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 varie tipologie trasmissioni meccaniche idrauliche

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el magutt

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MessaggioTitolo: varie tipologie trasmissioni meccaniche idrauliche   Dom Gen 26, 2014 7:26 pm

Convertitore di coppia
Il convertitore di coppia è un'evoluzione del giunto idraulico, un dispositivo idraulico utilizzato negli autoveicoli con cambio automatico per disaccoppiare il motore dal cambio e nei sistemi di propulsione marina per unire la potenza di due o più motori sullo stesso asse.
Nelle automobili la sua funzione principale è di permettere al motore di rimanere in moto quando il veicolo si ferma. La coppia trasferita dal convertitore è massima a regimi di rotazione medio-alti, mentre diminuisce notevolmente a bassi regimi. Quando il motore è al minimo e il veicolo sta per fermarsi, il dispositivo non trasferisce quasi più coppia, e realizza in pratica la separazione tra le parti, in modo che il motore non si arresti. In un veicolo a cambio manuale lo stesso compito è svolto dalla frizione, con l'intervento però del guidatore. Il convertitore di coppia è invece completamente automatico.
Il convertitore di coppia è costituito da una camera di forma toroidale costituito da tre elementi:
• Una pompa (o impulsore) centrifuga connessa all'albero motore, che conferisce al flusso di fluido in essa contenuta la spinta necessaria al movimento
• Una turbina, solidale alla parte condotta, raccoglie il flusso del fluido e ne riceve la spinta che trasmette al cambio
• lo statore o reattore (elemento assente nel giunto idraulico), montato su una ruota libera che gli impedisce di ruotare in senso opposto a quello della pompa, che serve a modificare la direzione del flusso di fluido proveniente dalla turbina prima che esso ritorni nell'impulsore. Questo terzo elemento permette al convertitore di avere, allo spunto, una coppia di uscita alla turbina superiore alla coppia di entrata all'impulsore.
Queste parti sono tutte provviste di palettature curve e affacciate tra loro, ma non in contatto, e la camera è riempita con un fluido (solitamente un oliopoco viscoso, o comunque un liquido con caratteristiche idonee alla protezione dei materiali dalla corrosione).
La pompa è essenzialmente una ruota dotata di palette disposte radialmente che ruotando spinge il fluido verso l'esterno per effetto della forza centrifuga. Il liquido acquista anche un momento angolare. La turbina è similmente costituita da una ruota a palette. Il liquido spostato verso l'esterno del dispositivo dalla pompa è costretto a rientrare verso il centro attraverso le pale della turbina, trascinandola in rotazione. Una volta ritornato al centro, il fluido è di nuovo espulso dalla turbina completando il ciclo.
Anche con la sezione turbina ferma, il movimento a spirale del fluido produce un momento torcente in uscita. La coppia uscente può anche essere superiore a quella di entrata, da cui il nome del dispositivo: una bassa coppia ad alta velocità angolare viene convertita in una coppia elevata a bassa velocità.
"Giunto idraulico", differisce dal "Convertitore di coppia" solo per l'assenza dello "statore"
Quando l'albero di ingresso ruota a bassa velocità, il dispositivo diventa poco efficiente (si dice che è in stallo), e solo una parte della coppia in entrata è presente in uscita. Questo comportamento permette di sostituire la frizione con il convertitore di coppia, ma con un'importante differenza. A motore spento infatti non viene trasferita alcuna coppia dalle ruote verso il motore, e viene a mancare l'effetto di blocco che normalmente si ha in un veicolo con cambio manuale e frizione. Per questo motivo nei veicoli con cambio automatico è prevista una apposita funzione diparcheggio che blocca meccanicamente la trasmissione.
Il convertitore di coppia, per sua stessa natura presenta uno slittamento, che provoca una perdita di energia sotto forma di calore disperso dal fluido. Per aumentare l'efficienza energetica, i moderni convertitori integrano un sistema a frizione che unisce meccanicamente pompa e turbina quando il computer di bordo rileva una velocità di crociera uniforme. Questo procedimento detto "lock up" ha la funzione inoltre, nel momento del rilascio del pedale acceleratore, di poter avere un'azione frenante da parte del motore come accade nelle trasmissioni manuali.
Questi dispositivi sono detti convertitori di coppia bloccabili (in inglese locking torque converter).
Le "trasmissioni idrauliche" si suddividono in "Idrostatiche" e "Idrodinamiche"
TRASMISSIONI IDRODINAMICHE: la trasmissione di potenza è basata principalmente sulla variazione di velocità del fluidoLe trasmissioni idrostatiche sono quelle che sfruttano la pressione del fluido (per esempio nel circuito pompa+motore quest'ultimo gira grazie alla pressione del fuido).
Le trasmissioni idrodinamiche sono quelle che sfruttano l'energia cinetica del fluido (ed anche la viscosità), come per esempio le frizioni dei cambi automatici.
Alcuni cambi continui utilizzano pompe a portata variabile e motori idraulici. Sono sistemi in grado di trasferire maggiore coppia ma più costosi nell'acquisto e nella manutenzione. Hanno però il vantaggio che i motori possono essere montati direttamente sui mozzi delle ruote, consentendo una maggiore flessibilità costruttiva ed eliminando le perdite di energie dovute agli alberi di trasmissione e al differenziale. Questo sistema è impiegato in macchine operatrici semoventi (soprattutto macchine agricole e movimento terra), ma anche in trattori da giardino.

Negli autoveicoli la trasmissione è l'insieme di organi che hanno lo scopo di trasferire la potenza generata dal motore alle ruote o più in generale dal motore all'elemento finale a cui viene collegata la trasmissione.
Più in generale nell'industria sono utilizzati sistemi meccanici di trasmissione per trasferire l'energia cinetica da un motore di qualunque tipo ad un elemento utilizzatore. Organi adatti a questo scopo sono alberi, cinghie e pulegge, catene e ruote dentate, serie di ingranaggi, leve e bielle.
Trasmissione meccanica
Nelle automobili e altri veicoli la trasmissione è solitamente di tipo meccanico, ed è costituita dai seguenti elementi:
• Frizione, permette di isolare temporaneamente l'albero di trasmissione dal volano del motore per effettuare il cambio di velocità;
• Cambio, è un sistema di ingranaggi con la funzione di cambiare il rapporto di trasmissione tra ruote e motore allo scopo di fare funzionare quest'ultimo a regimi di rotazione ottimali nonostante il variare della velocità del veicolo; il cambio, oltre che manuale, può essere automatico econtinuo;
• Giunti elastici, aggiungono una certa elasticità all'albero di trasmissioni per assorbire e livellare variazioni istantanee del momento torcente;
• Giunti cardanici permettono di deviare liberamente la direzione degli alberi di trasmissione;
• Albero di trasmissione, nei veicoli a trazione posteriore e motore anteriore trasferisce il moto dal cambio al differenziale oppure dall'uscita motore al gruppo cambio-differenziale posteriore (sistema Transaxle);
• Coppia conica,cambia il moto rotatorio da trasversale a longitudinale attraverso ingranaggi calettati elicoidalmente;
• Differenziale, distribuisce la rotazione tra le due ruote permettendo l'effettuazione delle curve;
• Semiassi, alberi che collegano il differenziale alle ruote;
Nelle motociclette si possono avere anche altri sistemi come:
• Ingranaggi, generalmente costituisce la trasmissione finale dei mezzi a due ruote con cambio a variatore o la trasmissione iniziale (albero motore e frizione) dei motocicli con cambio
• Catena di trasmissione, utilizzata sulla quasi totalità delle motociclette.
Questa serie di organi può differire in diversi punti. Nei veicoli con certi tipi di cambio automatico la frizione non esiste. Nei veicoli a quattro ruote motrici sono presenti due o tre differenziali.
• Cinghia dentata, utilizzata in alternativa alla catena
Nelle biciclette la trasmissione è effettuata da una catena che unisce la ruota dentata dei pedali con un pignone, connesso al mozzo della ruota posteriore attraverso un sistema detto scatto libero o ruota libera. Questo consente alla ruota di girare liberamente nel senso del moto senza trascinare i pedali. Il cambio di velocità può essere a deragliamento, in cui la catena viene spostata tra diversi ingranaggi affiancati con differente numero di denti, oppure epicicloidale, integrato nel mozzo. Un altro sistema di trasmissione è quello a scatto fisso, in cui il movimento dei pedali è sempre solidale a quello delle ruote, sia nel senso del moto che in quello opposto (è il caso delle bici da pista e più in generale delle bici a scatto fisso).
Nelle macchine da cantiere e di movimento terra, spesso viene adottato un sistema di trasmissione della potenza basato sulla pressione di un liquido incomprimibile, solitamente un apposito olio. Questa scelta è determinata dal fatto che queste macchine spesso hanno organi mossi da sistemi fluidodinamici, pale, scavatrici ecc e l'implementazione di motori idraulici sulle ruote è più semplice ed economico che non installare una trasmissione meccanica. Questa soluzione inoltre svincola la progettazione dalla posizione di assi ed ingranaggi, poiché il moto può essere trasmesso attraverso tubi flessibili.
In queste macchine il motore aziona esclusivamente una pompa che spinge il fluido a pressioni di centinaia di bar. Un sistema di valvole manovrate dalle leve dell'operatore inviano il fluido ai cilindri idraulici che generano moto lineare ed ai motori idraulici che producono rotazione. La rotazione può essere applicata alle ruote oppure usata per esempio per fare girare la macchina operatrice sulla base. La trasmissione fluidodinamica elimina la necessità di cambio e differenziale. La velocità del veicolo viene infatti determinata dal flusso di olio ai motori.
In alcuni casi vengono collegati allo stesso organo due motori idraulici. Attraverso un sistema di valvole è possibile decidere di fare scorrere il fluido in serie nei due motori oppure in parallelo. Il primo caso permette una velocità maggiore, mentre nel secondo la velocità è dimezzata ma il momento torcente risulta doppio.
[Il cambio o cambio di velocità è un componente meccanico che ha la funzione di modificare la caratteristica della potenza in uscita da un motore, similmente ad un riduttore, ma permettendo di selezionare di volta in volta un rapporto di trasmissione differente, dalla gamma di cui il cambio è dotato. Il cambio è una macchina trasformatrice, caratterizzata da una certa gamma di rapporti e da un valore di efficienza, non unitaria, per ciascuno di essi. Può essere azionato in modo manuale od automatico. Generalmente per cambio ci si riferisce alla tipologia a scatola di ingranaggi, normali od epicicloidali, comune sugli automezzi, se una variazione continua dello stesso e per questo tali sistemi vengono denominati "variatori meccanici di velocità" o "cambi continui".

In ambito dei trasporti su strada, il cambio è fondamentale anche perché permette di variare il rapporto tra il regime motore e la velocità del veicolo, al fine di ottenere una coppia motrice appropriata alle ruote, il motore infatti presenta regimi di rotazione ottimali diversi a seconda che occorra privilegiare il rendimento chilometrico (generalmente a velocità costante), la coppia e potenza (per la velocità massima, la ripresa, accelerazione, salite etc..) o regime di sottocoppia (per i fondi innevati o a bassa aderenza).
In generale il cambio agisce come riduttore di velocità, anche se talvolta per le marce più alte (in particolar modo nei mezzi più potenti e che raggiungono alte velocità) dei cambi possono avere rapporti di trasmissione unitari o leggermente sopra l'unità; In taluni veicoli l'ultima marcia è del tipo a "riposo", studiata per l'uso ottimale in autostrada.
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