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Couplage fluidique

Le couplage hydraulique, également connu sous le nom de couplage hydraulique, est un dispositif de transmission hydraulique utilisé pour connecter une source d'alimentation (généralement un moteur ou un moteur) à une machine de travail et transmettre le couple par le changement de quantité de mouvement du liquide.

Le couplage hydraulique est un dispositif de transmission hydraulique qui utilise l'énergie cinétique du liquide pour transférer de l'énergie. Il utilise de l'huile liquide comme milieu de travail et convertit l'énergie mécanique et l'énergie cinétique du liquide l'une à l'autre à travers la roue de pompe et la turbine, reliant ainsi le moteur principal et les machines de travail Réaliser la transmission de puissance. Selon ses caractéristiques d'application, les accouplements hydrauliques peuvent être divisés en trois types de base, à savoir le type ordinaire, le type à limitation de couple, le type à régulation de vitesse et deux types dérivés: la transmission à couplage hydraulique et le réducteur hydraulique.

principe de fonctionnement:
Le couplage hydraulique est un couplage non rigide avec un liquide comme fluide de travail. La roue de pompe et la turbine du couplage hydraulique forment une chambre de travail fermée qui permet au liquide de circuler. La roue de pompe est installée sur l'arbre d'entrée et la turbine est installée sur l'arbre de sortie. Les deux roues sont des anneaux semi-circulaires avec de nombreuses lames disposées dans le sens radial. Ils sont disposés de manière opposée et ne se touchent pas. Il y a un espace de 3 mm à 4 mm entre eux et ils forment une roue de travail annulaire. La roue motrice s'appelle la roue de pompe, la roue motrice s'appelle la turbine, et la roue de pompe et la turbine s'appellent la roue de travail. Une fois la roue de pompe et la turbine assemblées, une cavité annulaire est formée, qui est remplie d'huile de travail.
La roue de pompe est généralement entraînée par un moteur à combustion interne ou un moteur pour tourner, et les pales entraînent l'huile. Sous l'action de la force centrifuge, l'huile est projetée au bord de la roue de pompe. Étant donné que le rayon de la roue de pompe et de la turbine est égal, lorsque la vitesse de la roue de pompe est supérieure à la vitesse de la turbine À ce moment, la pression hydraulique au bord extérieur des aubes de la turbine est supérieure à la pression hydraulique à l'extérieur. bord des aubes de turbine. En raison de la différence de pression, le liquide heurte les aubes de turbine. Tournez dans le même sens. Une fois que l'énergie cinétique de l'huile a chuté, elle retourne vers la roue de pompe depuis le bord des aubes de la turbine, formant une boucle de circulation, et son trajet d'écoulement est comme une spirale annulaire connectée bout à bout. Le couplage hydraulique repose sur l'interaction du liquide avec les aubes de la roue de pompe et de la turbine pour produire le changement de moment d'impulsion pour transmettre le couple. En ignorant la perte due au vent et les autres pertes mécaniques lorsque la roue tourne, son couple de sortie (turbine) est égal au couple d'entrée (roue de pompe).

classification:
Selon différentes utilisations, les accouplements hydrauliques sont divisés en accouplements hydrauliques ordinaires, accouplements hydrauliques limiteurs de couple et accouplements hydrauliques régulateurs de vitesse. Parmi eux, le coupleur hydraulique à limitation de couple est principalement utilisé pour la protection au démarrage du motoréducteur et la protection contre les chocs, la compensation de position et la mise en mémoire tampon d'énergie pendant le fonctionnement; le coupleur hydraulique de régulation de vitesse est principalement utilisé pour ajuster le rapport de vitesse d'entrée et de sortie, et d'autres fonctions.Il est fondamentalement le même que le couplage hydraulique à limitation de couple.
Selon le nombre de cavités de travail, le coupleur hydraulique est divisé en coupleur hydraulique à cavité de travail simple, coupleur hydraulique à double cavité de travail et coupleur hydraulique à cavité de travail multiple. Selon les différentes pales, les accouplements hydrauliques sont divisés en accouplements hydrauliques à pales radiales, raccords hydrauliques à pales inclinées et raccords hydrauliques à pales rotatives.

1. Coupleur hydraulique ordinaire
Le coupleur hydraulique ordinaire est le type le plus simple de coupleur hydraulique, il est composé d'une roue de pompe, d'une turbine, d'une poulie de coque et d'autres composants principaux. Sa cavité de travail a un grand volume et un rendement élevé (l'efficacité maximale atteint 0.96 ～ 0.98), et son couple de transmission peut atteindre 6 à 7 fois le couple nominal. Cependant, en raison du coefficient de surcharge élevé et des performances médiocres de la protection contre les surcharges, il est généralement utilisé pour isoler les vibrations, ralentir le choc de démarrage ou comme embrayage.
2. Accouplement hydraulique à limitation de moment
Les coupleurs hydrauliques à limitation de couple courants ont trois structures de base: le type de décharge de pression statique, le type de décharge de pression dynamique et le type de décharge composé. Les deux premiers sont largement utilisés dans les machines de construction.
(1) Accouplement hydraulique de type décharge de pression statique
La figure ci-dessous est le schéma de structure du couplage de fluide de décharge de pression statique. Afin de réduire le coefficient de surcharge du couplage hydraulique et d'améliorer les performances de protection contre les surcharges, il a un coefficient de couple et une efficacité plus élevés lorsque le rapport de transmission est élevé. Par conséquent, la structure est différente du couplage fluidique ordinaire. Sa principale caractéristique est la disposition symétrique des roues de pompe et des turbines, ainsi que des chicanes et des chambres auxiliaires latérales. Le déflecteur est installé à la sortie de la turbine, et joue un rôle de diversion et d'étranglement. Ce couplage hydraulique fonctionne dans des conditions partiellement remplies. Avec ce type d'accouplement hydraulique, lorsque le rapport de transmission est élevé, la cavité auxiliaire latérale a très peu d'huile, de sorte que le couple de transmission est important; et lorsque le rapport de transmission est faible, la cavité auxiliaire latérale a plus d'huile, ce qui rend la courbe caractéristique relativement plate et peut être comparée. Répondez bien aux exigences des machines de travail. Mais il convient de souligner que, comme la cavité auxiliaire du côté entrée et sortie du liquide suit le changement de charge et que la vitesse de réaction est lente, elle ne convient pas aux machines de travail avec des changements de charge soudains et des démarrages et des freinages fréquents. Parce que ce type de couplage hydraulique est principalement utilisé dans la transmission de véhicules, il est également appelé couplage hydraulique de traction.
(2) Accouplement hydraulique de type à décharge dynamique
L'accouplement hydraulique de type à décharge dynamique de pression peut surmonter les inconvénients de l'accouplement hydraulique de type à décharge de pression statique qu'il est difficile de jouer une fonction de protection contre les surcharges en cas de surcharge soudaine. Le manchon d'arbre d'entrée est relié à la roue de pompe par l'accouplement élastique et la coquille de cavité auxiliaire arrière. La chemise d'arbre de sortie de turbine est reliée au réducteur ou à la machine de travail, et le bouchon fusible joue un rôle de protection contre la surchauffe. Le coupleur hydraulique a une cavité auxiliaire avant et une cavité auxiliaire arrière. La cavité auxiliaire avant est une cavité sans aube au centre de la roue de pompe et de la turbine; la cavité auxiliaire arrière est composée de la paroi extérieure de la roue de pompe et de la coque de la cavité auxiliaire arrière. Les chambres auxiliaires avant et arrière sont reliées par de petits trous, la chambre auxiliaire arrière a de petits trous reliés à la roue de pompe, et les chambres auxiliaires avant et arrière tournent avec la roue de pompe.
Une autre fonction de la cavité auxiliaire arrière est la "charge étendue", qui peut améliorer la capacité de démarrage. Lorsque le moteur démarre (la turbine n'a pas encore tourné), le liquide dans la cavité de travail présente une grande circulation, de sorte que le liquide remplit la cavité auxiliaire avant puis passe à travers le petit trou f pénètre dans la cavité auxiliaire arrière. Comme la chambre de travail est remplie de peu de liquide et que le couple est très faible, le moteur peut être démarré à faible charge. À mesure que le régime du moteur (c'est-à-dire la vitesse de la roue de pompe) augmente, le liquide dans la cavité auxiliaire arrière pénètre dans la cavité de travail le long du petit trou en raison de l'augmentation de la pression de la bague d'huile formée et du volume de remplissage de la cavité de travail augmentera. Extension ". En raison de l'action de remplissage retardée, le couple de la turbine augmente. Une fois que le couple atteint le couple de démarrage, la turbine commence à tourner.

3. Accouplement hydraulique à régulation de vitesse
Le coupleur hydraulique à vitesse variable est principalement composé d'une roue de pompe, d'une turbine, d'une chambre de tube de pelle, etc., comme indiqué dans la figure ci-dessous. Lorsque l'arbre d'entraînement entraîne la rotation de la roue de pompe, sous l'action combinée des aubes et de la cavité dans la roue de pompe, l'huile de travail gagnera de l'énergie et sera envoyée à la circonférence extérieure de la roue de pompe sous l'action de la force centrifuge inertielle pour former un flux d'huile à grande vitesse. L'écoulement d'huile à grande vitesse sur le côté de la circonférence extérieure de la roue est combiné avec la vitesse relative radiale et la vitesse circonférentielle de la sortie de la roue de pompe, et se précipite dans le canal d'écoulement radial d'entrée de la turbine, et fait passer le moment d'écoulement d'huile le long le canal d'écoulement radial de la turbine. Le changement pousse la turbine à tourner, et l'huile s'écoule vers la sortie de la turbine à sa vitesse relative radiale et la vitesse circonférentielle à la sortie de la turbine pour former une vitesse combinée, s'écoule dans le canal d'écoulement radial de la roue de pompe, et regagne de l'énergie dans la roue de la pompe. Ces répétitions répétées forment un cercle d'écoulement circulant d'huile de travail dans la roue de pompe et la turbine. On peut voir que la roue de pompe convertit le travail mécanique d'entrée en énergie cinétique d'huile, et la turbine convertit l'énergie cinétique d'huile en travail mécanique de sortie, réalisant ainsi la transmission de puissance.

Avantages et inconvénients:
avantage:
(1) Il a la fonction de transmission flexible et d'adaptation automatique.
(2) Il a pour fonctions de réduire les chocs et d'isoler les vibrations de torsion.
(3) Il a pour fonction d'améliorer la capacité de démarrage de la machine électrique et de la faire démarrer avec ou sans charge.
(4) Il a une fonction de protection contre les surcharges pour protéger le moteur et la machine de travail contre les dommages lorsque la charge externe est surchargée.
(5) Il a pour fonctions de coordonner le démarrage séquentiel de plusieurs moteurs de puissance, d'équilibrer la charge et de mettre en parallèle en douceur.
(6) Avec fonction de freinage et de décélération flexibles (se réfère au ralentisseur hydraulique et à l'accouplement hydraulique d'amortissement à rotor bloqué).
(7) Avec la fonction de retarder le démarrage lent de la machine de travail, il peut démarrer la grande machine à inertie en douceur.
(8) Il a une forte adaptabilité à l'environnement et peut fonctionner dans des environnements froids, humides, poussiéreux et antidéflagrants.
(9) Des moteurs à cage bon marché peuvent être utilisés pour remplacer des moteurs d'enroulement coûteux.
(10) Pas de pollution de l'environnement.
(11) La puissance d'émission est proportionnelle au carré de la vitesse d'entrée. Lorsque la vitesse d'entrée est élevée, la capacité énergétique est importante et les performances de coût sont élevées.
(12) Avec la fonction de régulation de vitesse en continu, le coupleur hydraulique de régulation de vitesse peut changer le couple de sortie et la vitesse de sortie en ajustant la quantité de liquide de remplissage de la chambre de travail pendant le fonctionnement à condition que la vitesse d'entrée soit inchangée.
(13) Avec la fonction d'embrayage, les accouplements hydrauliques à régulation de vitesse et à embrayage peuvent démarrer ou freiner la machine de travail sans arrêter le moteur.
(14) Il a pour fonction d'étendre la plage de fonctionnement stable de la machine de puissance.
(15) Il a l'effet d'économie d'énergie, qui peut réduire le courant de démarrage et la durée du moteur, réduire l'impact sur le réseau, réduire la capacité installée du moteur et la grande inertie est difficile à démarrer. Le coupleur hydraulique limiteur de couple et la régulation de vitesse d'application mécanique centrifuge L'effet d'économie d'énergie du couplage hydraulique est remarquable.
(16) Il n'y a pas de friction mécanique directe sauf pour les roulements et les joints d'huile, avec un faible taux de défaillance et une longue durée de vie.
(17) Structure simple, opération et maintenance faciles, pas besoin de technologie particulièrement compliquée et faible coût de maintenance.
(18) Rapport performance / prix élevé, prix bas, investissement initial faible et période de récupération courte.

　　　　
Désavantages:
(1) Il y a toujours un taux de glissement et une perte de puissance de glissement. L'efficacité nominale de l'accouplement hydraulique limiteur de couple est approximativement égale à 0.96, et l'efficacité de fonctionnement relative du couplage hydraulique régulateur de vitesse et de l'adaptation des machines centrifuges est comprise entre 0.85 et 0.97.
(2) La vitesse de sortie est toujours inférieure à la vitesse d'entrée et la vitesse de sortie ne peut pas être aussi précise que la transmission à engrenages.
(3) L'accouplement hydraulique à régulation de vitesse nécessite un système de refroidissement supplémentaire, ce qui augmente les coûts d'investissement et d'exploitation.
(4) Il occupe une grande surface et nécessite un certain espace entre la machine de puissance et la machine de travail.
(5) La plage de contrôle de vitesse est relativement étroite, la plage de contrôle de vitesse correspondant aux machines centrifuges est de 1 ~ 1/5, et la plage de contrôle de vitesse correspondant aux machines à couple constant est de 1 ~ 1/3.
(6) Aucune fonction de conversion de couple.
(7) La capacité à transmettre la puissance est proportionnelle au carré de sa vitesse d'entrée. Lorsque la vitesse d'entrée est trop faible, les spécifications du coupleur augmentent et le rapport performances-prix diminue.

Les domaines d'application:
fournisseur
Le couplage hydraulique a été utilisé dans les premières transmissions semi-automatiques et les transmissions automatiques des automobiles. La roue de pompe de l'accouplement hydraulique est reliée au volant d'inertie du moteur et la puissance est transmise par le vilebrequin du moteur. Dans certains cas, le coupleur fait strictement partie du volant. Dans ce cas, le couplage hydrodynamique est également appelé volant hydrodynamique. La turbine est reliée à l'arbre d'entrée de la transmission. Le liquide circule entre la roue de pompe et la turbine, de sorte que le couple est transmis du moteur à la transmission, entraînant le véhicule vers l'avant. À cet égard, le rôle de l'accouplement hydraulique est très similaire à l'embrayage mécanique dans une transmission manuelle. Le coupleur hydraulique ne pouvant pas modifier le couple, il a été remplacé par un convertisseur de couple hydraulique.
Industrie lourde
Il peut être utilisé dans les équipements métallurgiques, les machines minières, les équipements électriques, l'industrie chimique et diverses machines d'ingénierie.

Caractéristiques :
Le couplage hydraulique est un dispositif de transmission flexible. Comparé au dispositif de transmission mécanique ordinaire, il possède de nombreuses caractéristiques uniques: il peut éliminer les chocs et les vibrations; la vitesse de sortie est inférieure à la vitesse d'entrée, et la différence de vitesse entre les deux arbres augmente avec l'augmentation de la charge; les performances de protection contre les surcharges et les performances de démarrage sont bonnes, l'arbre d'entrée peut toujours tourner lorsque la charge est trop importante et ne causera pas de dommages à la machine motrice; lorsque la charge est réduite, la vitesse de l'arbre de sortie augmente jusqu'à ce qu'elle soit proche de la vitesse de l'arbre d'entrée, de sorte que le couple de transmission tend vers zéro. L'efficacité de transmission de l'accouplement hydraulique est égale au rapport entre la vitesse de l'arbre de sortie et la vitesse de l'arbre d'entrée. En général, le rendement élevé peut être obtenu lorsque le rapport de vitesse de rotation de la condition de fonctionnement normal du couplage hydraulique est supérieur à 0.95. Les caractéristiques du couplage hydraulique sont différentes en raison des différentes formes de la chambre de travail, de la roue de pompe et de la turbine. Il repose généralement sur la coque pour dissiper la chaleur naturellement et ne nécessite pas de système d'alimentation en huile pour le refroidissement externe. Si l'huile de l'accouplement hydraulique est vidangée, l'accouplement est dans un état débrayé et peut agir comme un embrayage. Cependant, le couplage hydraulique présente également des inconvénients tels qu'un faible rendement et une plage de rendement étroite.