w pojazdach samochodowych (4)
Układy te są stosowane głównie w:
- Silnikach wysokoprężnych.
- Silnikach benzynowych z bezpośrednim wtryskiem.
- Silnikach dwurzędowych widlastych z odcięciem zespołu cylindrów.
- Układach ze zredukowaną prędkością jałową.
- Pojazdach z automatyczną skrzynią biegów i dużymi obciążeniami podczas zmiany biegu.
- Zastosowaniach, w których są większe wymagania dotyczące hałasu dla biegu jałowego (zastosowanie dwumasowego koła zamachowego).
- Alternatorach o dużym momencie bezwładności.
Charakterystyka techniczna i zasada działania
Sprzęgiełka alternatora
- Są to elementy składające się z:
- masywnego pierścienia z profilem wielorowkowym;
- sprzęgła jednokierunkowego typu tulejowego, z dwoma łożyskami działającymi promieniowo;
- pierścienia wewnętrznego z otworem środkującym, w który wchodzi końcówka wału przekładni oraz profilem wielorowkowym przekazującym moment dokręcający podczas montażu;
- uszczelek po stronie alternatora i przedniej stronie silnika;
- osłony od przodu.
- Izolują alternator zamontowany na silniku spalinowym od drgań skrętnych wału korbowego, zmniejszając wpływ masy alternatora na napęd paskowy.
- W ten sposób alternator jest napędzany tylko podczas fazy przyspieszania w nieregularnym ruchu wału korbowego.
- Nie mają częstotliwości własnej, w odróżnieniu od kół pasowych z elementami sprężynowymi lub elastomerowymi pomiędzy pierścieniem wewnętrznym i zewnętrznym
- Zwiększona trwałość paska dzięki:
- tłumieniu drgań paska;
- zmniejszeniu obciążeń napędu paskowego.
- Zmniejszenie obciążenia i wychylenia napinacza:
- Zwiększenie trwałości napinacza.
- Redukcja hałasu na biegu jałowym i podczas włączania/wyłączania silnika
- Zapobieganie świstom (poślizgowi) paska podczas zmiany biegu pod pełnym obciążeniem.
- W odróżnieniu od sztywnych kół pasowych, nie ma ryzyka samoodkręcenia z wału alternatora (samoblokujące).
- Mają modułową budowę (standardowy zespół wysprzęglający). Pozwala to na szybkie i ekonomiczne dostosowywanie do potrzeb klientów.
Nierównomierności obrotów wału korbowego
Okresowe procesy spalania w tłokowym silniku spalinowym powodują znaczącą nieregularność obrotów wału korbowego, przekazywaną przez napęd pasowy na urządzenia pomocnicze silnika. Nieregularności są wynikiem suwów sprężania i pracy w silniku. Na zdjęciu powyżej suw pracy (1) powoduje przyspieszanie wału korbowego, podczas gdy suwy sprężania i wydechu (2) powodują jego zwalnianie. W silniku czterocylindrowym częstotliwość nieregularności obrotów odpowiada amplitudom składowych częstotliwości drugiego rzędu, tj. dwóm procesom zapłonu na obrót. Stąd, na przykład, prędkość silnika wysokoprężnego o nieregularności obrotowej wynoszącej 40% i średniej prędkości silnika wynoszącej 800 obr./min waha się pomiędzy 640 obr./min i 960 obr./min przy częstotliwości 26,7 Hz. W zależności od koncepcji napędu urządzeń pomocniczych, jak również poziomu obciążenia silnika i urządzeń pomocniczych z przodu silnika, przyspieszanie i zwalnianie mas może powodować niepożądane reakcje w układzie napędu pasowego. Reakcje te obejmują, na przykład, nadmierny hałas, duże siły na napinaczu i pasku, zwiększone drgania paska oraz przedwczesne jego zużycie.
Wysprzęglanie alternatora
Każde z urządzeń pomocniczych z przodu silnika oddziałuje w różny sposób na ogólne zachowanie napędu pasowego. Alternator, zaprojektowany tak, aby mieć największy moment bezwładności, jak również największe przełożenie (i = 2,5 … 3,2), w największym stopniu wpływa na napęd urządzeń pomocniczych. Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną dodatkowo pociąga za sobą stosowanie coraz silniejszych alternatorów, mających generalnie większy moment bezwładności, a przez to większy wpływ na napęd pasowy. Aby oddzielić alternator od nieregularności obrotów wału korbowego, firma INA opracowała sprzęgiełko alternatora, które jest montowane na wale alternatora i zintegrowane z napędem pasowym. Sprzęgiełka alternatora są produkowane masowo od roku 1995, co potwierdza bogate doświadczenie firmy w produkcji masowej.
Zasada działania
Efekt wysprzęglania wynika z energii kinetycznej wirnika alternatora wyprzedzającego koło pasowe zwalniane przez pasek i występuje zazwyczaj przy prędkościach obrotowych silnika poniżej 2000 obr./min. Zależy on w dużym stopniu od koncepcji napędu, amplitudy nieregularności obrotów wału korbowego, elastyczności paska, obciążenia elektrycznego alternatora i jego momentu bezwładności. W rezultacie, alternator jest napędzany jedynie podczas ruchu przyspieszającego przy nieregularnych obrotach wału korbowego. Podczas zmiany biegów wał alternatora jest także odłączany od zmniejszających się obrotów silnika. Zapobiega to niepożądanym hałasom spowodowanym poślizgiem paska. Pobór mocy powoduje zwalnianie alternatora. W rezultacie, różnica prędkości pomiędzy wałkiem alternatora i kołem pasowym ulega niewielkiemu zmniejszeniu w miarę wzrostu obciążenia alternatora. Nie wpływa to jednakże niekorzystnie na efekt optymalizujący osiągany dzięki sprzęgiełku alternatora.
Pomiary w silniku spalinowym
Pomiary sił dynamicznych występujących w napędzie urządzeń pomocniczych ujawniają przewagę sprzęgiełka alternatora nad stałym kołem pasowym. Pomiarów dokonano dla określenia siły napięcia paska na rolce prowadzącej oraz ruchu rolki napinającej. W zależności od kolejności zapłonu, siła napięcia paska zmienia się od wartości górnej do dolnej. Wyniki pokazują, że dzięki sprzęgiełku alternatora maksymalne obciążenia można zmniejszyć z 1300 Nm do 800 Nm. Ponadto, obciążenia minimalne zostały nieco zwiększone, co z kolei zapobiega poślizgowi paska. Amplituda drgań napinacza paska została zmniejszona z 8 mm do 2 mm. W rezultacie, obciążenie na pasku zostało znacząco zmniejszone, co z kolei bardzo zwiększyło trwałość paska. Zmniejszenie obciążenia i zużycia zwiększyło także okres eksploatacji paska.
Na podstawie „Układy napędu pasowego. Informator techniczny”.
Sprzęgiełko alternatora
Suwy sprężania i pracy w silnikach spalinowych wiążą się z przyspieszaniem i zwalnianiem wału korbowego. Wynikające z tego nierównomierności obrotów wału korbowego są przekazywane na urządzenia pomocnicze silnika poprzez napęd pasowy i powodują nieustanne przyspieszanie i zwalnianie mas rotujących napędu urządzeń pomocniczych. Wpływa to negatywnie na napęd urządzeń pomocniczych, np. powodując niepożądany hałas, duże siły na napinaczu i pasku, nadmierne drgania paska oraz jego przedwczesne zużycie. Każde z urządzeń pomocniczych z przodu silnika ma inny wpływ na ogólne zachowanie układu pasowego. Element o największym momencie bezwładności, alternator, ma największy wpływ na napęd urządzeń pomocniczych. Aby izolować alternator od drgań skrętnych wału korbowego, firma INA opracowała sprzęgiełko alternatora. Jest ono integralną częścią napędu pasowego montowaną na wałku alternatora.
Układy te są stosowane głównie w:
- Silnikach wysokoprężnych.
- Silnikach benzynowych z bezpośrednim wtryskiem.
- Silnikach dwurzędowych widlastych z odcięciem zespołu cylindrów.
- Układach ze zredukowaną prędkością jałową.
- Pojazdach z automatyczną skrzynią biegów i dużymi obciążeniami podczas zmiany biegu.
- Zastosowaniach, w których są większe wymagania dotyczące hałasu dla biegu jałowego (zastosowanie dwumasowego koła zamachowego).
- Alternatorach o dużym momencie bezwładności.
Charakterystyka techniczna i zasada działania
Sprzęgiełka alternatora
- Są to elementy składające się z:
- masywnego pierścienia z profilem wielorowkowym;
- sprzęgła jednokierunkowego typu tulejowego, z dwoma łożyskami działającymi promieniowo;
- pierścienia wewnętrznego z otworem środkującym, w który wchodzi końcówka wału przekładni oraz profilem wielorowkowym przekazującym moment dokręcający podczas montażu;
- uszczelek po stronie alternatora i przedniej stronie silnika;
- osłony od przodu.
- Izolują alternator zamontowany na silniku spalinowym od drgań skrętnych wału korbowego, zmniejszając wpływ masy alternatora na napęd paskowy.
- W ten sposób alternator jest napędzany tylko podczas fazy przyspieszania w nieregularnym ruchu wału korbowego.
- Nie mają częstotliwości własnej, w odróżnieniu od kół pasowych z elementami sprężynowymi lub elastomerowymi pomiędzy pierścieniem wewnętrznym i zewnętrznym
- Zwiększona trwałość paska dzięki:
- tłumieniu drgań paska;
- zmniejszeniu obciążeń napędu paskowego.
- Zmniejszenie obciążenia i wychylenia napinacza:
- Zwiększenie trwałości napinacza.
- Redukcja hałasu na biegu jałowym i podczas włączania/wyłączania silnika
- Zapobieganie świstom (poślizgowi) paska podczas zmiany biegu pod pełnym obciążeniem.
- W odróżnieniu od sztywnych kół pasowych, nie ma ryzyka samoodkręcenia z wału alternatora (samoblokujące).
- Mają modułową budowę (standardowy zespół wysprzęglający). Pozwala to na szybkie i ekonomiczne dostosowywanie do potrzeb klientów.
Nierównomierności obrotów wału korbowego
Okresowe procesy spalania w tłokowym silniku spalinowym powodują znaczącą nieregularność obrotów wału korbowego, przekazywaną przez napęd pasowy na urządzenia pomocnicze silnika. Nieregularności są wynikiem suwów sprężania i pracy w silniku. Na zdjęciu powyżej suw pracy (1) powoduje przyspieszanie wału korbowego, podczas gdy suwy sprężania i wydechu (2) powodują jego zwalnianie. W silniku czterocylindrowym częstotliwość nieregularności obrotów odpowiada amplitudom składowych częstotliwości drugiego rzędu, tj. dwóm procesom zapłonu na obrót. Stąd, na przykład, prędkość silnika wysokoprężnego o nieregularności obrotowej wynoszącej 40% i średniej prędkości silnika wynoszącej 800 obr./min waha się pomiędzy 640 obr./min i 960 obr./min przy częstotliwości 26,7 Hz. W zależności od koncepcji napędu urządzeń pomocniczych, jak również poziomu obciążenia silnika i urządzeń pomocniczych z przodu silnika, przyspieszanie i zwalnianie mas może powodować niepożądane reakcje w układzie napędu pasowego. Reakcje te obejmują, na przykład, nadmierny hałas, duże siły na napinaczu i pasku, zwiększone drgania paska oraz przedwczesne jego zużycie.
Wysprzęglanie alternatora
Każde z urządzeń pomocniczych z przodu silnika oddziałuje w różny sposób na ogólne zachowanie napędu pasowego. Alternator, zaprojektowany tak, aby mieć największy moment bezwładności, jak również największe przełożenie (i = 2,5 … 3,2), w największym stopniu wpływa na napęd urządzeń pomocniczych. Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną dodatkowo pociąga za sobą stosowanie coraz silniejszych alternatorów, mających generalnie większy moment bezwładności, a przez to większy wpływ na napęd pasowy. Aby oddzielić alternator od nieregularności obrotów wału korbowego, firma INA opracowała sprzęgiełko alternatora, które jest montowane na wale alternatora i zintegrowane z napędem pasowym. Sprzęgiełka alternatora są produkowane masowo od roku 1995, co potwierdza bogate doświadczenie firmy w produkcji masowej.
Zasada działania
Efekt wysprzęglania wynika z energii kinetycznej wirnika alternatora wyprzedzającego koło pasowe zwalniane przez pasek i występuje zazwyczaj przy prędkościach obrotowych silnika poniżej 2000 obr./min. Zależy on w dużym stopniu od koncepcji napędu, amplitudy nieregularności obrotów wału korbowego, elastyczności paska, obciążenia elektrycznego alternatora i jego momentu bezwładności. W rezultacie, alternator jest napędzany jedynie podczas ruchu przyspieszającego przy nieregularnych obrotach wału korbowego. Podczas zmiany biegów wał alternatora jest także odłączany od zmniejszających się obrotów silnika. Zapobiega to niepożądanym hałasom spowodowanym poślizgiem paska. Pobór mocy powoduje zwalnianie alternatora. W rezultacie, różnica prędkości pomiędzy wałkiem alternatora i kołem pasowym ulega niewielkiemu zmniejszeniu w miarę wzrostu obciążenia alternatora. Nie wpływa to jednakże niekorzystnie na efekt optymalizujący osiągany dzięki sprzęgiełku alternatora.
Pomiary w silniku spalinowym
Pomiary sił dynamicznych występujących w napędzie urządzeń pomocniczych ujawniają przewagę sprzęgiełka alternatora nad stałym kołem pasowym. Pomiarów dokonano dla określenia siły napięcia paska na rolce prowadzącej oraz ruchu rolki napinającej. W zależności od kolejności zapłonu, siła napięcia paska zmienia się od wartości górnej do dolnej. Wyniki pokazują, że dzięki sprzęgiełku alternatora maksymalne obciążenia można zmniejszyć z 1300 Nm do 800 Nm. Ponadto, obciążenia minimalne zostały nieco zwiększone, co z kolei zapobiega poślizgowi paska. Amplituda drgań napinacza paska została zmniejszona z 8 mm do 2 mm. W rezultacie, obciążenie na pasku zostało znacząco zmniejszone, co z kolei bardzo zwiększyło trwałość paska. Zmniejszenie obciążenia i zużycia zwiększyło także okres eksploatacji paska.
Na podstawie „Układy napędu pasowego. Informator techniczny”.
Komentarze (0)