT MOTORS. Высококвалифицированные мастера сервиса проведут тщательную проверку и ремонт всех значимых систем автомобиля с использованием современного оборудования и оригинальных запасных частей. Мы предлагаем доступные цены и высокое качество обслуживания каждого клиента.

Запись на сервис

Работа обгонной муфты генератора и ее неисправности.

Устройство, предназначение, проверка

Узнать, что такое обгонная муфта генератора автомобиля, для чего нужна, как работает, о ее неисправностях, проверке и замене, вам может понадобится лишь в том случае, если вы владелец современной машины пробег которой перешагнул за 100 тыс км., ведь средний ресурс этой детали, как раз не менее чем данный период. О том что работа обгонной муфты нарушена вы сможете понять по нескольким признакам. Дальнейшие с ней действия можно будет предпринимать лишь после снятия и диагностики.

Что такое обгонная муфта?

Обгонная муфта — это механизм, предназначенный для передачи плавного движения в одном направлении и возможности независимого вращения вала и шкива устройства при том, что они крутятся в одну сторону.

Для чего нужна обгонная муфта

Так откуда взялась и для чего нужна эта обгонная муфта генератора? Как и многие агрегаты, которые появились в конструкции машин не так давно, эта деталь — вынужденное решение.

Как было раньше? Шкив генератора был цельной деталью, которая гайкой крепилась к валу генератора, создавая прямое жесткое соединение. Приводной ремень генератора передавал на его вал обороты с коленвала. Но возникают два нюанса. Первый — двигатель работает неравномерно, как бы рывками, что обусловлено принципом внутреннего сгорания. Второй — вал генератора по умолчанию вращается в несколько раз быстрее, чем коленвал. То есть когда коленвал замедляется, то генератор не успевает замедлиться с тем же темпом — у него больше инерция и скорость вращения. В результате ремень постоянно испытывал нагрузку на разрыв из-за рывков, да еще и проскальзывал, когда еще не остановившийся генератор его протягивал относительно уже остановившегося шкива коленвала. Поэтому ремни в старых автомобилях ходили не больше 30 тысяч километров. А еще такая напряженная работа снижала ресурс работы других сопряженных деталей.

Что было дальше вы уже наверняка слышали, потому что это касается многих агрегатов. Чем современнее становились автомобили, тем больше в них появлялось дополнительных функций и систем, которым нужна энергия генератора. В начале последствием этого стало увеличение размеров и веса генераторов, а особенно самой тяжелой их части — якоря. Что приводило к еще большим нагрузкам на ремень. Но не только это, потому что многие современные генераторы стали даже меньше и легче тех, что были раньше. Появилось много высокооборотистых двигателей, серьезно возросли требования к комфорту и шуму двигателей, да и во многих автомобилях приводной ремень генератора стал одновременно использоваться как ремень кондиционера и/или другого навесного оборудования. Если бы такой ремень продолжал испытывать те же нагрузки, что и раньше, он и сам выходил бы из строя быстрее, и снижал ресурс других деталей привода, что слишком дорого.

Все это привело к появлению обгонной муфты генератора и объясняет для чего она нужна. Эта конструкция пришла на смену цельному шкиву, который создавал жесткое соединение. Внутри шкива генератора с обгонной муфтой находится подшипник специальной конструкции, который позволяет генератору безболезненно обгонять коленвал. Это основное назначение обгонной муфты и это объясняет почему у нее такое название. Кстати, ее внедрение позволило увеличить ресурс ремня от 30 тысяч километров до 100 тысяч.

Устройство обгонной муфты

Как устроена обгонная муфта OAP

Что интересно, шкив генератора с обгонной муфтой и без нее выглядят практически одинаково. Потому что обгонная муфта — это механизм, встроенный в шкив. И если обычный шкив — это кусок железа с бороздками, прикрепленный гайкой к валу генератора, то устройство шкива с обгонной муфтой сложнее.

Представьте, что обычный шкив разрезали на два отдельных “бублика” — внешний и внутренний. И между ними вставили специальный подшипник. Потому что именно так выглядит шкив с обгонной муфтой генератора. У него есть внешняя обойма, которая зацепляется ремнем. И есть внутренняя обойма, которая навинчивается резьбой на вал генератора. А между ними находится подшипник с вращающимися и стопорными элементами. С торцов обгонной муфты имеются сальники, которые предотвращают попадание внутрь пыли и грязи.

Виды муфт

Виды обгонных муфт генератора

Чтобы окончательно закрыть вопрос конструкции этой детали, добавим, что со временем производители стали предлагать две разных модификации обгонных муфт генератора. Например, придумавшая эту конструкцию компания INA, производит OAP (Overruning Alternator Pulley — шкив генератора с обгонной муфтой) OAD ((Overrunning Alternator Decoupler — прерыватель генератора с обгонной муфтой).

В муфте OAP механизм свободного хода, установленный внутри, позволяет ротору генератора вращаться свободно если скорость ротора выше скорости коленвала двигателя, и поддаваться вращению ремнем, когда скорость коленвала выше чем скорость ротора генератора.

Муфта OAD имеет практически идентичное устройство, только в ней имеется еще и пружина. За счет такой доработки снижение биения ремня еще более эффективней. За счет пружин получается более плавный пуск генератора.

Устройство обгонной муфты OAD генератора

Компания Gates предлагает обгонно-реверсивные муфты генератора (OAD) и муфты свободного хода (OWC). OWC, расшифровывается как One Way Clutch — односторонняя муфта. Суть в том, что первые допускают небольшое обратное вращение, а вторые блокируются моментально. Какой тип муфты используется — зависит от автомобиля и его конструкции привода.

Как понять, что на вашем автомобиле стоит шкив генератора с обгонной муфтой? Основных признаков два. Первый — у более современной конструкции всегда присутствует темная крышечка, которая выполняет функцию пыльника. Второй — если вы видите стопорную гайку, которая крепит шкив к валу генератора, у вас точно обычный шкив. Если гайки нет — обгонная муфта. Но так как доступ к этой детали не всегда позволяет разглядеть все нюансы конструкции, то наличие крышки — самый доступный вариант идентификации.

Как работает обгонная муфта генератора

Основные признаки, причины неисправности и ресурс обгонной муфты

Работа обгонной муфты, а точнее подшипников в ней, состоит в том, чтобы во время набора или поддержания оборотов передавать энергию коленвала на вал генератора. Для этого в этот период стопорные элементы зацепляются и обе обоймы (внутренняя и внешняя), крутятся вместе. Но когда коленвал начинает замедляться, то стопорные элементы перестают работать и как бы рассоединяют внутреннюю и внешнюю обоймы. Это позволяет внешней части шкива, связанной через ремень с коленвалом, вращаться медленнее, чем внутренняя часть шкива, связанная с валом генератора.

Чтобы было понятнее, вспомните, как работает велосипед. Пока вы набираете обороты, то есть крутите педали, набирает обороты и колесо. Но когда вы перестаете крутить педали, то быстро вращающееся колесо не передает обороты обратно. Колесо крутится с одной скоростью, педали — с другой, более медленной.

Неисправности обгонной муфты

Нарушение нормального функционирования обгонного шкива вызвано попаданием грязи и воды вовнутрь, что приводит к износу подшипников и роликов блокирующих обратное движение. Чтобы понять как диагностировать проблемы, нужно определить какие вообще бывают неисправности обгонной муфты генератора. Их на самом деле немного, ведь в устройстве мало элементов которые поддаются износу.

Самая распространенная неисправность обгонной муфты — это ее заклинивание. Внутренние элементы муфты (детали подшипника и внутренняя обойма), изнашиваются из-за чего запчасть перестает работать как надо — то есть превращаеться по сути в шкив стандартной конструкции.

Вторая неисправность — это когда обоймы крутятся отдельно друг от друга постоянно. Причина та же — износ внутренних элементов, но последствия другие — ваш генератор практически не заряжается.

Третья — полное разрушение. В результате заклинивания роликов которые обеспечивают блокировку и свободное прокручивание шкива когда скорость коленчатого вала отличается от скорости вращения ротора генератора может произойти срыв обоймы. При слете возможна деформация вала генератора и механическое повреждение системы ременного привода.

Признаки неисправности обгонной муфты генератора

Теперь давайте обсудим какие признаки подскажут, что в этом агрегате появились проблемы и необходимо устранять неисправности обгонной муфты генератора.

В случае, когда обоймы муфты не зацепляются, это грозит недозарядом аккумулятора и неудовлетворительной работой электросистем. Например, вы можете заметить, что фары светят не так ярко. Или вообще на приборной панели засветится индикатор проблем с АКБ. А вот в случае с заклиниванием проблему вы скорее всего услышите. Потому что ваш мотор начнет работать с посторонними шумами и рывками, если на этом этапе не определить источник шума, то далее может произойти срыв и разрушение узла. О заклинивании обгонной муфты говорят:

• свист на высоких оборотах;
• вибрация или рывки при медленном движении и низких оборотах;
• треск при запуске или остановке двигателя.

Как проверить обгонную муфту генератора?

Как проверить обгонную муфту, ведь перечисленные признаки могут быть вызваны и другими агрегатами? К сожалению никакого инструмента для диагностики этого узла не существует. Также проверка обгонной муфты усложняется тем фактором, что самый эффективный метод — это проверка демонтированной детали, а это может быть сложно и долго.

Так как проверить обгонную муфту генератора без демонтажа генератора или самой детали? Включите двигатель, раскрутите его минимум до 2000 оборотов, а лучше больше, и потом выключите зажигание. Если слышите гудящий звук замедляющегося генератора, то значит все в порядке. Если слышите свист или жужжание, то скорее всего подшипники муфты изношены. Если слышите треск, она однозначно заклинила.

Когда стоит обгонная муфта OAD вида, то не снимая ее, на автомобиле, можно проверить еще и с помощью специального инструмента, который позволит прокручивать вал генератора. Если вы чувствуете как при прокручивании в направлении движения шкив проворачивается с растягиванием пружины — все в порядке. Если вы не можете его проворачивать либо пружина не тянется, то муфта однозначно непригодна для эксплуатации. Замене обгонная муфта подлежит если приходится прикладывает усилие более чем 1-1.5 Нм либо крутится рывками.

Если же вы все-таки сняли муфту с автомобиля, то проверка элементарная. Просто заблокируйте пальцами внутреннюю часть шкива и покрутите внешнюю часть. У работающей муфты она будет крутиться в одну сторону и блокироваться при движении в другую сторону. Нерабочая муфта будет или крутиться в обе стороны или не крутиться вообще.

Чтобы не проводить подобных проверок, лучше всего менять эту деталь каждые 100 000 километров, если другое не предписано автопроизводителем. Средний ресурс этой запчасти именно такой, и если она не вышла из строя раньше, то лучше не рисковать. Одновременно вместе с муфтой стоит менять натяжитель и ремень, а также другие сопряженные детали, если они есть. Причем если муфта вышла из строя раньше, то ремень все равно стоит заменить. Потому что когда шкив с нерабочей муфтой успел поработать какое-то время, он однозначно повредил ремень и тот скоро порвется. Вам же не нужен этот риск?

Замена обгонной муфты генератора

Замена обгонной муфты генератора — достаточно трудоемкий процесс, который усложняют следующие факторы.

Для этого нужны специальные инструменты, которых нет у каждого автовладельца. Часто подкапотное пространство не позволяет просто заменить эту деталь — приходится снимать генератор целиком и только потом менять муфту. Если муфта заклинила, то она может сильно “прикипеть” и снять ее становится очень сложно. Есть определенные нюансы, не зная которых, можно убить генератор.

Давайте по порядку… Для снятия муфты нужны специальные головки. Первая — это “звездочка”, чаще всего на 6 лучей, которая зацепляется за внутреннюю обойму шкива и позволяет ее откручивать. Вторая — это вороток с головкой torx на конце, чаще всего с индексом 50, который позволяет зафиксировать вал генератора. Но если в некоторых случаях чтобы снять и установить новую муфту можно при отсутствии спецключа можно воспользоватся болтом с головкой на 17. Он аккуратно вставляется в пазы обоймы и ее можно будет откручивать муфту обычным ключом.

Так как поменять обгонную муфту? Сначала первая головка вставляется в шкив, потом на нее накидывается ключ, потом в нее вставляется второй вороток, который зацепляется с валом генератора и тоже фиксируется ключом. Теперь, работая ключами в разные стороны, пробуем снять муфту. Если ее сильно заклинило, то снятие обгонной муфты генератора на 99% потребует снятия генератора и фиксации воротка в тисках.

Ошибки при снятии обгонной муфты

Что еще нужно знать для замены этой детали? Во-первых, не забывайте отключать АКБ — все-таки вы работаете с электрооборудованием. Во-вторых, снимите ремень генератора — это логично, конечно, но не забывайте. В-третьих, никогда не пытайтесь снять муфту другими способами, чем тот, который описан выше.

1. Удары молотком способны погнуть вал генератора.
2. Нагревание может расплавить смазку в подшипниках генератора или даже их сальники.
3. Заклинивание якоря генератора отверткой вместо того, чтобы купить специальный вороток, тоже может повредить генератор.

Ну и в-четвертых, никогда не забывайте одевать защитную крышечку-пыльник, которая всегда идет в комплекте с деталями хороших производителей. Без нее муфта выйдет из строя раньше времени.

Ремонт обгонной муфты генератора

Возможен ли ремонт обгонной муфты генератора? В теории да, если у вас есть доступ к специалистам по подшипникам, которые способны разобрать шкив генератора с обгонной муфтой, перебрать подшипник, заменить изношенные элементы и собрать все обратно “как было”, с прецизионной точностью. На практике таким занимаются только энтузиасты — обгонные муфты считаются неразборной деталью, продаются только в сборе и всегда меняются целиком. Стоят они “выше среднего”, но с учетом того, что их ресурс около 100 000 километров, а конструкция автомобиля получает очевидные преимущества — это того стоит.

Обгонная муфта принцип работы

Обгонная муфта

Обгонная муфта – это механическое устройство, основная задача которого – предотвращение передачи крутящего момента к ведущему валу от ведомого в моменты, когда ведомый вал начинает вращаться более быстро. Муфта также используется в тех случаях, когда необходимо передать крутящий момент лишь в одну сторону. 

• Обгонная муфта
• Некоторые виды обгонных муфт
• Применение муфты
• Обгонная муфта шкива генератора
• Обгонные муфты в АКПП
• Основные элементы конструкции
• Принцип работы
• Источники:

Некоторые виды обгонных муфт

Самыми простейшими обгонными муфтами можно считать роликовые и сухариковые. 

Муфта состоит из двух колец – внутреннего и внешнего. В углублениях внутреннего кольца, который является ведущим валом, установлены ролики, которые под действием пружин прижимаются к канавкам на внешнем кольце, ограничивая тем самым его самостоятельное вращение, в результате чего внешнее кольцо начинает вращаться синхронно с внутренним. При достижении внешним кольцом большей угловой скорости, чем у ведущего вала, ролики под действием центробежной силы сжимают пружины, вследствие чего выходят из зацепления с внешним кольцом, которое, не передавая усилий на ведущий вал, может развивать гораздо большую угловую скорость, не повреждая возможными перегрузками весь механизм (трансмиссию).

Самым очевидным является применение обгонных муфт на велосипедах – именно благодаря этим несложным устройствам велосипедисты избавлены от необходимости всё время крутить педали. При отсутствии обгонной муфты на ведущем колесе жёсткое соединение ведомой звёздочки и ступицы колеса педали бы вынуждены всё время крутиться.

Посмотрите полезное видео, оно полностью вам объяснит этот принцип.

Применение муфты

Механизмы свободного хода нашли широкое применение в узлах автомобилей различных производителей.

Обгонная муфта присутствует:

• в системах запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС): здесь устройство свободного хода является частью стартера. Без муфты коленчатый вал двигателя мог бы повредить стартер.
• в АКПП классического типа: в них механизм свободного хода является частью гидротрансформатора – устройства, которое отвечает за передачу и изменение крутящего момента от ДВС к коробке передач
• в генераторах — здесь она выступает в качестве защитного компонента, ограничивая передачу крутильных колебаний от коленчатого вала ДВ С и нейтрализует колебания на ремне генератора, снижает шумность ременного привода, что продлевает срок службы генератора.

Обгонная муфта шкива генератора

Применение муфт свободного хода в шкивах генераторов обусловлено малыми сроками службы приводных ремней.

В шкиве генератора установлено два ряда роликовых подшипников.

Один ряд выполняет, так сказать, основную функцию – обеспечивает вращение шкива, и, следовательно, ротора генератора. Другой ряд роликов при резком уменьшении числа оборотов двигателя «притормаживает» ротор, в результате чего шкив продолжает свободно вращаться.

В результате рывки, которые испытывает приводной ремень, пропадают, что положительно сказывается на сроке его службы. Конструкция обгонной муфты шкива и бендикса стартера довольно схожи – в качестве элементов, передающих крутящий момент, используются ролики.

 

Обгонные муфты в АКПП

Обгонные муфты являются выполняют важные функции в работе «обычной», гидротрансформаторной АКПП. Они являются управляемыми и от их своевременного срабатывания и качественного блокирования замков муфт, зависит работа АКПП.

Муфты первого типа блокируют включение передач, когда селектор АКПП находится в режиме «D», но водитель удерживает авто, нажимая на педаль тормоза. Муфта в таком случае (внутреннее кольцо которой является частью «солнечной» шестерни) вращается вместе с «солнечной» шестерней, а водило, передающее крутящий момент, остаётся неподвижным – вращаются только сателлиты.

Основные элементы конструкции

1. Внутренняя обойма. Этот элемент надежно соединяется с якорем – валом генератора.
2. Наружная обойма. Деталь зацепляется со шкивом.
3. Мощная контактная пластина с вмонтированным сальником.
4. Два ряда роликов. Эти конструктивные элементы являются соединительными деталями наружной и внутренней обойм. Первый ряд состоит из игольчатых подшипников, а второй – универсальные профилированные фигуры, которые свободно передвигаются и являются стопором.
5. Долговечная прокладка, изготовленная из полиэстера.
6. Профиль со шлицами.
7. Качественная втулка с наклонными плоскостями.
8. Пластиковая крышка.
9. Оригинальная втулка цилиндрической формы.

Принцип работы

Обгонная муфта широко распространена в автомобильной отрасли.

Роликовый агрегат со свободным принципом хода делится на две основные категории: первая максимально крепко зафиксирована на основном валу, а вот вторая соединена с ведомой частью.

Во время вращения по часовой стрелке небольшие ролики постепенно перекатываются в узкий отсек зазора между двумя полумуфтами. В результате этого происходит заклинивание.

Принцип работы обгонной муфты основан на том, что агрегат передает крутящий момент исключительно в одном направлении. Если мастер будет вращать устройство в противоположную сторону, то агрегат будет просто прокручиваться.

Источники:

• http://seite1.ru/
• autostuk.ru
• Drive2.ru
• Авто Fastmb
• Лабуда
• Бесплатные электронные технические руководства
• FB.ru
• MASHINAPRO
• life-with-cars.ru
• autoflit.ru
• АвтоНоватор
• MotorsGuide.ru
• DRIVE2
• automanya.ru
• vodi.su
• VipWash.ru
• k-a-t.ru
• Студопедия

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Обгонная муфта генератора — как она работает?

Ещё на рубеже третьего тысячелетия генераторные ремни служили недолго, а затем их приходилось заменять из-за неизбежного разрыва. Слишком короткий срок эксплуатации ремней генератора обуславливается неравномерной работой двигателя автомобиля. Ведь его крутящий момент передаётся импульсно в результате сгорания топлива в цилиндрах. Осуществление данного процесса происходит за два полных оборота коленвала.

Это часто становится причиной того, что возникают непостоянные вращательные показатели коленчатого вала. Но при этом всём, приводящиеся с помощью ремней генератора, детали вращаются по инерции с такими цикличными показателями, отличающимися от тех, которые показывает вал: или сильно опережают, или достаточно отстают.

Если проиграть в своей памяти разгонные и тормозные режимы автомобиля, а также то как запускается и останавливается двигатель, не сложно будет понять причину, по которой растягивается ремень и даже разрывается через некоторый временной промежуток. И поэтому дабы нивелировать происходящее, был разработан механизм генераторной обгонной муфты, встроенной в его шкив.

• Обгонная муфта генератора – принцип работы
• Строение обгонной муфты
• Как проверить обгонную муфту генератора?
• Рекомендации по установке

Обгонная муфта генератора – принцип работы

Обгонная муфта генератора является элементом механической трансмиссии, устанавливаемый для предотвращения передачи момента вращения между валом ведомым и валом ведущим, в том случае, если по какой либо причине первый вал начинает набирать большие обороты чем второй. Обгонная муфта по конструкции своего механизма не нуждается в каких-либо приводах управления. Самым главным преимуществом обгонной муфты является его автоматическое включение и отключение.

В качестве простейшего примера, который сможет пояснить применение генераторной муфты можно привести самый обычный велосипедный привод. Когда человек, едущий на велосипеде, прекращает вращать педали, а транспортное средство всё также движется далее по инерции, срабатывает его муфта обгона: происходит отключение колёс от педалей, которые стоят на месте не травмируют ноги велосипедиста. К Вашему сведению, принцип работы данного механизма был проецирован изобретателем из Германии Ортивином Штибером со ступицы заднего колеса велосипеда. И впервые обгонная муфта была установлена именно на велосипед от производителя «Торпедо» в тормозную втулку в 1903 году.

Касательно принципа работы обгонной муфты генератора, он похож на функциональный процесс бендикса стартера. Когда цилиндры наполняются топливом, которое в последствии сгорает с одновременным разгоном якоря, а обе части муфтовой обоймы замыкают специальные стопорящие ролики. В результате этого якорь обретает крутящий момент. В случае не сгорания топлива, который может произойти из-за топливного сжатия, притормаживающего вращение коленчатого вала, наружная обойма запаздывает по отношению к внутренне размещённой обойме. Следовательно происходит разъединение обойм, что означает самостоятельное вращение якоря и шкива. Этот процесс обеспечивает ликвидацию отрицательного инерционного воздействия на камень генератора.

Строение обгонной муфты

Существует несколько типов обгонных генераторных муфт, которые немного, но всё же отличаются друг от друга в своём устройстве. Это, например, муфты, которые обеспечивают свободный ход. Они, в свою очередь, подразделяются на храповые и фрикционные. Касательно фрикционного типа обгонной муфты, то его подразделяют ещё на несколько подвидов: муфты с радиальным и осевым замыканием, клиновые, ленточные и пружинные. А из клиновых можно выделить ещё один подвид обгонных муфт – роликовые, которые, являются самыми часто применяемыми. Поэтому устройство обгонной муфты генератора мы рассмотрим именно на этом типе – роликовой обгонной муфте.

Хочется выделить особенности строения генераторной обгонной муфты – это присутствие двух обойм: внутренняя, напрямую связанная с валом, и наружная, что соединена со шкивом. Следующим элементом обгонной муфты генератора данного типа, исходя из названия, являются ролики, что достаточно предсказуемо. Зачастую указанные ролики монтируются в два ряда. Первый ряд состоит из тех роликов, которые перемещаются по внутренней обойме, по её профилированной части. Они выполняют роль стопорного механизма. Второй же ряд включает в себя ролики, которые функционируют по типу игольчатых подшипников. Кроме вышеперечисленного среди устройства обгонной муфты генератора можно выделить:

— контактную пластину, оснащённую сальниками;

— внутрирасположенные втулки в числе двух штук. Первая из них обычная, вторая имеет наклонные плоскости;

— прокладку, обладающую очень прочными свойствами, которая выполнена из эластомера;

— шлицевой профиль.

Мы здесь хотим отметить то, что использование шкива вместе с генераторной муфтой запрещено, если отсутствует пластиковая крышка. Монтаж крышки делается всего лишь один раз и не занимает особых усилий, причём осуществляется своими руками.

Как проверить обгонную муфту генератора?

Заменять обгонную муфту генератора рекомендуется только после достоверного выявления неполадок, связанных с некорректным функционированием этого агрегата. Первым и самым ощутимым признаком того, что обгонная муфта уже скоро отживёт своё, является дребезжание, слышимое в салоне. Его опытный автовладелец не спутает с чем-либо другим. И также ещё возникновение сильной вибрации при медленном движении автомобиля или во время нахождения его на передаче или тормозе. Некоторые из автовладельцев первым делом диагностируют натяжной и обводный генераторные ролики, проверяют люфты и смазки. И не из-за того, что эти манипуляции отвечают первоочерёдным пунктам инструкции по проверке обгонной генераторной муфты, нет, а только потому что подозрение первым делом ложится именно участки с этими механизмами. Хотя вполне вероятно может быть и такое, но если диагностирование данных механизмов дала нулевой результат, тогда точно стоит проверить в каком состоянии находится обгонная муфта генератора.

Первым делом откройте капот автомобиля и запустите двигатель. Далее разгоните мотор до четырёх тысяч оборотов, не менее и выключайте зажигание. Если послышится некое послезвучие, что похоже на то, какой звук издаёт останавливающаяся турбина, то обгонная муфта генератора ещё вполне моет справляться с возложенными на неё задачами. Если же Вы не услышали данного характерного звучания, то не думайте сразу, что дело в том, что барахлит катушка зажигания или генератор, либо какое-то другое автомобильное устройство. Вот именно в этом случае, то и стоит подумать о том, что пора уже и выбросить хлам в виде старой обгонной муфты генератора, заменив её новой, ибо ресурсы первой уже исчерпаны.

Рекомендации по установке

Конечно можно попробовать её отремонтировать, но зачастую помогают лишь радикальные методы – её замена. Но перед тем, как Вы решите устанавливать новенькую обгонную муфту генератора, мы хотим привести Вам следующие рекомендации:

1. Данный механизм следует устанавливать лишь имея в наличии мелкошлицевый профиль. Это очень важно! Просто обзаведитесь этим инструментом, не забивая голову ненужными вопросами.

2. Если поверхность шкива пестрит незначительными повреждениями, не переживайте, такое явление вполне допустимо.

3. В процессе установки затяжку необходимо осуществлять максимально близко к значению момента в 80 ± 10 Нм.

4. Строго соблюдайте направление затяжки и её момент.

5. Инструмент, для установки новой обгонной муфты, должен быть закалён. Мелкошлицевой профиль обязан соответствовать стандарту DIN 5481 -17×20.

6. Использование шкива вместе с генераторной муфтой запрещено, если отсутствует пластиковая крышка, так как это может стать причиной осуществления недостаточно хорошей защиты.

7. Максимальный баланс шкива с муфтой в заблокированном положении должен равняться значению в 20 гмм.

8. Демонтаж шкива вполне осуществим при помощи вышеперечисленных инструментов.

Обгонная муфта генератора предназначена для выполнения множества функциональных задач. Это и защита генератора от вращательных колебаний, производимых коленвалом двигателя, и устранение колебаний на ремне, но также и сокращение хода его утяжелителя, увеличение эксплуатационных ресурсов и снижение уровня шумовыделения и натяжения ременного привода. Поэтому мы настоятельно Вам рекомендуем, дорогие наши читатели, приобрести и установить обгонную муфту генератора. Будьте уверены на все тысячу процентов, что Ваш автомобиль с ней заработает гораздо лучше!

Ремонт обгонной муфты генератора автомобиля своими руками

Содержание

Из-под капота часто слышатся посторонние звуки, по характеру которых можно определить вид возникшей неисправности. Одним из таких характерных шумов является потрескивание, аналогичное треску электричества. Связан такой шум с выходом из строя генератора или одной из его частей – муфты. Что это за деталь, как понять, что ресурс муфты выработан, и запчасть нуждается в замене?

Что такое муфта генератора: виды и конструктивные особенности

В современных легковых и малотоннажных транспортных средствах продолжением неподвижного шкива генератора является муфта свободного хода, которая компенсирует возникающие в ходе вращения коленчатого вала вибрации, делает возможным быстрое снижение и набор оборотов двигателя при резких перепадах нагрузки. То есть, обеспечивает электрогенератору «свободный ход».

Механизмы свободного движения бывают двух видов:

• муфты свободного хода — устройства, которые благодаря особому сцеплению вращаются только в прямом направлении;
• обгонно-реверсивные муфты генератора, которые вращаются в одном направлении и могут незначительно смещаться в обратном нормальному движению.

Такие механизмы свободного движения не являются взаимозаменяемыми, поэтому при замене подбирают соответствующий транспортному средству тип изделия. Однако конструктивные особенности у муфт обоих видов схожи и имеют общие поломки и неисправности.

Муфта свободного хода генератора состоит из следующих элементов:

• пластмассовый кожух;
• ролик;
• наружная обойма;
• пружина;
• плунжер;
• внутренняя обойма;
• пружинный упор;
• приводная шестерня;
• якорный вал стартера

Обгонная муфта: принцип работы

В отличие от автомобилей старой конструкции с неподвижным шкивом, современные транспортные средства с механизмом свободного хода генераторов увеличивают полезный срок использования ремня генератора, что существенно снижает его естественный износ.

Скорость вращения коленвала на протяжение рабочего цикла не равномерна — количество оборотов регулируется трансмиссией и изменением положения педали «газа».

Изменения крутящего момента передаются на шкив ремнем ГРМ. Шкив вращается по инерции и не сразу реагирует на изменение крутящего момента, передаваемого ремнем. При снижении оборотов ремень замедляется, а шкив еще не успел сбросить инерционный момент – и между ними происходит взаимодействие. Высокая температура при трении подвижных частей разрушает ремень ГРМ. Механизм свободного движения компенсирует это состояние следующим образом:

Внутренняя втулка жестко связана с роторным валом, тогда как наружная обеспечивает сцепление со шкивом. При разгоне и увеличении числа оборотов прижимные ролики зацепляются друг с другом, и муфта передает равномерный крутящий момент на ротор генератора.

При торможении и падении количества оборотов двигателя ролики размыкаются. Наружная втулка снижает число оборотов, а внутренняя продолжает движение. Ремень генератора и его шкив двигаются независимо друг от друга, а это значительно снижает нагрузку на ремень.

Типичные неисправности механизма свободного движения и методы их диагностики

Как и все подвижные механизмы, обгонная муфта подвержена естественному износу, механическим повреждениям, засорениям и загрязнениям или некачественно проведенным сервисным работам по обслуживанию генератора.

Как определить, что шкив свободного хода вышел из строя:

• при запуске мотора появляется шум;
• в процессе эксплуатации транспортного средства от ремня генератора исходят щелчки;
• сам ремень движется рывками и вибрирует.

Визуальная и аудиальная диагностика без демонтажа

1. Включаем двигатель в холостой режим — при активном движении натяжителя ременной передачи муфта неисправна.
2. Разгоняем двигатель до 2 тыс. оборотов и отключаем. Жужжащий или свистящий звук – признак неисправности подшипников механизма. Звук треска – свидетельство износа муфты.

Методы диагностики демонтированной муфты

После того, как методы визуальной диагностики показали наличие неисправности, демонтируем муфту. При ближайшем рассмотрении нужно заблокировать внутреннюю обойму, а внешнее кольцо – прокрутить по ходу его естественного движения при работе в системе или в обратном направлении.

Если внутренняя обойма движется – муфта изношена. Если внешнее кольцо не крутится в направлении, обратном движению ремня генератора – шкив неисправен.

Обгонно-реверсивные механизмы свободного движения при проверке должны пружинить, если внешнему кольцу задано направление прямого вращения привода, и свободно вращаться в обратном направлении. При нарушении хода муфта подлежит замене.

Пошаговая инструкция по замене механизма свободного движения

Замена обгонной муфты осуществляется в специализированном сервисе или самостоятельно. Не забудьте при диагностике муфты проверить состояние генератора — возможно, потребуется замена якоря или расходников. Крепеж механизма свободного движения обычно скрыт защитным колпачком и утоплен под болт с потайной головкой. Необходим специальный ключ.

1. Скинуть минусовую клемму АКБ.
2. Демонтировать защиту двигателя.
3. Демонтировать ремень генератора.
4. Демонтировать генератор.
5. Открутить муфту.
6. Установить новую муфту, защитный колпачок и крышку.
7. Повторить шаги 1-4 в обратном порядке.

Нецелесообразность ремонта обгонной муфты объясняется ее низкой стоимостью. В отдельных случаях выполняют мелкий ремонт в виде замены вкладышей или роликов.

Однако процесс ремонта неразрывно связан с необходимостью обеспечить заклинивание роликов и соосности деталей для правильного функционирования в условиях рабочего механизма. Технически сложные процессы делают ремонт муфты невыгодным.

Средний срок службы обгонной муфты составляет 100 000 км пробега. Однако при интенсивной эксплуатации транспортного средства в тяжелых дорожных условиях срок может существенно сократиться. Поэтому при обнаружении одного из явных признаков неисправности механизма свободного движения необходимо провести диагностику всего генератного узла и заменить изношенные детали на новые.

Как видим, в замене муфты нет ничего сложного. Но неопытному автолюбителю мы все же рекомендуем обратиться в специализированный автосервис.

Обгонные муфты | Главный механик

Содержание

1. Обгонная муфта, что это
2. Некоторые виды обгонных муфт
3. Бендикс автомобильного стартера
4. Обгонная муфта шкива генератора
5. Обгонные муфты в АКПП

Обгонная муфта, что это

Обгонными муфтами (или муфтами свободного хода) называются трансмиссионные узлы, предназначение которых заключается в прекращении передаваемого крутящего момента на ведомый вал.

Зачастую необходимость в этом возникает, когда ведомый вал начинает вращаться быстрее ведущего, что может привести к поломке механизма.

Например, обгонные муфты зачастую используются в сельскохозяйственной технике, крутящий момент на которую передаётся от вала отбора мощности, но при этом трансмиссия агрегата не может вращаться с той же угловой скоростью, что и ВОМ.

Некоторые виды обгонных муфт

Обгонные муфты, как правило, имеют несложную конструкцию. Для включения/выключения муфты не требуется каких-либо дополнительных исполнительных механизмов.

Самыми простейшими обгонными муфтами можно считать роликовые и сухариковые.
Роликовая муфта получила широкое распространение в технике благодаря своей простоте, бесшумности в работе и высокой надёжности:

Обгонная роликовая муфта

Муфта состоит из двух колец – внутреннего и внешнего. В углублениях внутреннеего кольца, который является ведущим валом, установлены ролики, которые под действием пружин прижимаются к канавкам на внешнем кольце, ограничивая тем самым его самостоятельное вращение, в результате чего внешнее кольцо начинает вращаться синхронно с внутренним. При достижении внешним кольцом большей угловой скорости, чем у ведущего вала, ролики под действием центробежной силы сжимают пружины, вследствие чего выходят из зацепления с внешним кольцом, которое, не передавая усилий на ведущий вал, может развивать гораздо большую угловую скорость, не повреждая возможными перегрузками весь механизм (трансмиссию).

Самым очевидным является применение обгонных муфт на велосипедах – именно благодаря этим несложным устройствам велосипедисты избавлены от необходимости всё время крутить педали. При отсутствии обгонной муфты на ведущем колесе жёсткое соединение ведомой звёздочки и ступицы колеса педали бы вынуждены всё время крутиться.

Впрочем, на “живом примере” можно более наглядно объяснить и описать принцип действия обгонных муфт, используя в качестве примеры и других образцов использования муфт, попутно рассмотрев некоторые варианты их устройств и предназначение в работе того или иного механизма.

Бендикс автомобильного стартера

Как видите, изделие имеет компактный вид. Шестерня служит для прокручивания маховика двигателя в момент его пуска. В тот момент, когда двигатель запустится, обороты маховика значительно превысят обороты вращения шестерни. Ввиду того, что сама конструкция бендикса не рассчитана на длительную работу на высоких оборотах, механизм, если он будет вращаться с тою же скоростью, что и двигатель в течение длительного времени, выйдет из строя. Водитель, конечно, же разомкнёт электрическую цепь стартера, после того, как двигатель запустится, и шестерня бендикса выйдет из зацепления с маховиком. Но всё же время нагрузки на столь миниатюрный механизм желательно свести к минимуму.

Для этой цели бендикс имеет обгонную муфту. Крутящий момент от якоря стартера передаётся за счёт роликов, которые одновременно зацепляются за внутреннее кольцо муфты, а при вращении, зацепляясь за канавки внешнего кольца, начинают передавать через него крутящий момент на саму шестерню бендикса, который, благодаря воздействию рычага (вилки) вводится в зацепление с маховиком. Рычаг же приводится в движение соленоидом – втягивающим реле стартера.

После того, как двигатель запустится, ролики, до тех пор, прижатые к канавкам внешнего кольца пружинами и передавая усилие на наружное кольцо, жёстко связанное с шестерней бендикса, под действием центробежных, оказывая воздействие на прижимающие их пружины, перестанут давить на канавки внешнего кольца. В результате угловые скорости якоря стартера и маховика двигателя станут различаться – маховик будет вращаться со своей частотой, а якорь – со своей (меньшей), до тех пор, пока водитель не разомкнёт электрическую цепь стартера и бендикс и якорь прекратят своё вращение.

Обгонная муфта роликового типа

Обгонная муфта шкива генератора

Применение муфт свободного хода в шкивах генераторов обусловлено малыми сроками службы приводных ремней. В шкиве генератора установлено два ряда роликовых подшипников.

Один ряд выполняет, так сказать, основную функцию – обеспечивает вращение шкива, и, следовательно, ротора генератора. Другой ряд роликов при резком уменьшении числа оборотов двигателя «притормаживает» ротор, в результате чего шкив продолжает свободно вращаться.

В результате рывки, которые испытывает приводной ремень, пропадают, что положительно сказывается на сроке его службы. Конструкция обгонной муфты шкива и бендикса стартера довольно схожи – в качестве элементов, передающих крутящий момент, используются ролики.

Обгонные муфты в АКПП

Обгонные муфты являются выполняют важные функции в работе «обычной», гидротрансформаторной АКПП. Они являются управляемыми и от их своевременного срабатывания и качественного блокирования замков муфт, зависит работа АКПП.

Муфты первого типа блокируют включение передач, когда селектор АКПП находится в режиме «D», но водитель удерживает авто, нажимая на педаль тормоза. Муфта в таком случае (внутреннее кольцо которой является частью «солнечной» шестерни) вращается вместе с «солнечной» шестерней, а водило, передающее крутящий момент, остаётся неподвижным – вращаются только сателлиты.

Муфты второго типа блокируют проворачивание водило низшей передачи, в случаях необходимости быстрого ускорения.

В заключение можно сказать, что рассмотренные примеры использования обгонных муфт охватывают лишь мизерную долю их применения в технике. В частности, муфты свободного хода необходимы для обеспечения ротации винта, а их «сухариковые» варианты нашли применение в инструментах, в народе прозванных «трещотками».

Посмотрите видео “Обгонная муфта – дефектовка”

Внимание покупателей подшипников Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению  подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:      +7(499)403 39 91          zakaz@themechanic. ru       Доставка подшипников  по РФ  и зарубежью.   Каталог подшипников на сайте themechanic.ru

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+7 (495) 128 22 34
[email protected]
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

themechanic.ru

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
+7 (495) 128 22 34
[email protected]
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

themechanic.ru

Производство электроэнергии с использованием роликового механизма – IJERT

Том 03, выпуск 02 (февраль 2014 г.

)

DOI: 10.17577/IJERTV3IS20870

Скачать полнотекстовый PDF Процитировать эту публикацию

Б. Сантош Сарма, Б. Удая Кумар, 2014 г., Производство электроэнергии с использованием роликового механизма, МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЖУРНАЛ ИНЖЕНЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ТЕХНОЛОГИЙ (IJERT), том 03, выпуск 02 (февраль 2014 г.),

PDF-версия

Просмотр

Только текстовая версия

Производство электроэнергии с использованием роликового механизма

*B. Сантош Сарма* Б.Удая Кумар

*Студент,*Доцент кафедры электроники и приборостроения, Университет ГИТАМ, Вишакхапатнам, Андхра-Прадеш

Резюме. В этом проекте мы вырабатываем электроэнергию нетрадиционным методом, просто передавая транспортные средства на специально разработанную роликовую установку. Этот метод производства электроэнергии не требует входной мощности. Этот проект реализуется с использованием простого приводного механизма, такого как ролик, некоторых сопряженных электрических компонентов и механизма цепного привода. Основным принципом является простое преобразование энергии из механической формы в электрическую с использованием веса транспортного средства (потенциальная энергия) и движения (кинетическая энергия).

1. ВВЕДЕНИЕ

   Эта дорожная колея вырабатывает бесплатную электроэнергию, когда по ней проезжают автомобили, и они не похожи на обычные лежачие полицейские. Они не повреждают ваш автомобиль и не расходуют бензин, когда вы их проезжаете, а еще у них есть дополнительное преимущество, заключающееся в том, что они производят энергию бесплатно. Электрокинетический генератор энергии способен генерировать около 10 кВт электроэнергии, которую затем можно использовать для питания дорожных знаков, светофоров и уличных фонарей или хранить в батареях для будущего использования.

   Гусеница состоит из металлических роликов, которые вращаются за счет давления проезжающих по ней транспортных средств. Движение роликов приводит в движение специально разработанную конструкцию, которая, в свою очередь, приводит в действие генератор для производства электроэнергии. Повторяющиеся вращения роликов, которые дополнительно прикреплены к другому свободному колесу, что позволяет ему свободно вращаться между ними, когда транспортные средства проезжают по рельсам.

2. ИСТОРИЯ

   Рампа была изобретена Питером Хьюзом, в 2002 году инженером-электриком и механиком, работающим в Highway Energy Systems Ltd. Компания заявляет, что при нормальных условиях движения устройство будет производить 30 кВт электроэнергии. Другие предлагаемые приложения для дорожных пандусов: обогрев дорог зимой для предотвращения образования льда и вентиляция туннелей для уменьшения загрязнения. «Полный потенциал этого абсолютно огромен». Хьюз утверждает, что 10 рамп могут генерировать такую ​​же мощность, как одна ветряная турбина.

3. РОЛИКОВЫЙ МЕХАНИЗМ

   В этом проекте мы заменили пандусы роликами специальной конструкции, которые напрямую поглощают кинетическую энергию движущихся транспортных средств и преобразуют ее в

   энергии вращения и тем самым вращая генератор для производства электроэнергии.

   Рисунок: Исполнение 1

4. ОБОРУДОВАНИЕ:

   1. Ролики:

      Рисунок 2

      Используемый материал: закаленный EN8

      Свойства EN8:

      EN8 представляет собой нелегированную среднеуглеродистую сталь с хорошей прочностью на растяжение. Обычно он поставляется в холоднотянутом или прокатном виде. Прочность на растяжение может варьироваться, но обычно составляет от 500 до 800 Н/мм2. EN8 доступен со склада в барах и может быть разрезан по вашим требованиям.

      Закалка:

      Равномерно нагреть до 830/860°C до полного прогрева и охладить в масле или воде. Также может подвергаться индукционной или пламенной закалке.

   2. Подшипники:

      Рисунок: 3

      Подшипник — это устройство, обеспечивающее ограниченное относительное движение между двумя или более частями, обычно вращательное или линейное движение. Подшипники можно классифицировать в широком смысле в зависимости от движений, которые они допускают, и в соответствии с их принципом работы, а также по направлениям приложенных нагрузок, которые они могут выдерживать. Тип подшипника, используемый здесь, представляет собой подшипник качения, который широко используется, имеет относительно высокое трение и в некоторых случаях страдает от остановки. В зависимости от применения срок службы может быть выше или ниже, чем у подшипников качения.

   3. Свободные колеса:

      В машиностроении или автомобилестроении муфта свободного хода или обгонная муфта представляет собой устройство в трансмиссии, которое отсоединяет карданный вал от ведомого вала, когда ведомый вал вращается быстрее, чем карданный вал. Овердрайв иногда ошибочно называют свободным колесом, но в остальном он не имеет отношения.

      Рисунок: 4

      Состояние, при котором ведомый вал вращается быстрее, чем его карданный вал, существует в большинстве велосипедов, когда водитель держит ноги неподвижно, больше не нажимая на педали. В велосипеде с фиксированной передачей без свободного колеса заднее колесо будет вращать педали.

      Аналогичное состояние существует в автомобиле с механической коробкой передач при движении под уклон или в любой ситуации, когда водитель убирает ногу с педали газа, закрывая дроссельную заслонку; колеса хотят управлять двигателем, возможно, на более высоких оборотах. Простейшее устройство свободного хода состоит из двух пилообразных подпружиненных дисков, прижимающихся друг к другу зубчатыми сторонами вместе, что-то вроде храповика. Вращение в

      в одном направлении, зубья пилы ведущего диска смыкаются с зубьями ведомого диска, заставляя его вращаться с той же скоростью. Если ведущий диск замедляется или прекращает вращение, зубья ведомого диска скользят по зубьям ведущего диска и продолжают вращаться, издавая характерный щелкающий звук, пропорциональный разнице скоростей ведомой шестерни по сравнению с (более медленной) ведущей шестерней. .

      4.4 Втулки:

      Рисунок: 5

      Эти ступицы специально разработаны для удержания свободных колес. На этой ступице будут сидеть два свободных колеса. В одном первичном свободном колесе будет использоваться цепь из роликов, тогда как вторичное колесо используется для передачи энергии на генератор переменного тока.

   4. Генератор (Динамо):

      Рисунок: 6

      В динамо-машине используются вращающиеся катушки проволоки и магнитные поля для преобразования механического вращения в пульсирующий постоянный электрический ток по закону индукции Фарадея. Динамо-машина состоит из стационарной конструкции, называемой статором, которая создает постоянное магнитное поле, и набора вращающихся обмоток, называемых якорем, которые вращаются в этом поле. Движение провода в магнитном поле заставляет поле отталкивать электроны в металле, создавая электрический ток в проводе. На небольших машинах постоянное магнитное поле может быть обеспечено одним или несколькими постоянными магнитами; более крупные машины имеют постоянное магнитное поле, создаваемое одним или несколькими электромагнитами, которые обычно называют катушками возбуждения.

      Коммутатор был необходим для получения постоянного тока. Когда петля из проволоки вращается в магнитном поле, наведенный в ней потенциал меняется на противоположное с каждым полуоборотом, создавая переменный ток. Однако на заре электрических экспериментов переменный ток, как правило, не использовался. Несколько применений электричества, таких как гальваника, использовали постоянный ток, обеспечиваемый грязными жидкими батареями. Динамо были изобретены как замена батарей. Коммутатор по сути представляет собой поворотный переключатель. Он состоит из набора контактов, установленных на валу машины, в сочетании с неподвижными контактами из графитовых блоков, называемыми «щетками», потому что самыми ранними такими неподвижными контактами были металлические щетки. Коммутатор меняет подключение обмоток к внешней цепи при изменении потенциала, поэтому вместо переменного тока вырабатывается пульсирующий постоянный ток.

5. ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:

   Рисунок: 7

   Скорость против мощности

   1. Технические параметры

   Проверка выходной мощности при постоянном напряжении

   Скорость (км/ч)	Выходная мощность (Вт)	Выходное напряжение (В)	Выходной ток (А)
   5	0,56	6,00	0,126
   15	1,89	6,00	0,369
   30	4,09	6,00	0,560

   Испытание на нагрузку постоянным сопротивлением 18 Ом

   скорость км/ч	Выходная мощность (Вт)	Выходное напряжение (В)	Выходной ток (А)
   5	0,45	2,45	0,115
   15	1,89	5,78	0,325
   30	3,21	7,23	0,435

   Температурный тест

   Окружающая темп.	Температура корпуса.	Темп. рост	Замечания
   20	55,2	32,2	соблюдайте дистанцию ​​30 см тест

   Когда транспортное средство движется по роликовой установке, мы можем получить результаты, как показано на графиках для скорости

   Количество используемых динамо-машин: 8 Мощность динамо-машины: 3 Вт Об/мин: 10/ динамо-машина

   Крутящий момент для получения: (HP X 5252)/N

   (0,004 * 5252)/ 10

   2.1 Н-М

   Производимое напряжение: 6 вольт на динамо-машину Производимый ток: 0,5 ампер на динамо-машину

6. ВЫВОД:

   Текущая ситуация с электричеством в Индии никого не устраивает. Нам нужно электричество для каждой мелочи. Более подходящие и компактные механизмы для повышения эффективности. Хотя мы получаем меньше электроэнергии, это простая идея для производства электроэнергии из кинетической энергии движущихся транспортных средств. Если эта концепция получит дальнейшее развитие и будет производиться с высоким потенциалом, я уверен, что можно будет развить огромную мощность. Эти катки могут быть разработаны для тяжелых транспортных средств, что увеличивает входной крутящий момент и, в конечном итоге, выходную мощность генератора за счет использования многоступенчатой ​​трансмиссии, которая является более эффективным методом 9.0009

7. ССЫЛКИ

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Bottle_dynamo

2. С. Т. Юсуф, А. С. Самосир, М. Абдулкадир Упрощенная модель вращающейся машины постоянного тока для производства механической энергии с использованием сертифицированного международного журнала инженерных и инновационных технологий 9001:2008 (IJEIT), том 2, выпуск 6, декабрь 2012 г.

3. Раджат Гупта, Суяш Шарма, Саураб Гайкавад

   Революционная технология выработки электроэнергии с помощью генераторов с автоматическим выключателем Международный журнал инженерных исследований и технологий (IJERT) ISSN: 2278-0181 Vol. 2 Выпуск 8, август 2013 г.

4. ChristophValerius, J6rg Krupar и Wolfgang Schwarz Электронное управление питанием для велосипедов

Влияние механизма выпрямителя на производительность инерционной непрерывной переменной передачи

ScienceDirect

Registersign в

PDF

View PDF

• Доступ через Your Institution
• 8
  11119, 100069,
• 8
  11119, 100069,
• 8
  11119.

  https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2018.12.030Получить права и контент

  Инерционные бесступенчатые трансмиссии (CVT) нуждаются в механизмах для преобразования колебательного движения, возникающего во время работы, в одностороннее вращение для передачи на колеса транспортного средства. В данной статье представлено влияние выпрямительного механизма в инерционном вариаторе при сохранении без изменений других подсистем трансмиссии. В большинстве выпрямителей используется механизм свободного хода для преобразования колебательного движения в одностороннее; этот подход имеет ограничения для устойчивых приложений, таких как частные и промышленные автомобили, что делает выпрямитель самым слабым звеном трансмиссии. Обсуждаются численные и экспериментальные сравнительные результаты работы конструкции инерционного вариатора, работающего с двумя различными выпрямительными механизмами. Выявлены обнаруженные преимущества и недостатки двух прототипов вариаторов.

  Выпрямители являются важными элементами во всех колебательных (т. е. храповых) бесступенчатых трансмиссиях (CVT), независимо от того, основаны ли они на кинематических или динамических моделях [9], [14]. Колебательное движение, создаваемое этими трансмиссиями, должно в какой-то момент преобразоваться только в одно направление вращения, которое может быть передано на ведущие колеса транспортного средства. В большинстве выпрямителей используются обгонные муфты или механические диоды. Эти элементы, расположенные между двумя валами, передают вращательное движение от одного из них (трансмиссионного вала) к другому (передающему валу) в нужном направлении вращения. Это делается для того, чтобы оба вала вращались вместе (режим блокировки). Другими словами, разница крутящих моментов между соединительными элементами равна нулю и достигаются равные кинематические условия для обоих; они свободно вращаются в противоположном направлении (режим расцепления).

  Муфты свободного хода состоят из двух дорожек, а именно внутренней и внешней [17]. Когда включена муфта свободного хода, обе гусеницы вращаются с одинаковой угловой скоростью; то есть та же скорость вращения (т.е. модуль угловой скорости) и то же направление. Однако, когда муфта свободного хода отключена, между гусеницами существует относительная угловая скорость (различные модули и/или направления угловой скорости), далее именуемая «относительной скоростью». Аналогичным образом термин «скорость» будет обозначать модуль угловой скорости вдоль бумаги. Механизмы свободного хода показывают верхнюю границу относительной скорости между гусеницами [13]. Этот предел связан с условием, при котором передача по дорожкам не происходит, и представляет собой важный параметр при выборе выпрямительного механизма. Механизм свободного хода не должен превышать этот предел при свободном вращении; в противном случае срок его службы существенно сократился бы. Относительное ограничение скорости является наиболее ограничивающим условием и связано с периодом холостого хода, когда блокирующие элементы трутся о гусеницы и вызывают постоянный износ. Чем выше обороты холостого хода, тем больше износ.

  Кроме того, выбор выпрямителя и характеристики его компонентов во многом зависят от особенностей колебательного движения и работы механизма, создающего колебательное движение. Например, если выпрямляемое движение имеет постоянную амплитуду, наиболее подходящими являются системы без свободного хода. Это относится к преобразованию колебательного движения поршней в двигателе внутреннего сгорания, в котором выпрямление выполняется с помощью четырехзвенного ползуна-кривошипа-шатуна для получения непрерывного движения в одном направлении вращения на коленчатом валу. В этом случае постоянной амплитуды движение может быть выпрямлено четырехзвенниковым механизмом. Это было бы невозможно в случае входного движения с переменной амплитудой, в котором мог бы не выполняться закон Грасгофа [11], [15] и могли бы возникнуть две различные ситуации. В том случае, если выходная амплитуда меньше входной, все же можно получить колебательное движение на выходном валу; однако, если амплитуда больше, это может привести к поломке механизма.

  При переменной амплитуде, например, для колебательных бесступенчатых передач [6], использование одной муфты свободного хода позволяет входному валу передавать на выходной вал только половину своего колебательного движения в течение половины периода вращения. Этот выпрямляющий механизм, хотя и очень прост и используется во многих механических системах, имеет ряд ограничений. Первый заключается в том, что половина цикла колебательного движения оси тратится впустую. Второй недостаток заключается в том, что внутренняя и внешняя дорожки муфты свободного хода в течение половины периода вращаются в противоположных направлениях. Это приводит к высокой относительной скорости [10] и приводит к сильному износу от трения и значительному сокращению срока службы этих элементов при работе на высоких угловых скоростях. Этот факт вынуждает муфты свободного хода иметь предельный порог срабатывания, что, в свою очередь, приводит к ограничению максимальной скорости выходного вала трансмиссионной системы. Это делает этот тип бесступенчатой ​​трансмиссии неконкурентоспособным по сравнению с другими стандартными существующими трансмиссиями, ориентируя его на жизнеспособное применение на тракторах и другой сельскохозяйственной технике, работающей на низких продольных скоростях. Наконец, важно подчеркнуть, что в большинстве применений на выходной оси требуется крутящий момент сопротивления, чтобы предотвратить эффект переопределения, возникающий, когда эта ось вращается в направлении, свободном от сопротивления. Этот случай наблюдается при использовании уникальной муфты свободного хода в инерционном вариаторе. Выпрямитель представляет собой механизм, требующий точной конструкции, когда он является частью колебательной бесступенчатой ​​трансмиссии. Однако, как будет рассмотрено в разделе, посвященном уровню техники, в большинстве колебательных (то есть храповых) вариаторов используется простой выпрямитель для преобразования колебательного движения в однонаправленное вращение и основное внимание уделяется инновациям других подсистем трансмиссии.

  Фрагменты разделов

  Одним из простейших примеров выпрямителя с двумя муфтами свободного хода является выпрямитель с конической шестерней, использованный Williams and Williams в патенте США 5,860,321 [16]. В работе этого механизма бывают периоды, когда внешняя и внутренняя дорожки обгонной муфты вращаются в противоположных направлениях. Это приводит к тому, что относительная скорость между гусеницами в два раза превышает скорость выходного вала выпрямителя, и затрудняет поиск муфты свободного хода, которые могут выдержать относительную скорость, необходимую для транспортного средства 9. 0009

  Самоадаптирующаяся инерционная трансмиссия содержит инерционный элемент, состоящий из планетарной зубчатой ​​передачи с дополнительной массой, присоединенной к зубчатому венцу. Зубчатая передача размещена в вариаторе в режиме реверса, так что входной вал соединен с водилом планетарной передачи, а выходной вал — с солнечной шестерней (рис. 1). В этой схеме планетарная зубчатая передача увеличивает входную скорость.

  Конструкция инерционного вариатора основана на особом свойстве планетарных зубчатых передач в

  В этом выпрямительном механизме (рис. 4) используются два устройства свободного хода, чтобы использовать преимущества колебательного движения. Он включает в себя шестерню для реверсирования вращения одного из колес свободного хода, поэтому выходной поток вращается только в одну сторону.

  Как показано на рис. 4, две шестерни (G1 и G4) закреплены на оси планетарной солнечной системы с помощью двух колес свободного хода, установленных в противоположных направлениях. Из-за этого выходная дорожка первого колеса свободного хода (G1) вращается в направлении, противоположном второму (G4). Задняя передача (G2)

  Механизм этого типа (рис. 7) также использует два механизма свободного хода, как и в предыдущем случае; однако внешняя дорожка одного из них закреплена на земле (корпус коробки передач).

  В этом случае внешняя дорожка положительной муфты свободного хода создает выходной сигнал механизма, а внешняя дорожка отрицательной муфты свободного хода закреплена на корпусе. Таким образом, солнечная шестерня может вращаться только с положительной угловой скоростью (красная линия на рис. 8). Благодаря положительной муфте свободного хода выход не вынужден замедляться при

  В этом разделе представлен математический анализ полной модели трансмиссии (рис. 9). Для упрощения исследования эксцентриситет кривошипно-шатунного элемента приводного механизма поддерживался постоянным; поэтому вся система вела себя как преобразователь крутящего момента, а не как настоящий вариатор [4], [9]. Модели идеальны, то есть потери на трение не учитываются. На рис. 9 приведена схема симметричной системы, фактические значения основных параметров оптимизированной симметричной передачи равны 9.0009

  После исследования, описанного выше, были испытаны два прототипа (рис. 22), чтобы увидеть реальную работу инерционного вариатора с каждым из двух разных выпрямителей и подтвердить возможность использования несимметричного механизма.

  Поскольку создание трансмиссии для сценария высокой мощности подразумевает очень точное изготовление (учитывая такие вопросы, как охлаждение, точные допуски, смазка и т. д.), на этом этапе исследований был построен макет двух трансмиссий для низкой мощности. мощность

  В работе показано, что новый несимметричный выпрямитель можно использовать в составе вариатора инерционного типа. Для проведения анализа исследование включает комплекс многотельных динамических расчетных моделей и экспериментальных испытаний.

  Сравнивали две системы: симметричную, хорошо известную по предыдущим исследованиям и использовавшуюся в качестве базовой, и новую. Был построен двухвариантный прототип, который был установлен на испытательном стенде, и результаты испытаний были интерпретированы.

  Результаты испытаний показывают, что

  Нет.

  Ссылки (17)

  • Т. Сюй и др.

    Математическая модель обгонной муфты

    Мех. Мах. Теория

    (1994)

  • С.Р. Вильгельм и др.

    Решение по исправлению кривошипно-кривошипных механизмов с регулировкой угла передачи

    Мех. Мах. Теория

    (2017)

  • Алиюков С. и др.

    Инерционные бесступенчатые передачи и исследование их динамики

    (2017)

  • Алиюков С. и др.

    Инерционные бесступенчатые трансмиссии и способы улучшения их характеристик

    (2018)

  • F. Calland, 1971 Преобразователь крутящего момента, патент США…
  • G. Centeno et al.

    Бесступенчатая трансмиссия с инерционно-регулирующей системой

    J.

    Mech. Дес.

    (2010)

  • Г. Константинеско, 1922 Усовершенствованный метод и средства передачи мощности от первичных двигателей, таких как внутренние…
  • О. Фридманн и др.

    Crank-CVT

  В полной текстовой версии этой статьи доступны дополнительные ссылки.

  • Обучение с подкреплением для управления береговым преобразователем энергии волн

    2020, Ocean Engineering

    В статье обсуждается применение обучения с подкреплением для управления береговым преобразователем энергии волн (WEC). Предлагаемый WEC отличается простой и недорогой архитектурой. Он характеризуется колеблющимся плавающим коромыслом, которое перемещает четырехзвенный рычаг в вертикальной плоскости. Механический выпрямитель на основе двух односторонних муфт и редуктора-умножителя преобразует низкоскоростное колебательное движение четырех стержней в высокоскоростное однонаправленное вращение электрогенератора. Представлена ​​динамическая модель ВЭК, основанная на многотельном подходе и теории линейных волн. Затем применяется алгоритм обучения с подкреплением (RL), метод Q-обучения, для динамической регулировки соотношения скорости и крутящего момента генератора в зависимости от состояния моря. Результаты моделирования показывают эффективность этого безмодельного адаптивного управления при настройке системы для максимизации генерируемой мощности. Начиная с простой монохроматической модели моря, представленный подход верифицируется по возрастающей сложности морских условий и, наконец, по долгосрочным временным рядам, полученным из измерений реального состояния моря в рассматриваемом географическом регионе. Также обсуждается настройка гиперпараметров алгоритма RL в отношении скорости сходимости и оптимальности генерируемой мощности.

  • Соображения по работе инерционных бесступенчатых трансмиссий

    2020, Механизм и теория машин

    В этом документе основное внимание уделяется вибрациям такого рода систем и не объясняется принцип работы трансмиссии в деталях, который всесторонне проанализированы в предыдущих статьях и документах [27,28,30,31].

    В статье рассматриваются некоторые внутренние проблемы инерциальных бесступенчатых трансмиссий (CVT). Несмотря на большое количество патентов и исследований, этот тип вариаторов в настоящее время не выпускается на коммерческой основе. В этой статье даются некоторые пояснения по поводу того, почему этот тип вариатора не проник на рынок. В частности, анализируются различные источники механических колебаний, возникающие при работе этих механизмов. Для проведения тематического исследования был выбран один пример инерционного CVT; однако выводы можно легко экстраполировать на другие вариаторы того же семейства. Эти источники вибраций присущи принципу работы данного типа трансмиссий и не могут быть устранены. Несмотря на это, предлагаются некоторые действия по смягчению и уменьшению этих вибраций. Для подтверждения результатов были проведены расчетные модели и реальные испытания. Исследование также демонстрирует, что функционирование инерционных вариаторов зависит от характера силовой установки. То есть инерционные вариаторы показывают различия, когда они приводятся в движение либо электродвигателем, либо ДВС.

  • Моделирование и теоретический анализ новой бесступенчатой ​​трансмиссии на основе кулачкового механизма с храповым механизмом

    2019, Comptes Rendus — Mecanique

    В общем, храповики или выпрямители являются самыми слабыми звеньями в механизме. Соответственно, Моралес и Бенитес [16] представили численное и экспериментальное исследование инерциальной системы CVT с использованием различных выпрямителей. Бенитис и др. [17] представили храповую систему IVT, включающую односторонние муфты и две планетарные передачи.

    Бесступенчатая трансмиссия (IVT) представляет собой систему, которая допускает непрерывное (недискретное) изменение (включая нулевое) передаточного числа между двумя вращающимися элементами. В этой статье представлен новый механизм IVT храпового типа, подробно изучены его геометрическая конструкция и кинематический анализ. Предлагаемая система содержит два идентичных блока. Каждый узел включает в себя кулачок с толкателем, колебательные шлицевые звенья, шарнирно закрепленные на валу, который может перемещаться вертикально гидроцилиндром (переменное передаточное отношение), и рифленое колесо с исполнительным штоком. Входное вращательное движение через каждый блок преобразуется в колебательное угловое движение регулируемой амплитуды. Это результирующее движение исправляется с помощью храповика, чтобы получить однонаправленное выходное вращательное движение. Следовательно, выходное движение системы будет иметь другую скорость и ускорение, чем входное. Кинематический анализ показал, что передаточное отношение можно плавно изменять в диапазоне от нуля до бесконечности. Анализ также показал, что для определенных передаточных чисел система дает равномерный выходной сигнал (угловая скорость и ускорение) для соответствующего равномерного входного сигнала.

  • Динамика транспортного средства, оснащенного механической саморегулирующейся беспроводной передачей

    2021, Международный обзор машиностроения

  • Динамика экипажа с препаратом

    9939
  • 20202020, E3S Web of Conferences

  • 0
  • 2020, E3S Web of Conferences

  • 992929202020, E3S Web of Conferences

  • 99299202020, E3S. бесступенчатая саморегулирующаяся трансмиссия для транспортных средств

    2020, International Review of Machine Engineering

  Arrow Up and RightПосмотреть все статьи со ссылками на Scopus

  • Научная статья

    Гибридный интерполяционно-дифференциальный эволюционный алгоритм Лагранжа для синтеза траекторий

    Механизм и теория машин, том 134, 2019 г., стр. 512-540 для путевого синтеза четырехзвенных механизмов. HLIDE сочетает в себе два алгоритма дифференциальной эволюции (DE) с интерполяционным локальным поиском Лагранжа (LILS). LILS выполняет локальный поиск по соседству с лучшим индивидуумом, чтобы расширить возможности локальной эксплуатации DE. Кроме того, представлена ​​адаптивная стратегия локального поиска для дальнейшего повышения эффективности LILS. Этот метод может адаптивно применять LILS на основе производительности LILS и DE в предыдущих поколениях. Для оценки эффективности и точности HLIDE были протестированы пять случаев синтеза путей с использованием четырехстержневых механизмов. Кроме того, в пяти случаях были реализованы и сравнены три хорошо известных эволюционных алгоритма, то есть оптимизация роя частиц, оптимизация на основе обучения и обучения и дифференциальная эволюция. Предыдущие решения одних и тех же задач генерации путей с помощью различных эволюционных алгоритмов суммируются и сравниваются в этом исследовании. Экспериментальные результаты показали, что HLIDE имеет значительно лучшую производительность при решении задач синтеза механизмов по сравнению с другими алгоритмами.

  • Исследовательская статья

    Разработка новой модели включения трансмиссии для характеристики фрикционного поведения системы привода подачи

    Механизм и теория машин, том 134, 2019 г., стр. 425-439 Модель включения передачи предлагается путем модификации обычной модели LuGre для описания поведения микроконтактов. Предлагаемая модель использует стадию деформации щетины, стадию частичного включения трансмиссии и стадию полного включения трансмиссии, чтобы охарактеризовать силу трения, когда платформа меняет направление движения на противоположное. Модель сохраняет основные характеристики модели LuGre. Однако, в отличие от модели ЛуГре, эта модель может объяснить, почему сила трения увеличивается, хотя скорость движущейся платформы в эксперименте остается постоянной. Модель может обеспечить более точные оценки силы трения, чем модель LuGre. Наконец, модель интегрируется с моделью серводинамики для оценки обратной связи по положению, обратной связи по скорости и силы трения. Экспериментальные результаты показывают, что модель имеет более высокую точность оценки, чем модель ЛуГре, для силы трения, обратной связи по скорости и обратной связи по положению.

  • Исследовательская статья

    Терминальные ограничения и анализ подвижности последовательно-параллельных манипуляторов, образованных 3-RPS и 3-SPR PM

    Механизм и теория машин, том 134, 2019, стр. 685-703 -параллельные манипуляторы (S-PM), образованные симметричными 3-RPS и 3-SPR PM, широко изучены, терминальное ограничение и критерий подвижности для этого класса манипуляторов до сих пор остаются открытыми. В этой статье решаются терминальные проблемы ограничения и мобильности S-PM (3-SPR)+(3-RPS) и (3-RPS)+(3-SPR). В этой статье представлен принцип композиции терминальной мобильности для двух S-PM. Путем анализа ранга винтовых систем двух типов, состоящих из шести сил связи, связанных с двумя С-ПМ при различных геометрических условиях, определяется степень свободы (ГРП) двух С-ПМ. Из алгебраических и геометрических представлений предложены подходы к решению пересечения двух винтовых систем субтретьего порядка при определении терминального ограничения. Кроме того, обсуждаются форма терминального ограничения и свойство мобильности для двух S-PM в различных условиях. Результаты показывают, что конечным ограничением (3-SPR)+(3-RPS) S-PM является один винт с конечным ненулевым шагом, а терминальным ограничением (3-RPS)+(3-SPR) S -PM в общем случае пуст. Это исследование обеспечивает основу для терминального ограничения и анализа мобильности для S-PM.

  • Научная статья

    О прерывном динамическом поведении ударного осциллятора с двумя степенями свободы с трением и периодически вынужденным возбуждением

    Механизм и теория машин, том 135, 2019, стр. 81-108 С помощью теории переключения потоков в разрывных динамических системах исследуется двухстепенный (двухстепенный) ударный осциллятор с трением и периодически вынужденным возбуждением. На основе разрывов, вызванных трением и ударом между двумя массами, фазовое пространство разделено на разные границы и области. С использованием G-функций и векторных полей обсуждаются аналитические условия скользящих и проходимых движений, а также разрабатываются условия возникновения и исчезновения скользящих движений и боковых движений. Периодические движения с палкой или без палки описываются с помощью общих отображений. Для лучшего понимания аналитических условий периодических движений, скользящих движений, стержневых движений и проходимых движений представлены графики скорости и смещения во времени, отклики G-функции и траектории. Исследование такого ударного осциллятора с 2 степенями свободы с трением может быть полезным для достижения оптимальной конструкции систем однорядных цилиндрических роликоподшипников. Кроме того, это имеет важное значение для подавления шума в механических системах с зазором.

  • Исследовательская статья

    Новое устройство для реабилитации голеностопного сустава на основе реконфигурируемого параллельного манипулятора 3-RPS

    Теория механизмов и машин, том 134, 2019 г., стр. 135-150 , оптимальное проектирование и стратегия реконфигурации параллельного манипулятора 3-RPS. Выведены некоторые расчетные условия, связанные с расчетными параметрами основания и подвижной платформы, а также режимами работы с тремя степенями свободы. Параллельный манипулятор 3-RPS с двумя типами режимов работы генерируется при соблюдении этих условий. Благодаря своим потенциальным преимуществам этот манипулятор используется в качестве устройства для реабилитации голеностопного сустава, которое может компенсировать движение голеностопного сустава. Чтобы получить оптимальные параметры, кинематическая оптимизация проводится путем первоначальной параметризации рабочего пространства ориентации, и оказывается, что его рабочее пространство ориентации не является симметричным. Локусы сингулярности прослеживаются в его рабочей области ориентации. Индекс производительности, названный максимальным диаметром вписанной окружности (MICD), представлен для оценки максимального наклона движущейся платформы для любого азимутального угла. Распределения MICD построены в расчетном пространстве для различных высот движущихся платформ. Получена оптимальная область в отношении MICD. Примечательно, что эволюция MICD в зависимости от высоты подвижной платформы в обоих режимах работы противоположна. Поэтому предлагается стратегия реконфигурации для обеспечения работы подвижной платформы выше минимально необходимой ориентации для любой высоты подвижной платформы.

  • Исследовательская статья

    Управление энергопотреблением и контроль стабильности переключения для новой системы безмуфтовой трансмиссии с двойным входом

    Теория механизмов и машин, том 135, 2019 г., стр. 298-321 Структура механической трансмиссии (AMT) разработана для чисто электрических транспортных средств. Предлагается стратегия управления энергопотреблением (EMS) для определения распределения мощности между двумя двигателями и оптимального состояния редуктора. Построена математическая модель для минимизации энергопотребления двигателей в каждый момент времени на основе карт КПД двигателей. Однако предлагаемая EMS в сочетании с другими стратегиями, ориентированными на энергопотребление, часто приводит к чрезмерному переключению передач и ухудшению управляемости. Чтобы избежать нежелательного переключения передач, в целевую функцию EMS встроен стабилизатор переключения для улучшения качества переключения. Соответственно, для достижения баланса между потреблением энергии и управляемостью используется метод многокритериальной оптимизации, позволяющий сократить количество ненужных переключений при минимальном потреблении энергии. Два ездовых цикла, представляющих типичные ежедневные условия вождения, используются для демонстрации эффективности предлагаемой системы с точки зрения энергоэффективности и стабильности переключения передач.

  Просмотреть полный текст

  © 2018 Elsevier Ltd. Все права защищены.

  Соображения об работе инерционных непрерывных переменных трансмиссий

  ScienceDirect

  Корпоративный знак Insign In / Register

  PDF

  Просмотр PDF

  • Доступ через . ://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2019.103672Получить права и содержание

    В статье рассматриваются некоторые внутренние проблемы инерциальных бесступенчатых трансмиссий (CVT). Несмотря на большое количество патентов и исследований, этот тип вариаторов в настоящее время не выпускается на коммерческой основе. В этой статье даются некоторые пояснения по поводу того, почему этот тип вариатора не проник на рынок. В частности, анализируются различные источники механических колебаний, возникающие при работе этих механизмов. Для проведения тематического исследования был выбран один пример инерционного CVT; однако выводы можно легко экстраполировать на другие вариаторы того же семейства. Эти источники вибраций присущи принципу работы данного типа трансмиссий и не могут быть устранены. Несмотря на это, предлагаются некоторые действия по смягчению и уменьшению этих вибраций. Для подтверждения результатов были проведены расчетные модели и реальные испытания. Исследование также демонстрирует, что функционирование инерционных вариаторов зависит от характера силовой установки. То есть инерционные вариаторы показывают различия, когда они приводятся в движение либо электродвигателем, либо ДВС.

    Одной из принципиальных характеристик работы инерционного вариатора является управление колебательным движением на некоторой ступени передачи [1,2]. Возникающие колебания в элементах такой системы являются источником неуравновешенных сил и, вследствие этого, источником колебаний. Эта проблема анализируется путем выявления различных источников вибраций, связанных с характером и принципом функционирования системы. Другие источники вибраций (например, несбалансированный вал) не учитываются в этом исследовании.

    Для лучшего понимания используется определенная передача. Однако выводы можно легко экстраполировать на другие инерционные вариаторы. В этой статье не ставится цель представить все детали конкретного инерционного вариатора, использованного в этом исследовании, хотя краткое описание необходимо для понимания основ исследования, представленного в разделе 3.

    Работа инерционного вариатора напрямую зависит от характеристик силовой установки, которая обеспечивает входную мощность и движение. В исследовании проводится различие между силовыми установками с электрическим двигателем и двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Для анализа и испытаний кинематической передачи характер источника энергии не является определяющим. Из-за этого, а также для простоты конструкции и управления большинство испытательных стендов спроектированы с электродвигателем в качестве входного приводного генератора. Однако на протяжении всего исследования утверждается, что на поведение вариаторов инерционного типа существенное влияние оказывает тип приводной установки, и по этой причине в случае реальных испытаний необходимы испытательные стенды с ДВС в качестве источника питания.

    Здесь и далее по результатам исследования рекомендуется ряд действий для снижения выявленных вибраций.

    Фрагменты раздела

    Инерционные вариаторы подвергались глубокому анализу со времен новаторской работы Ханта [3]. Одна из наиболее важных работ по происхождению вариатора этого типа была проделана Контантинеско [4], который построил прототип, который использовался в качестве трансмиссии автомобиля, представленного на Парижском автосалоне в 1926 году. были запатентованы различные конструкции инерционных вариаторов. В [1] составлен подробный обзор этого типа трансмиссий, которые классифицируются по двум семействам: а) инерционные вариаторы с колеблющимися массами и б)

    Как упоминалось ранее, это исследование посвящено инерционным вариаторам. Этот вид вариаторов представляет собой семейство трансмиссий, в которых помимо внешней системы регулирования, которой может управлять водитель, или системы управления (как в кинематических вариаторах), передаточное число также зависит от внешних условий, которым подвергается трансмиссия. к. Другими словами, передаточное отношение также определяется такими переменными, как скорость входного вала или момент сопротивления на выходном карданном валу, а также

    Наиболее очевидный и один из самых серьезных источников вибраций, о которых стоит упомянуть, создается приводным механизмом. В вариаторе, взятом для примера, приводная подсистема представляет собой четырехзвенный (кривошипно-коромысловый) механизм. В представленном исследовании длина кривошипа была сохранена постоянной, заставляя всю систему работать как преобразователь крутящего момента [28], поскольку в статье основное внимание уделяется вибрациям системы и, за исключением вибраций, вызванных приводным механизмом, эта длина кривошипа не является принципиальной

    Принцип работы самоадаптирующегося вариатора, используемого в качестве учебного примера, основан на накоплении и передаче мощности массивным элементом (массивным зубчатым венцом на рис. 2).

    В системе массивное кольцо используется как промежуточный элемент между входом (водилом планетарной передачи) и выходом (солнечной шестерней). Таким образом, входная мощность через водило планетарной передачи либо напрямую передается на солнечную шестерню, либо сохраняется в зубчатом венце для последующего восстановления.

    Мощность каждого элемента выражена

    В выпрямительном механизме солнечная шестерня инерционной планетарной передачи совершает колебательное движение, которое необходимо выпрямить, чтобы оно могло использоваться транспортным средством. Ректификация осуществляется выпрямительным механизмом (рис. 2). Этот механизм может быть построен по-разному; например, система, схематически показанная на рис. 14, используется для анализа, представленного ниже. В этом механизме, когда солнце планетарной передачи вращается по часовой стрелке, положительный свободный ход блокируется и мощность равна

    В данной статье анализируются различные источники вибраций, возникающих в инерционных вариаторах. В качестве тематического исследования был выбран пример конструкции, но выводы можно легко экстраполировать на другие вариаторы того же семейства.

    Выявленные источники вибраций присущи принципу работы данного вида трансмиссии и поэтому не могут быть устранены. Однако в ходе этой работы было проанализировано и рекомендовано несколько предложений и действий, направленных на смягчение последствий и снижение

    Нет.

    Один из авторов выражает благодарность Министерству экономики и конкурентоспособности Испании за частичную субсидию, предоставленную в рамках программы Torres Quevedo (PTQ-17-09128).

    Настоящие тесты этого исследования не были бы проведены без помощи Антонио Вальверде Мартина.

    Каталожные номера (31)

    • R.S. Berkof

      Комплексная балансировка сил и моментов четырехзвенниковых соединений

      Мех. Мах. Теория

      (1973)

    • Ф. Дж. Моралес и др.

      Влияние выпрямительного механизма на работу инерционной бесступенчатой ​​трансмиссии

      Мех. Мах. Теория

      (2019)

    • Дж. Парра и др.

      Два метода моделирования вибрации планетарных редукторов, включая неисправности: сравнение и проверка

      Мех.

      Сист. Сигнальный процесс.

      (2017)

    • Mehmet Bozca

      Оптимизация геометрических параметров коробки передач на основе модели крутильных колебаний для снижения дребезжащего шума в автомобильной трансмиссии

      Мех. Мах. Теория

      (2010)

    • Дж.С. Stecki

      Моделирование графа Бонда передачи мощности механизмами преобразования крутящего момента

      J Frankl. Инст.

      (1981)

    • Ф. Моралес, Ф. Бенитес, Обзор динамических трансмиссий CVT-IVT, Технический документ SAE 2014-01-1734,…
    • Ф. Моралес, Ф. Бенитес, Основные концептуальные конструкции выпрямителей инерционных трансмиссий, 2014SAE Technical Paper…
    • W. Hunt, 1912A Поворотный механизм для передачи мощности с переменной скоростью, GB…
    • G Константинеско, 1922 г. Усовершенствованный метод и средства передачи мощности от первичных двигателей, таких как внутренние…
    • Р.П. Бенитес, Ф.Б. Перес, Г. Сентено и Ф. Дж. Моралес, 2009 г.Система бесступенчатой ​​трансмиссии, патент PTC…
    • G. Franch, 1981 Механический преобразователь частоты вращения и крутящего момента, США…
    • H.B. Chalmers, 1932 Колебательный и однонаправленный моментный механизм, US…
    • Y.I. Tam, 1992Инерционные массы, опосредуемые вращательной энергией, US…
    • E.A. Уильямс, Дж.В. Williams, 1999, Силовая передача с использованием преобразования сил инерции, США…

    • Исследовательская статья

      Комплексная оптимальная конструкция конфигурации и параметров многорежимной гибридной силовой установки с двумя планетарными передачами

      Теория механизмов и машин, Том 143, 2020 г., Артикул 103630

      Характеристики гибридных силовых агрегатов с разделением мощности зависят от их конфигурации из-за различий в количестве планетарных передач (PG), а также в типе, количестве и место установки исполнительных механизмов переключения передач (сцепления или тормоза). Схема 2-PG имеет некоторые преимущества перед системами 1-PG и n-PG ( n >=3) с точки зрения структуры, производительности и сложности управления системой. Конкурентные преимущества схемы 2-PG зависят от дизайна конфигурации (анализ, оценка и скрининг) и оптимизации параметров. В этой статье предлагаются систематические методы проектирования конфигурации, анализа, оценки и отбора для многорежимных гибридных силовых агрегатов с разделением мощности с 2 PG, а также все потенциальные конфигурации 2 PG, положения подключения силовых компонентов, различное количество приводов и учитывались комбинации различных режимов работы. Метод пошаговой оптимизации (выборка DOE с самоадаптирующимся алгоритмом PSO) также разработан для оптимизации параметров характеристик системы 2-PG (два отношения зубчатого венца к солнечному зубчатому колесу) и отношения главного редуктора. Наконец, эффективный автоматический процесс разработки и инструмент, основанный на инженерных ограничениях, предназначены для оптимизации схемы системы 2-PG и достижения превосходной производительности системы.

    • Исследовательская статья

      Тактильное моделирование и синтез механизмов

      Механизм и теория машин, том 144, 2020 г., статья 103674

      Проектирование и разработка механизмов с ручным приводом требует учета эргономики и дизайна, ориентированного на человека. Прототипы используются для создания механизмов с качественной тактильностью и интуитивно понятным взаимодействием. Чтобы обеспечить быстрое и простое прототипирование на ранней стадии разработки, желательно виртуальное прототипирование. В подобных задачах системы тактильной обратной связи используются для тактильного отображения виртуальных систем пользователю и позволяют ему чувствовать их поведение. В этой статье показана реализация тактильного моделирования механизмов с использованием систем тактильной обратной связи. Затем вводится тактильный синтез. Эта тактильно-интерактивная операция позволяет пользователю изменять виртуальный прототип механизма во время симуляции, просто толкая и вытягивая его. Концепция тактильного синтеза реализуется путем сочетания моделирования механизмов в реальном времени, получения желаемых модификаций на основе измеренных сил и автоматизированного синтеза механизмов на основе оптимизации. Для этого представлена ​​система тактильной обратной связи RePlaLink. Обсуждаются вопросы моделирования в реальном времени. Введены онлайн-изменения параметров и показана реализация тактильного синтеза.

    • Научная статья

      «Модель щеток» для анализа плоскоременных передач в стационарных условиях

      Теория механизмов и машин, том 143, 2020 г., статья 103653 представлен анализ контактных действий между ремнем и шкивами, особенно подходит для плоского армированного резинового ремня. Модель рассматривает натяжной элемент, состоящий из армирующих волокон, нерастяжимых, и резиновую матрицу, на которую действует касательное напряжение, как континуальное ложе из упругодеформируемых щетинок, прикрепленных к натяжному элементу с одной стороны и контактирующих со шкивом. с другой стороны. Деформация матрицы обратно пропорциональна жесткости щетинок на изгиб, а условия трения определяют локальное сцепление/скольжение между ремнем и шкивами. Предложенная модель может дать подробное описание условий контакта по всей дуге контакта и способна описать явление прерывистого скольжения, экспериментально наблюдаемое некоторыми авторами. Модель оценивает также потери мощности из-за контактных напряжений и упругой деформации матрицы. Результаты модели обсуждаются в сравнении с результатами классических моделей, Grashof и модели Firbank , доступные в технической литературе.

    • Исследовательская статья

      Надежный контроль и оценка переключений сцепления

      Control Engineering Practice, Volume 65, 2017, стр. 100-114 потребность в формальных и надежных методах контроля этих сдвигов. Ограниченное восприятие в серийных трансмиссиях создает серьезное препятствие для управления обратной связью этих переключений передач. В текущем исследовании разрабатываются нелинейные методы оценки, чтобы компенсировать ограниченное считывание и обеспечить управление замкнутым контуром на основе модели для крутящего момента и фаз инерции переключений путем манипулирования давлением сцепления. Во время фазы крутящего момента муфта отключения управляется так, чтобы имитировать муфту свободного хода, что обеспечивает плавную координацию двух муфт и уменьшает общее изменение крутящего момента выходного вала во время переключения передач. Во время фазы инерции встречная муфта управляется для обеспечения плавного включения при блокировке, что приводит к уменьшению ударов и последующих колебаний трансмиссии. Производительность контроллера оценивается путем численного моделирования предлагаемого контроллера на основе наблюдателя на экспериментально подтвержденной модели высокого порядка ступенчатой ​​автоматической коробки передач. Результаты показывают, что цели управления переключением были достигнуты с помощью предложенной стратегии оценки и управления при наличии значительной неопределенности модели и шума датчика скорости, тем самым подтверждая надежность и практическую эффективность контроллера. Кроме того, было показано, что предложенный на основе модели контроллер эффективен при управлении переключением передач на разных уровнях мощности (при разных открытиях дроссельной заслонки), что подтверждает его эффективность в широком диапазоне условий эксплуатации.

    • Научная статья

      Оптимизационная оценка работы двухпереходного управления автоматической коробкой передач

      Практика техники управления, том 76, 2018 г., стр. 155-166 , характеризующийся большим количеством передач, можно часто выполнять многоступенчатое переключение передач, чтобы улучшить ходовые качества. К ним относятся переключения с двойным переходом (DTS), которые требуют тесной координации между несколькими входными сигналами управления (например, крутящим моментом четырех сцеплений и крутящим моментом двигателя). Ранее разработанный инструмент оптимизации траектории управления АТ используется в этой статье с целью оптимизации управления DTS, включая управление крутящим моментом двигателя. С целью получить представление об оптимальных управляющих действиях и координации предлагаются и оцениваются шесть различных стратегий управления DTS. Эти стратегии включаются в формулировку задачи оптимизации через дополнительные ограничения, связанные со сдвигом фазы, которым должен удовлетворять алгоритм оптимизации. Таким образом, стратегии управления с различной степенью сложности и применимости могут быть количественно оценены с точки зрения достижимой производительности смены. Предложенные стратегии рассмотрены на примере характерного DTS понижения передачи усовершенствованной 10-ступенчатой ​​АКПП. На основе обобщенных результатов оптимизации, полученных для различных уровней штрафа за потерю энергии сцепления, было обнаружено, что стратегия, характеризующаяся быстрым расцеплением вышедших из строя сцеплений, может обеспечить оптимальный компромисс между комфортностью переключения и снижением потерь энергии.

    • Научная статья

      Об определении полностью сопряженных боковых поверхностей гипоидных зубьев

      Теория механизмов и машин, Том 144, 2020 г. , Статья 103649

      Представлена ​​методика индивидуального определения полностью сопряженных гипоидных боковых поверхностей зубьев. Декартовы координаты боковых сторон гипоидного зуба получены относительно плоской рейки с заданным постоянным углом давления. Эти координаты определяют «координатную кривую» на боковой поверхности зуба. Каждая координатная кривая зависит от осевой координаты, и вся боковая поверхность зуба определяется как семейство этих координатных кривых. Этот процесс приводит к глобальной интерференции между локально сопряженными гипоидными боковыми поверхностями зуба, если угол давления постоянный. Дифференциальное уравнение устанавливается для осевого изменения угла давления рейки, чтобы избежать общих помех. Результирующее осевое отклонение нормального угла давления комбинируется с определением координатных кривых для получения полностью сопряженных боковых сторон зуба. Автомобильная гипоидная зубчатая пара представлена ​​для демонстрации процесса. Топография без нагрузки (UEO) используется для количественной оценки сопряженного действия для примера гипоидной пары зубчатых колес. Впоследствии модификации осевого и поперечного профиля применяются индивидуально к идеальным боковым сторонам зуба, чтобы приспособиться к общим условиям нагрузки. Ошибка передачи с нагрузкой (TE) и максимальное контактное давление сообщаются для набора входных крутящих моментов.

    Посмотреть полный текст

    © 2019 Elsevier Ltd. Все права защищены.

    ПРИВОД ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ВТОРИЧНОГО УЗЛА И СПОСОБ ЕГО РАБОТЫ

    Реферат:

    
    

    Привод вторичного агрегата двигателя внутреннего сгорания и способ для работы же предусмотрены. Привод вторичного узла включает в себя: первое ведущее колесо (1), которое может быть соединено с коленчатым валом с возможностью вращения (CR) двигателя внутреннего сгорания, электрическая машина, которая может быть работает либо как генератор (AL), либо как двигатель (M) и второй привод колесо (2), которое может быть присоединено с возможностью вращения к электрической машине (AL, м), компрессор кондиционера (A/C) и третье ведущее колесо (3) который может быть вращательно соединен с компрессором кондиционера, тяговый элемент (4), который вращается бесконечно и обхватывает ведущих колес и исполнительной муфты (7) для отключения привода электрическая машина и компрессор кондиционера от коленчатый вал при необходимости. Кроме того, компрессор кондиционера рассчитан на работу как в направлении вращения, так и в обратном направления вращения между режимом работы генератора и обеспечен моторный режим работы электрической машины.

    Пункты формулы изобретения:

    
    

    1. Вспомогательный привод двигателя внутреннего сгорания, включающий: первый ведущее колесо, которое приспособлено для вращения с коленчатым валом (CR) двигателя внутреннего сгорания, электрическая машина, которая работает по выбору как генератор (AL) или как двигатель (M) и второй ведущее колесо (2), которое вращательно связано с электрической машиной (AL, M), компрессор системы кондиционирования (A/C) и третий привод колесо, которое вращательно связано с системой кондиционирования воздуха компрессор, бесконечно вращающийся тяговый механизм, который обвивает ведущие колеса и управляемая муфта для отключения привода электрическая машина (AL, M) и компрессор системы кондиционирования воздуха (A/C) от коленчатого вала (CR) при необходимости кондиционер системный компрессор (A/C) предназначен для работы компрессора как в направления вращения и реверсирование направления вращения обеспечивается между режимом генератора и режимом двигателя электрического машина (АЛ, М).

    2. Вспомогательный привод по п.1, отличающийся тем, что муфта свободного хода расположен между электрической машиной (АЛ, М) и вторым ведущим колесом а муфта свободного хода позволяет управлять электрической машиной относительно второго ведущего колеса в направлении вращения генераторный режим.

    3. Вспомогательный привод по п.1, отличающийся тем, что натяжное устройство (ВТ) для предварительного натяжения тяговый механизм расположен в зоне провисание участка, проходящего между первым ведущим колесом и вторым ведущим колесом рулевое колесо.

    4. Вспомогательный привод по п.1, отличающийся тем, что вспомогательный привод также имеет насос охлаждающей жидкости, который предназначен для перекачки в обоих направления вращения.

    5. Способ работы вспомогательного привода двигателя внутреннего сгорания двигатель, содержащий: первое ведущее колесо, которое выполнено с возможностью вращательно связанный с коленчатым валом (КР) внутреннего сгорания двигатель , электрическая машина, которая избирательно работает как генератор (AL) или как двигатель (M) и второе ведущее колесо, вращающееся подключен к электромашине (АЛ, М), системе кондиционирования компрессор (A/C), работающий независимо от направления вращения и третье ведущее колесо, которое вращательно соединено с компрессор кондиционера, бесконечно вращающийся тяговый механизм который охватывает ведущие колеса, и управляемая муфта для привода отключение электромашины (AL, M) и кондиционера компрессор системы (A/C) от коленчатого вала (CR) при необходимости, при этом, в генераторном режиме муфта замкнута и коленчатый вал (КР) приводит в движение электрическую машину (ЭЛ) и третье ведущее колесо в одном направлении вращения, и при этом в моторном режиме муфта открывается, и электрическая машина (М) приводит в движение третье ведущее колесо. противоположное направление вращения.

    Описание:

    
    

    ПРЕДПОСЫЛКИ

    [0001] Изобретение относится к приводу вторичного узла внутреннего двигатель внутреннего сгорания и к способу работы этого привода. вторичный сборочный привод включает:

    [0002] первый привод, который может вращаться соединенный с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания,

    [0003] ан электрическая машина, которая может работать по выбору как генератор или как двигатель и второе ведущее колесо, которое может быть соединено с возможностью вращения с электрическая машина,

    [0004] компрессор системы кондиционирования и третье ведущее колесо, которое может быть соединено с возможностью вращения с компрессор системы кондиционирования,

    [0005] бесконечно вращающаяся тяга механизм, обхватывающий ведущие колеса,

    [0006] и управляемый муфта отключения привода электрической машины и компрессор системы кондиционирования от коленчатого вала при необходимости.

    [0007] Ременная передача по классу для приводов вторичного агрегата двигателей внутреннего сгорания вытекает из DE 10 2008 023 834 A1. Переключаемые муфты предусмотрены как между коленчатым валом, так и связанный ременный шкив коленчатого вала, а также между каждым из вспомогательных приводы и соответствующий приводной шкив. Они легли в основу серии дополнительных функций для вспомогательного привода, в том, что вспомогательные приводы приводятся выборочно от коленчатого вала или от электрическая машина формировалась как стартер-генератор или вообще не была. Таким образом, стартер-генератор позволяет в качестве дополнительных функций не только запуск ремня ДВС, но и воздуха кондиционирование автомобиля при работающем двигателе внутреннего сгорания. остановился. При включении кондиционера, когда автомобиль припаркован, (остановлено) коленчатый вал отделяется от привода ременной передачи и компрессор системы кондиционирования воздуха приводится в действие электродвигателем. Ан аналогичная операция применима здесь для насоса охлаждающей жидкости.

    [0008] При работающем двигателе внутреннего сгорания сторона коленчатого вала муфта открывается так, что весь вспомогательный привод отделяется от привод коленчатого вала и соответственно остановился.

    ОБЗОР

    [0009] Целью изобретения является обеспечение вспомогательного привод с дополнительными функциями вышеназванного типа с конструктивно очень простая конструкция и способ эксплуатации такого вспомогательный привод.

    [0010] Решение для достижения этой цели дается с точки зрения устройство и способ согласно изобретению. Следовательно, с одной стороны, компрессор системы кондиционирования воздуха должен формироваться для работы компрессора в обоих направлениях вращения и, на с другой стороны, изменение направления вращения между генераторный режим и двигательный режим электрической машины должны быть при условии. Вспомогательный привод согласно изобретению может работать не менее чем в трех состояниях, при этом, в принципе, только одно управляемое необходима муфта между первым ведущим колесом со стороны коленчатого вала и коленчатый вал. Дополнительные муфты на стороне электромашины и компрессор системы кондиционирования воздуха являются дополнительными.

    [0011] Три режима работы:

    [0012] а) (обычное) вождение привода вспомогательных агрегатов коленчатым валом

    [0013] б) выключение привод вспомогательных агрегатов

    [0014] c) обеспечение кондиционирования воздуха, когда транспортное средство припаркован.

    [0015] В предпочтительной конструкции изобретения муфта свободного хода может быть расположен между электрической машиной и вторым ведущим колесом и эта муфта свободного хода позволяет в направлении вращения генераторный режим, электрическая машина должна быть принята по отношению к второе ведущее колесо. Такая муфта свободного хода, которую часто также называют генератор или генератор свободного хода в обычных вспомогательных приводах — это эффективные средства, как известно, для динамической развязки относительно большая масса вращающегося генератора от вращательных колебаний коленчатого вала и снижения нагрузки на привод. В связи с изобретение муфта свободного хода также может использоваться без дополнительных средство для разъединения электрической машины, потому что это приводит в движение вспомогательный привод в противоположном направлении вращения с помощью заблокированная муфта свободного хода для обеспечения кондиционирования воздуха, когда автомобиль припаркован. В качестве альтернативного устройства развязки можно использовать вращающийся, подпружиненное расположение второго ведущего колеса на электроприводе машина также возможна, в которой также предусмотрена эта компоновка с концевыми упорами.

    [0016] В другой предпочтительной конструкции изобретения в области слабину, которая проходит между первым ведущим колесом (со стороны коленчатого вала) и второе ведущее колесо (со стороны электрического машина), необходимо предусмотреть натяжное устройство для предварительного натяжения тяговый механизм. Из-за изменения направления вращения вспомогательный привод, приводимый в действие электрической машиной для подачи воздуха кондиционирование, когда автомобиль стоит, натяжное устройство всегда, т. е. во всех трех режимах работы, на холостом участке, так что предварительное натяжение натянутой секции также можно отрегулировать с помощью обычное натяжное устройство в связи с изобретением без дополнительные средства.

    [0017] Предпочтительно в качестве тягового механизма предусмотрен ремень. Тем не менее, вспомогательный привод согласно изобретению также может быть цепной привод.

    [0018] Привод вспомогательных агрегатов выполнен с указанными дополнительными функциональные возможности в одной плоскости тягового механизма. Дополнительный вспомогательные приводы и/или дополнительные функции также могут быть обеспечивается в той же плоскости тягового механизма или в разных тяговых плоскость механизма. Это относится, в частности, к насосу охлаждающей жидкости для охлаждение двигателя внутреннего сгорания, которое также создано для режим откачки в обоих рабочих направлениях вращения. Согласно конструкция насоса охлаждающей жидкости, изменение направления его вращения не действительно приводят к переключению сторон всасывания и нагнетания, но могут быть сопровождаются различными, высокими скоростями накачки. По аналогии с режимом обеспечение кондиционирования воздуха при стоянке автомобиля или охлаждение салона салон автомобиля, охлаждающая жидкость, которая нагревается во время работы и циркулирует, когда двигатель внутреннего сгорания остановлен, используется для обогрев салона автомобиля (обогрев при стоянке автомобиля).

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

    [0019] Дополнительные признаки изобретения также приведены из нижеследующее описание и из чертежа, который схематически показывает вспомогательный привод согласно изобретению для автомобиля, внутренний двигатель внутреннего сгорания.

    [0020] Вспомогательный привод согласно изобретению представляет собой ременную передачу с поликлиновой ремень 4 как бесконечно вращающийся тяговый механизм, с первым ведущее колесо 1, расположенное на коленчатом валу, обозначенном буквой CR в двигатель внутреннего сгорания с электрической машиной, обозначены буквами AL и M, со вторым ведущим колесом 2, расположенным на вал генератора 5 этой электрической машины с кондиционером компрессор системы, обозначенный A/C, с третьим ведущим колесом 3 установленный на валу компрессора 6, и с натяжным устройством обозначенный буквой BT для предварительного натяжения ремня 4.

    ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ

    [0021] Рабочее направление вращения коленчатого вала CR соответствует к направлению вращения, отмеченному знаком плюс. Первое ведущее колесо 1 может быть соединен с возможностью вращения с коленчатым валом CR с помощью электрически управляемая магнитная муфта 7, показанная символом (это может быть открыт в обесточенном состоянии или закрыт в обесточенное состояние). В открытом состоянии используется магнитная муфта 7 для привода отключения коленчатого вала КР от эл. машина AL, M и компрессор системы кондиционирования воздуха A/C, когда необходимый.

    [0022] Электрическая машина может работать, во-первых, как генератор AL в направление вращения обозначено знаком плюс и, во-вторых, как мотор М в противоположном направлении вращения соответственно нарисовано со знаком минус. Второе ведущее колесо 2 может быть соединено с генератором с возможностью вращения. вала 5 электрической машины АЛ, М посредством муфты свободного хода 8 показан символом в виде обгонной муфты обычного генератора. Муфта свободного хода 8 выполнена так, что позволяет генератору вал 5 обгонять в направлении вращения генератора, нарисованного с знак плюс и заблокирован в направлении, противоположном вращению двигателя. со знаком минус.

    [0023] В компрессоре системы кондиционирования воздуха используется качающаяся пластина. компрессор, используемый в контуре хладагента автомобиля система кондиционирования воздуха, независимая от направления вращения согласно показанные направления вращения. Другими словами, кондиционер Компрессор системы вызывает сжатие хладагента в обоих рабочие направления вращения без изменения всасывания и давления сторона. Третье ведущее колесо 3 либо соединено с возможностью вращения постоянно на валу компрессора 6 или может вращаться вала компрессора с помощью управляемой магнитной муфты в необязательный, не показанный вариант.

    [0024] Натяжное устройство ВТ представляет собой обычный подпружиненный ремень натяжитель, предварительно натягивающий ремень 4 в провисшем участке 9 между первое ведущее колесо 1 и второе ведущее колесо 2. Согласно изобретении нет никакой разницы между провисшей секцией 9 и натянутой сечение 10, что невыгодно для работы ремня натяжитель ВТ, так как, во-первых, электрическая машина работала как генератор AL приводится в движение коленчатым валом CR в положительном направлении вращения. направлении и, во-вторых, электрическая машина, работающая как двигатель М, приводит в движение компрессор системы кондиционирования воздуха A/C в противоположном минусе направление вращения и, следовательно, положения натянутой секции 10, а провисание остается без изменений.

    [0025] Три рабочих состояния, уже упомянутые выше для вспомогательный привод:

    [0026] а) (обычный) привод вспомогательный привод от коленчатого вала CR:

    [0027] внутреннего сгорания двигатель работает,

    [0028] магнитная муфта 7 замкнута,

    [0029] электрическая машина находится в режиме генератора AL,

    [0030] привод генератора ШС и компрессора системы кондиционирования воздуха А/С. коленчатым валом CR в его (положительном) направлении вращения с помощью второе ведущее колесо 2 за заблокированную муфту свободного хода 8 и/или посредством третьего ведущего колеса 3,

    [0031] муфта свободного хода 8 позволяет вал генератора 5 перенесен относительно второго ведущего колеса 2/коленчатый вал кр.

    [0032] б) отключение вспомогательного привода:

    [0033] двигатель внутреннего сгорания работает,

    [0034] магнитная муфта 7 открыта на вращающийся коленчатый вал CR,

    [0035] электрическая машина AL, M и компрессор системы кондиционирования воздуха A/C остановился.

    [0036] в) кондиционер на стоянке:

    [0037] двигатель внутреннего сгорания остановлен,

    [0038] магнитный муфта 7 размыкается до остановленного коленчатого вала CR,

    [0039] электрическая машина находится в моторном режиме М и вращается в противоположном направлении направление (относительно режима генератора AL),

    [0040] компрессор системы кондиционирования воздуха AL приводится в действие электромашиной в противоположном направлении вращения для заблокированной муфты свободного хода 8 с помощью третьего ведущего колеса 3.

    [0041] Не показан режим работы «отопление на стоянке ТС» на стоянке», о котором говорилось выше и в котором насос охлаждающей жидкости не в зависимости от направления вращения также подключается к вспомогательному привод, соответствует по схеме привода режиму в) воздушный кондиционирование во время стоянки автомобиля.

    СПИСОК НОМЕРОВ

    [0042] 1 Первое ведущее колесо

    [0043] 2 Второе ведущее колесо

    [0044] 3 Третий ведущее колесо

    [0045] 4 Ремень/тяговый механизм

    [0046] 5 Вал генератора

    [0047] 6 Вал компрессора

    [0048] 7 Магнитная муфта

    [0049] 8 Механизм свободного хода Муфта

    [0050] 9 Натяжная секция

    [0051] 10 Натянутая секция

    [0052] CR Коленчатый вал

    [0053] Компрессор системы кондиционирования воздуха

    [0054] AL Генератор

    [0055] M Двигатель

    [0056] BT Устройство натяжения/натяжения ремня

    Патентные заявки Бернда Хартманна, Вайзендорф, Германия

    Патентные заявки, Герман Штиф, Эмскирхен, Германия

    
    

    Что стало причиной катастрофы | Чернобыльская галерея

    Авария произошла во время эксперимента по отработке способа охлаждения активной зоны реактора в аварийной ситуации. Испытание было включено в плановую остановку реактора 4.

    Испытание

    Бездействующий ядерный реактор продолжает выделять значительное количество остаточного тепла. Реакторы РБМК, подобные тем, которые используются в Чернобыле, после аварийного останова будут продолжать выделять 7 % своей тепловой мощности и, следовательно, должны продолжать охлаждаться. Чернобыльские реакторы использовали воду в качестве теплоносителя с реактором 4, оснащенным 1600 отдельными топливными каналами; каждому требуется поток охлаждающей жидкости 28 000 литров в час.

     

    Поскольку охлаждающим насосам для охлаждения реактора требуется электроэнергия, в случае отключения электроэнергии на реакторах Чернобыля было три резервных дизель-генератора; они запускались за 15 секунд, но для достижения полной скорости и достижения мощности 5,5 мегаватт, необходимой для работы основного насоса, требовалось 60–75 секунд. Чтобы устранить этот одноминутный разрыв, который считается неприемлемым риском для безопасности, было высказано предположение, что энергия вращения паровой турбины (когда она останавливается при остаточном давлении пара) может использоваться для выработки необходимой электроэнергии. Анализ показал, что этого остаточного импульса и давления пара может быть достаточно для работы насосов охлаждающей жидкости в течение 45 секунд, что устраняет разрыв между сбоем внешнего источника питания и полной мощностью аварийных генераторов.

    Этот потенциал еще нужно было подтвердить, а предыдущие тесты закончились безуспешно. Первоначальные испытания, проведенные в 1982 году, показали недостаточное напряжение турбогенератора. Система была модифицирована, и в 1984 году испытания были повторены, но снова оказались безуспешными. В 1985 году испытания были предприняты в третий раз, но также дали отрицательные результаты. Процедура испытаний должна была быть повторена снова в 1986 году, и ее планировалось провести во время остановки четвертого реактора на техническое обслуживание.

    Тест был сосредоточен на последовательности включения электропитания реактора. Процедура испытаний должна была начаться с автоматического аварийного отключения. Никакого вредного воздействия на безопасность реактора не предполагалось, поэтому программа испытаний формально не согласовывалась ни с главным конструктором реактора, ни с научным руководителем. Вместо этого его утвердил только директор завода (да и то это утверждение не соответствовало установленным процедурам).

    По результатам испытаний тепловая мощность реактора должна была быть не ниже 700 МВт в начале эксперимента. Если бы условия испытаний были такими, как планировалось, процедура почти наверняка прошла бы безопасно; возможная авария произошла в результате попыток увеличить мощность реактора после начала эксперимента, что не соответствовало утвержденной процедуре.

    Чернобыльская электростанция эксплуатировалась в течение двух лет без возможности выдержать первые 60–75 секунд полной потери электроэнергии и, таким образом, не имела важной функции безопасности. Руководители станции, по-видимому, хотели исправить это при первой же возможности, что может объяснить, почему они продолжали испытания, даже когда возникли серьезные проблемы, и почему не было получено необходимое разрешение на проведение испытаний от советского органа надзора за ядерной энергетикой (хотя представитель на комплексе из 4-х реакторов).

    Предполагалось, что экспериментальная процедура будет проходить следующим образом:

    1. Реактор должен был работать на низком уровне мощности, между 700 МВт и 800 МВт.
    2. Паротурбинный генератор должен был быть запущен на полную мощность.
    3. При достижении этих условий подача пара на турбогенератор должна была быть перекрыта.
    4. Рабочие характеристики турбогенератора должны были быть записаны, чтобы определить, сможет ли он обеспечить резервное питание для насосов охлаждающей жидкости до тех пор, пока аварийные дизель-генераторы не будут запущены и автоматически подадут питание на насосы охлаждения.
    5. После того, как аварийные генераторы выйдут на нормальную рабочую скорость и напряжение, турбогенератору будет разрешено работать на выбеге.

     

    БЩУ реактора 3, а не 4, фото после закрытия (© BBC)

     

    В 1:23:04 эксперимент начался активный. Подача пара на турбины была отключена, начался выбег турбогенератора. Дизель-генератор запускался и последовательно подхватывал нагрузки. В этот период электроэнергия для четырех ГЦН обеспечивалась турбогенератором во время его выбега. По мере уменьшения импульса турбогенератора расход воды уменьшался, что приводило к повышенному образованию паровых пустот (пузырей) в активной зоне.

    Из-за особенностей реактора РБМК при низких уровнях мощности реактора теперь он был подготовлен к запуску контура положительной обратной связи, в котором образование паровых пустот уменьшало способность жидкостного теплоносителя поглощать нейтроны, что, в свою очередь, увеличил мощность реактора. Это привело к тому, что еще больше воды превратилось в пар, что привело к дальнейшему увеличению мощности. Однако в течение почти всего периода эксперимента система автоматического управления успешно противодействовала этой положительной обратной связи, непрерывно вводя регулирующие стержни в активную зону реактора для ограничения роста мощности.

    В 1:23:40 по данным централизованной системы управления СКАЛА был инициирован аварийный останов реактора, что по неосторожности спровоцировало взрыв. АВР запускался при нажатии кнопки АЗ-5 (также известной как кнопка АЗ-5) системы аварийной защиты реактора: при этом полностью вводились все стержни управления, в том числе ранее изъятые стержни ручного управления. Причина, по которой была нажата кнопка АЗ-5, возможно, никогда не будет известна, было ли это сделано в качестве экстренной меры или просто как рутинный метод остановки реактора после завершения эксперимента.

     

    Шесть выключателей аварийного отключения из БЩУ 1. Кнопка АЗ-5 (верхний ряд, центр) инициировала быстрое аварийное отключение (© советолог).

     

    Существует мнение, что SCRAM мог быть заказан в ответ на неожиданное быстрое увеличение мощности, хотя нет никаких записанных данных, убедительно подтверждающих это. Некоторые предположили, что кнопка не была нажата, а вместо этого автоматически выдавался сигнал системы аварийной защиты; однако SKALA четко зарегистрировала ручной сигнал SCRAM. Несмотря на это, вопрос о том, когда и даже была ли нажата кнопка EPS-5, был предметом споров. Есть утверждения, что давление было вызвано резким разгоном мощности при старте, и утверждения, что кнопку не нажимали до тех пор, пока реактор не начал самоликвидироваться, а другие утверждают, что это произошло раньше и в условиях штиля.

    После нажатия кнопки АЗ-5 началась вставка СУЗ в активную зону реактора. Механизм ввода управляющих стержней перемещал стержни со скоростью 0,4 м/с, так что стержням требовалось от 18 до 20 секунд, чтобы пройти всю высоту активной зоны, около 7 метров. Более серьезной проблемой была дефектная конструкция управляющего стержня с графитовым наконечником, который сначала вытеснял охлаждающую жидкость, а затем вставлял материал, поглощающий нейтроны, для замедления реакции. В результате SCRAM фактически увеличил скорость реакции в нижней половине ядра.

    Через несколько секунд после запуска SCRAM произошел сильный всплеск мощности, перегрев ядра, а через несколько секунд этот перегрев привел к первоначальному взрыву. Некоторые из топливных стержней сломались, заблокировав колонки управляющих стержней и заклинив стержни управления при вводе на одну треть. В течение трех секунд мощность реактора превысила 530 МВт.

    Последующий ход событий приборами не зафиксирован: он известен только в результате математического моделирования. По-видимому, резкое увеличение мощности сначала вызвало повышение температуры топлива и сильное накопление пара, что привело к быстрому увеличению давления пара. Это разрушило твэлы и разорвало каналы, в которых эти элементы находились.

    Затем, по некоторым оценкам, тепловая мощность реактора подскочила примерно до 30 ГВт, что в десять раз превышает нормальную рабочую мощность. Последнее показание на панели управления было 33 ГВт. Точную последовательность процессов, приведших к разрушению реактора и здания энергоблока, восстановить не удалось, но следующим событием, по-видимому, был паровой взрыв, как и взрыв парового котла от избыточного давления пара. . Есть общее понимание, что именно пар из разрушенных каналов, попадая во внутреннюю конструкцию реактора, вызвал разрушение корпуса реактора, оторвав и приподняв 2000-тонную металлическую плиту, к которой крепится вся реакторная установка. Это был первый взрыв, который многие услышали. Этот взрыв разорвал дополнительные топливные каналы, в результате чего оставшийся теплоноситель превратился в пар и вышел из активной зоны реактора. Полная потеря воды в сочетании с высоким положительным коэффициентом пустотности еще больше увеличила мощность реактора.

    Второй, более мощный взрыв произошел примерно через две-три секунды после первого; данные указывают на то, что второй взрыв произошел из-за того, что само ядро ​​​​претерпело неуправляемую критичность. Ядерная экскурсия рассеяла ядро ​​и эффективно прервала цепную ядерную реакцию. Однако к этому моменту горел графитовый пожар, что в значительной степени способствовало распространению радиоактивных материалов и заражению окрестностей.

    Изначально было несколько гипотез о природе второго взрыва. Одна точка зрения заключалась в том, что «второй взрыв был вызван водородом, который образовался либо в результате реакции перегретого пара с цирконием, либо в результате реакции раскаленного графита с паром, в результате которой образовался водород и окись углерода». Другая гипотеза заключалась в том, что второй взрыв был тепловым взрывом реактора в результате неконтролируемого выброса быстрых нейтронов, вызванного полной потерей воды в активной зоне реактора. Третья гипотеза заключалась в том, что взрыв был вызван паром. Согласно этой версии, поток пара и давление пара вызвали все разрушения, последовавшие за выбросом из шахты значительной части графита и топлива.

     

    Причина

    Было два официальных объяснения аварии: первое, позже признанное ошибочным, было опубликовано в августе 1986 года и фактически возлагало вину на операторов электростанции. Во втором отчете, опубликованном в 1992 году, операторы были менее критичны, и в них гораздо больше внимания уделялось конструкции самого реактора.

    Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) создало группу, известную как Международная консультативная группа по ядерной безопасности (INSAG), которая в своем отчете в 1986 поддержал теорию ошибки оператора, основанную на данных, предоставленных Советами, и устных заявлениях специалистов. В этом отчете катастрофическая авария произошла из-за грубых нарушений правил и норм эксплуатации. «Во время подготовки и испытаний турбогенератора в условиях выбега с использованием вспомогательной нагрузки персонал отключил ряд систем технической защиты и нарушил важнейшие положения техники безопасности при проведении технического учения».

    В отчете говорится, что ошибка оператора, вероятно, была вызвана недостаточным знанием физики и техники ядерных реакторов, а также отсутствием опыта и обучения. Персонал недостаточно подробно разбирался в технических процедурах, связанных с ядерным реактором, и заведомо игнорировал инструкции по ускорению завершения испытаний

    В этом анализе причин аварии недостатки в конструкции реактора и в регламенте эксплуатации, которые сделали возможной аварию были отложены в сторону и упоминались лишь вскользь.

    В 1991 году Комиссия Государственного комитета СССР по надзору за безопасностью в промышленности и атомной энергетике пересмотрела причины и обстоятельства Чернобыльской аварии и пришла к новым выводам и выводам. На основании этого в 1992 г. Консультативная группа МАГАТЭ по ядерной безопасности (INSAG) опубликовала дополнительный отчет INSAG-7 (PDF).

    Согласно этому счету, действия операторов по отключению системы аварийного охлаждения активной зоны, вмешательству в настройки средств защиты, блокировке уровня и давления в барабане сепаратора не способствовали исходной причине аварии и его масштабы, хотя они могли быть нарушением правил. Отключение аварийной системы, предназначенной для предотвращения остановки двух турбогенераторов, не являлось нарушением правил.

    Человеческий фактор способствовал условиям, приведшим к катастрофе. К ним относятся работа реактора на низком уровне мощности — менее 700 МВт — уровне, задокументированном в программе испытаний на выбег, и работа с небольшим эксплуатационным запасом реактивности (ОЗР). Несмотря на утверждения советских специалистов 1986 г., регламент не запрещал эксплуатировать реактор на таком малом уровне мощности.

    Однако регламентом запрещалось эксплуатировать реактор с малым запасом реактивности. Тем не менее, «послеаварийные исследования показали, что отражение реальной роли ОЗР в НП и КД РБМК-1000 крайне противоречиво», и, кроме того, «ОЗР не рассматривался как средство обеспечения безопасности эксплуатации». предел, нарушение которого может привести к аварии».

    Согласно отчету INSAG-7, основные причины аварии кроются в особенностях физики и конструкции реактора:

    • Реактор имел опасно большой положительный коэффициент пустотности. Коэффициент пустотности является мерой того, как реактор реагирует на повышенное парообразование в водяном теплоносителе. Большинство других конструкций реакторов имеют отрицательный коэффициент, т.е. скорость ядерной реакции замедляется при образовании пузырьков пара в теплоносителе, так как с увеличением паровой фазы в реакторе замедляется меньшее количество нейтронов. Более быстрые нейтроны с меньшей вероятностью расщепляют атомы урана, поэтому реактор производит меньше энергии (отрицательная обратная связь). Чернобыльский реактор РБМК, однако, использовал твердый графит в качестве замедлителя нейтронов для замедления нейтронов, а вода в нем, наоборот, действует как вредный поглотитель нейтронов. Таким образом, нейтроны замедляются, даже если в воде образуются пузырьки пара. Кроме того, поскольку пар поглощает нейтроны гораздо медленнее, чем вода, увеличение интенсивности испарения означает, что большее количество нейтронов способно расщепить атомы урана, увеличивая выходную мощность реактора. Это делает конструкцию РБМК очень нестабильной при низких уровнях мощности и склонной к внезапному увеличению выработки энергии до опасного уровня. Такое поведение противоречит здравому смыслу, и это свойство реактора было неизвестно экипажу.
    • Более существенный недостаток заключался в конструкции регулирующих стержней, которые вставляются в реактор для замедления реакции. В конструкции реактора РБМК нижняя часть каждого регулирующего стержня была выполнена из графита и была короче необходимой на 1,3 метра, а в пространстве под стержнями имелись полые каналы, заполненные водой. Верхняя часть стержня, действительно функциональная часть, которая поглощает нейтроны и тем самым останавливает реакцию, была сделана из карбида бора. В этой конструкции, когда стержни вставляются в реактор из самого верхнего положения, графитовые части сначала вытесняют некоторое количество воды (которая, как упоминалось выше, поглощает нейтроны), эффективно вызывая первоначальное поглощение меньшего количества нейтронов. Поэтому в течение первых нескольких секунд активации управляющего стержня выходная мощность реактора увеличивается, а не уменьшается, как хотелось бы. Такое поведение противоречит здравому смыслу и не было известно операторам реактора.

    Помимо этих недостатков в проекте реактора РБМК-1000 были отмечены и другие недостатки, а именно его несоответствие принятым нормам и требованиям безопасности ядерных реакторов.

    Обе точки зрения активно лоббировались различными группами, включая проектировщиков реактора, персонал электростанции, а также советское и украинское правительства.

    Человеческий фактор в обоих отчетах рассматривался как основной элемент аварии. Как и в выпущенном ранее отчете INSAG-1, в отчете INSAG-7 пристальное внимание уделяется неадекватной (на момент аварии) «культуре безопасности» на всех уровнях. Дефицит культуры безопасности был присущ не только этапу эксплуатации, но и не в меньшей степени при деятельности на других этапах жизненного цикла АЭС (включая проектирование, проектирование, строительство, изготовление и регулирование). Низкое качество рабочих инструкций и инструкций, их противоречивый характер ложатся тяжелым бременем на оперативную бригаду, в том числе на главного инженера. «Можно сказать, что авария произошла из-за недостаточной культуры безопасности не только на Чернобыльской АЭС, но и во всех существовавших в то время советских проектных, эксплуатирующих и регулирующих организациях по атомной энергетике».

     

    Заглянуть в реактор. Часть крышки видна только слева.

     

    Патент США на высокоэнергетический запальный генератор, в частности для газовой турбины Патент (Патент № 5440445 от 8 августа 1995 г.)

    Уровень техники

    1. Область изобретения 90 Настоящее изобретение относится к высокоэнергетическому генератору воспламенения, в частности, для газовой турбины.

    2. Описание предшествующего уровня техники

    В технике уже известен ряд высокоэнергетических запальных генераторов. Такие генераторы включают в себя источник энергии, соединенный с устройством для генерации искры между электродами воспламенителя, например низковольтного воспламенителя с полупроводниковым воздушным зазором.

    Как правило, эти генераторы включают в себя цепь, включающую конденсатор для накопления энергии и катушку индуктивности, включенную последовательно с воспламенителем, диод обратного хода, подключенный параллельно к клеммам катушки индуктивности и воспламенителя, и механизм для короткого замыкания цепи, чтобы для образования искры между электродами воспламенителя.

    Механизм короткого замыкания может состоять из разрядника, образованного, например, газовой трубкой, которая выполняет функцию силового выключателя и источника опорного напряжения.

    Однако механизм короткого замыкания может также состоять из полупроводниковых переключающих элементов, управляемых B-схемой для сравнения напряжения на выводах накопительного конденсатора с опорным напряжением.

    Для получения более подробной информации, касающейся конструкции и работы этого типа генератора, можно обратиться, например, к документу FR-A-2,636,678 от имени Labo Industrie.

    Однако генераторы этого типа имеют ряд недостатков в отношении энергии, передаваемой на запальник в случае невоспламенения искры между его электродами.

    Действительно, в случае невозможности воспламенения искры по какой-либо причине, например, из-за износа воспламенителя, вся энергия, запасенная в цепи генерации, передается на воспламенитель, и в частности на его полупроводник, что вызывает дополнительные повреждения в большей или меньшей степени этому полупроводнику и преждевременному износу воспламенителя.

    В документе DE-A-1,808,737 описано устройство искрового зажигания, которое содержит две части схемы, которые приспособлены для того, чтобы вызывать появление двух последовательных искр между электродами воспламенителя, чтобы гарантировать воспламенение.

    Однако это устройство также имеет упомянутые выше недостатки, связанные с повреждением воспламенителя в случае отсутствия искры.

    СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

    Таким образом, целью изобретения является устранение рассмотренных выше обычных недостатков путем создания генератора воспламенения, который является простым, надежным и позволяет ограничить повреждение воспламенителя в случае невозможности зажечь искру и улучшить ее качество.

    Как указано ранее, можно сделать ссылку на документ FR-A-2,636,678 для полного описания конструкции и работы одного варианта осуществления высокоэнергетического генератора воспламенения, к которому может быть применено настоящее изобретение.

    Известно, что, как правило, такой генератор включает в себя источник энергии, соединенный со средством для генерации искры между электродами воспламенителя.

    В вышеупомянутом документе средства генерирования искры включают в себя цепь, включающую конденсатор для накопления энергии и катушку индуктивности, которые последовательно соединены с воспламенителем.

    Обратный диод и разрядное сопротивление подключены параллельно к клеммам индуктора и воспламенителя.

    Наконец, средства короткого замыкания, состоящие в этом документе из полупроводниковых переключающих элементов, подключаются параллельно к клеммам этой цепи для того, чтобы посредством короткого замыкания этой цепи вызвать образование искр между электродами воспламенителя .

    Такая конструкция имеет различные недостатки, упомянутые ранее, в отношении повреждения воспламенителя в случае отсутствия зажигания искры.

    Чтобы преодолеть эти недостатки, предметом изобретения является высокоэнергетический генератор воспламенения, в частности, для газовой турбины, типа, включающего источник энергии, соединенный со схемой для генерирования искры между электродами воспламенителя, отличающийся тем, что Схема генерации включает две части: первую низкоэнергетическую часть для зажигания искр между электродами воспламенителя и вторую высокоэнергетическую часть для характеристики энергии искр, а также устройство для управления работой второй часть схемы генерации, соединенная с детектором для определения того, зажглась ли искра между электродами воспламенителя, чтобы обеспечить работу этой второй части только в случае зажигания искры.

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

    Изобретение будет лучше понято с помощью следующего описания, которое дано исключительно в качестве примера и сделано со ссылкой на прилагаемый чертеж, представляющий блок-схему, иллюстрирующую работу генератор согласно изобретению.

    ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВОПЛОЩЕНИЯ

    В генераторе согласно изобретению средство генерации включает две части: первую низкоэнергетическую часть для зажигания искры между электродами воспламенителя и вторую высокоэнергетическую часть. энергетическая часть для определения энергии искры и средства для управления работой второй части этих генерирующих средств, соединенные со средствами для определения того, зажглась ли искра между электродами воспламенителя, чтобы обеспечить срабатывание этой второй части этих средств генерации только в случае зажигания искры.

    Принцип работы генератора согласно изобретению основан на наблюдении того факта, что зажигание искры может быть получено с низкой энергией, независимо от характеристики ее энергии, то есть энергии собственно этой искры.

    Тогда можно различать фазу зажигания искры и фазу характеристики ее энергии.

    Каждая часть средства генерации может включать в себя различные элементы, упомянутые ранее, а именно конденсатор для накопления энергии, катушку индуктивности, обратный диод, разрядное сопротивление и средство короткого замыкания, например полупроводниковое средство короткого замыкания.

    Однако размеры элементов каждой части этих генерирующих средств адаптированы к функции зажигания или характеристике энергии искры, которую выполняет каждая часть.

    Так, например, первая деталь для зажигания искры может включать в себя конденсатор малой емкости, позволяющий ограничить энергию, передаваемую воспламенителю при воспламенении, что уменьшает повреждение этого воспламенителя в случае невоспламенения искры и тока через средства короткого замыкания, что имеет существенное преимущество, когда последние являются полупроводниковыми приборами.

    Кроме того, индуктор этой части средств генерации может также иметь низкую индукцию, чтобы способствовать воспламенению искры.

    Элементы другой части этих генерирующих средств могут иметь обычные значения, позволяющие характеризовать энергию искры способом, известным в данной области техники.

    Ссылка на прилагаемый чертеж. Фактически можно видеть, что средства генерации, обозначенные общей позицией 1 на этом чертеже, подключены к источнику энергии S и состоят из двух частей, соединенных параллельно, обозначенных общими позицией 2 и 3.

    Каждая часть содержит накопительный конденсатор источника энергии 4, 5 и катушку индуктивности 6, 7 последовательно. Эти две части параллельно подключены к одному электроду воспламенителя 8.

    Первая часть 2 этих средств включает в себя разрядный резистор 8 и обратный диод 10, которые подключены параллельно между точкой посередине между накопительным конденсатором 4. и индуктор 6, и другой электрод воспламенителя.

    Кроме того, эта часть 2 также включает средства короткого замыкания, обозначенные общей позицией 11 на этом чертеже и состоящие, например, из набора полупроводниковых переключающих элементов, чтобы закорачивать эту первую часть под управлением средств управления. 12, принимающий запускающий сигнал.

    Этот сигнал выдается, например, посредством сравнения напряжения на выводах конденсатора 4 с эталонным значением.

    Вторая часть этих средств генерации также включает диод свободного хода 13, подключенный между точкой посередине между накопительным конденсатором 5 и катушкой индуктивности 7, и другой клеммой воспламенителя 8.

    Вторая часть этих средств также включает средства короткого замыкания, обозначенные общей позицией 14, также состоящие, например, из полупроводниковых переключающих элементов, работа которых запускается средством управления 15, соединенным со средством для определения того, зажглась ли искра между электродами воспламенителя, в чтобы обеспечить работу этой второй части генерирующих средств только в случае зажигания искры между электродами воспламенителя и, следовательно, подавать высокую характеристическую энергию между электродами последнего только при зажигании искры, в чтобы не повредить воспламенитель в случае незагорания искры.

    Средства для определения того, зажглась ли искра, могут состоять из обычных средств измерения тока, протекающего через ветвь, содержащую конденсатор 4 и индуктор 6, первой части этих средств, например, на А.

    Действительно известно, что если здесь протекает данный ток, то искра зажигается между электродами воспламенителя.

    Это обнаружение также может быть выполнено путем измерения обратного тока, протекающего в точке B через обратный диод 10 первой части генераторного средства. Действительно, обратный ток протекает через этот диод обратного хода, когда зажигается искра.

    Наконец, согласно другому варианту осуществления, это обнаружение также может быть достигнуто посредством обнаружения в точке С протекания заданного тока через разрядный резистор 9 этой детали.

    Действительно известно, что при зажигании искры между электродами запальника ток через этот разрядный резистор не протекает.

    Если через этот разрядный резистор протекает ток, то можно заключить, что искра не воспламеняется, чтобы воспрепятствовать срабатыванию этой второй части генерирующего средства, чтобы не посылать соответствующую энергию воспламенителю.

    Очевидно, могут быть предусмотрены другие варианты осуществления этих средств для определения того, зажглась ли искра между электродами воспламенителя.

    Однако, в любом случае, эти датчики обнаружения передают разрешающую или запрещающую информацию средствам управления 15 средств короткого замыкания 14 второй части средств генерации, чтобы разрешить или запретить их работу, чтобы передать или не передавать воспламенителю энергию для характеристики искры в зависимости от того, зажжена ли уже искра между электродом воспламенителя.

    Следует также отметить, что эта вторая часть средства генерации включает в себя разрядный резистор 16, подключенный между соединительными клеммами средств короткого замыкания 11 и 14 двух частей этих средств, к соответствующим конденсаторам, этот разрядный резистор обеспечение возможности разряда накопительного конденсатора 5 второй части через первую часть, чтобы не поддерживать полное напряжение на выводах средства короткого замыкания в случае отсутствия зажигания искры.

    Действительно известно, что полупроводниковые переключающие элементы, такие как тиристоры, относительно плохо выдерживают полное напряжение, когда они нагреваются до высокой температуры, как в случае предполагаемого типа применения.

    Таким образом, этот разрядный резистор позволяет ограничить приложение этого полного напряжения и уменьшить нагрев этих элементов.

    Таким образом видно, что работа генератора согласно изобретению включает в себя множество этапов, а именно:

    срабатывание зажигания искры между электродами запальника путем срабатывания короткозамыкающих средств первой низкоэнергетической части этих генерирующих средств; и

    , в случае воспламенения этой искры, срабатывание средства короткого замыкания второй высокоэнергетической части генерирующего средства, чтобы характеризовать эту искру путем передачи высокой энергии обычным способом.

    Такое разделение функций позволяет разделить соответствующие средства, что позволяет оптимизировать их размеры для улучшения качества искры.

    No related posts.