A pneumatikus rásegítésű tengelykapcsoló működési elve és alkalmazása
A tengelykapcsoló az autó azon alkatrésze, ami a motor és a sebességváltó között helyezkedik el, legfontosabb feladata, hogy a motor által előállított energiát megfelelő mértékben továbbítsa a sebességváltók felé. A motor és a hajtómű között létesít súrlódás révén, a sebességfokozatok kapcsolását lehetővé tevő, oldható nyomaték átviteli kapcsolatot. A tengelykapcsoló teszi lehetővé, hogy a belsőégésű motor alapjárati fordulatszámon működjön, miközben a gépkocsi áll.
A gépkocsi indulásakor és azután a sebességfokozatok váltásánál pontos és mérsékelt sebességű tengelykapcsoló működtetés szükséges. A komfort igények növekedése miatt a tengelykapcsoló működtetését a konstruktőrök igyekeznek minél kisebb erőszükséglettel megvalósítani, illetve automatizálni. Az egyre nagyobb forgalomsűrűség, a dráguló hajtóanyagok, a környezetkímélőbb közlekedés, a komfortosabb autózás igénye miatt egyre nagyobb a jelentősége annak, hogy automatizálják a hajtáslánc elemeit. Ennek egyik példája a kézi kapcsolású sebességváltók automatizálása (ASG), amely önműködő tengelykapcsolót igényel.
Mi is az a pneumatikus tengelykapcsoló?
A pneumatikus tengelykapcsoló egy mechanikus eszköz, amely a mechanikai rendszer két forgó alkatrésze közötti sebességváltó csatlakoztatására és leválasztására szolgál. Pontos sebességváltó vezérlést ér el a légnyomás segítségével az átviteli kapcsolat állapotának szabályozására. A levegő-tengelykapcsoló elektromágneses csatolásnak is nevezhető, amely az elektromágneses energia hatását használja az aktív oldalról a passzív oldalra történő nyomaték továbbítására, ezzel kiegészítve a mechanikus mechanizmus összeköttetését és megvalósítva az átviteli rendszer funkció-átvitelét.
A pneumatikus tengelykapcsoló az automatikus vezérlés egyik fő működtetője, és a hajtáslánc vezérléséhez használható az első mozgató megszakítása nélkül. Például az automatikus indítás, leállítás, fékezés, fordított, váltás, pozícionálás és kapcsolás a szerszámgép orsójának adagolórendszerében. A pneumatikus tengelykapcsolót széles körben használják kis méretének, kompakt szerkezetének, érzékeny működésének, alacsony energiafogyasztásának és könnyű kezelhetőségének köszönhetően.
A modern szerszámgép szerkezetének javítása és a szerszámgép teljesítményének javítása a nagysebességű és hatékony automatizálás érdekében, a pneumatikus tengelykapcsoló racionális használata nagy gyakorlati jelentőséggel bír. Jelenleg a pneumatikus tengelykapcsolót széles körben használják az automata szerszámgyártás területén, valamint csomagológépekben, nyomdagépekben, textilgépekben, tekercselő gépekben és más gyártási területeken.
Pneumatikus megoldások automatizáláshoz
A pneumatikus tengelykapcsoló alapvető működési elve
A pneumatikus tengelykapcsoló működése a sűrített levegő erejét hasznosítja a mechanikai kapcsolat létesítésére vagy megszüntetésére.
Fő alkatrészek
- Tengelykapcsoló lemez (súrlódó lemez): A súrlódó felület a meghajtó és a hajtott részek között.
- Pneumatikus vezérlőrendszer: Ez a kulcsfontosságú alkatrész, amely vezérli a pneumatikus tengelykapcsoló csatlakoztatását és leválasztását. A légnyomás változásának szabályozásával elérhető a tengelykapcsoló lemezek érintkezése és szétválása.
Csatlakoztatott állapot (zárt tengelykapcsoló)
Amikor a pneumatikus tengelykapcsoló csatlakoztatott állapotban van, a levegőnyomás hat a tengelykapcsoló lemezeire, és szorosan egymáshoz nyomja őket. Ez azt eredményezi, hogy a meghajtó alkatrész forgási nyomatéka a tengelykapcsoló lemezen keresztül a meghajtott alkatrészre továbbítódik, amitől az elkezd forogni.
Lekapcsolt állapot (nyitott tengelykapcsoló)
Ha a pneumatikus tengelykapcsolónak le kell választania a sebességváltót, csökkentse a légnyomást, hogy csökkentse a tengelykapcsoló lemezei közötti érintkezési erőt, ezáltal elválasztva az aktív és a hajtott részeket. Ezáltal a meghajtott alkatrészt többé nem befolyásolja a meghajtó alkatrész forgási nyomatéka, és ezáltal leválasztott erőátviteli állapot érhető el.
A pneumatikus tengelykapcsoló előnyei a gyors reagálás és a pontos vezérlés. A légnyomás változásának szabályozásával ezredmásodperces szintű átviteli kapcsolás érhető el, amely alkalmas a gyakori kapcsolást és nagy pontosságú átvitelt igénylő alkalmazásokhoz.
Working principle of piston pneumatic motor
Elektro-pneumatikus rásegítésű tengelykapcsolók haszonjárművekben
Az elektro-pneumatikus tengelykapcsoló működtetés a sűrített levegő rendszerrel ellátott haszonjárművekre jellemző. Ezt a tengelykapcsoló működtető változatot sűrített levegő ellátó és tároló rendszerrel ellátott haszonjárműveknél alkalmazzák. Az elektro-pneumatikus tengelykapcsoló működtető egység betölti a rásegítő feladatát is, mert hatékonyan csökkentik a működtető erő szükségletet. Leggyakrabban automatizált sebességváltóval szerelt haszonjárműveknél alkalmazzák, ahol minden sebességváltáskor működteti a tengelykapcsolót.
hogyan működik a differenciálzár?
A működtető egységet a sebességváltón kialakított tengelykapcsoló házra szerelik. A pneumatikus tengelykapcsoló működtetés teljesen automatikusan történik, vezérlését a sebességváltó elektronika végzi.
Az elektro-pneumatikus működtető egység felépítése és működése
Az elektro-pneumatikus tengelykapcsoló működtető egység olyan konstrukció, hogy bizonyos zavaró körülmények nem váltanak ki váratlan reakciókat a tengelykapcsoló működtetésében. A hátsó részben található négy elektromágneses szelep, az elmozdulás érzékelő, az elektronika és a visszacsapó szelep. A négy elektromágneses szelep működteti a sűrített levegő energiájával a tengelykapcsolót, melyek közül kettő kis átömlési keresztmetszetű és a lassú működtetést végzi.
- A tengelykapcsoló oldása (nyitás): A munkahenger két elektromágneses szelepen keresztül sűrített levegővel töltődik fel.
- A tengelykapcsoló zárása: A munkahengerből a sűrített levegőt két másik elektromágneses szelep engedi a szabadba.
A munkahenger dugattyú helyzetét és ezzel együtt a tengelykapcsoló helyzetét is induktív elmozdulás érzékelő figyeli. Az elmozdulás érzékelő egy rögzített tekercsből és egy mozgó vasmagból áll, amely kapcsolatban van a dugattyúval. Az elmozdulás érzékelő a sebességváltó elektronikától pontosan beállított tápfeszültséget kap és a dugattyú helyzetének megfelelő feszültség jelet ad az elektronikának. Ebből a jelből az elektronika pontosan meghatározza a tengelykapcsoló pillanatnyi helyzetét és a löketet. Így a tengelykapcsoló kiemelése és zárása a pillanatnyi igényeknek mindig megfelelő.
További lehetőség, hogy a sebességváltó elektronika a löket meghatározása alapján meg tudja állapítani a súrlódó betétek pillanatnyi kopottságát. A ház hátsó részén helyezték el a sűrített levegő csatlakozást. Ha sűrített levegő ellátásban nem várt tömítetlenség lép fel, a csatlakozóba beépített visszacsapó-szelep megakadályozza, hogy az éppen nyitott tengelykapcsoló záródjon. Nem szabad megfeledkezni a nyomás kivezérlés és a nyomás csökkentés dinamikájáról sem, mert alapvetően az befolyásolja a tengelykapcsoló működésének minőségét. A munkahenger dugattyúja például egy bowdennel adhatja át a működtető erőt a kiemelő szerkezetnek. A tengelykapcsoló zárása és a munkahenger dugattyújának visszaállítása rugókkal történik. A tengelykapcsoló elmozdulását potenciométer jelzi vissza az elektronikának.
A pneumatikus rendszerek alapjai
A pneumatikus rendszerek sűrített levegő energiájával hoznak létre mozgást, és ennek segítségével végeznek el különböző munkafolyamatokat. A pneumatikus hajtások olyan elv alapján működnek, amely magában foglalja a nyomás alatt lévő levegő energia (vagy más gáz) lineáris vagy forgási mozgássá történő átalakítását. Ez a technológia folyamatosan keresett mindazon területeken, ahol szükség van mechanikai munkára.
UAZ 469 differenciálzár: részletes szerelési útmutató
A pneumatikus rendszer kulcsfontosságú elemei
Egy komplett pneumatikus rendszer számos alkatrészből áll, amelyek szinergikusan működnek a sűrített levegő előállításában, kezelésében és felhasználásában.
| Összetevő | Funkció |
|---|---|
| Kompresszor | Sűrített levegő előállítása és tárolása. |
| Levegő előkészítő egység | A levegő szűrése, szárítása, olajozása a rendszer élettartamának növelése érdekében (szűrőszabályozók, olajozók, szárítók, nyomásfokozók, manométerek). |
| Csatlakozók és csövek | A sűrített levegő továbbítása a rendszeren belül. |
| Vezérlőszelepek | A sűrített levegő áramlásának irányítása, szabályozása (pl. elektromágneses szelepek). |
| Nyomásszabályozók | Stabil légnyomás biztosítása az egyes elemek bemeneténél. |
| Működtető egységek (aktuátorok) | A sűrített levegő energiájának mechanikai mozgássá alakítása (pl. munkahengerek). |
Sűrített levegő előkészítés
A sűrített levegő előkészítésének lényeges folyamata a megfelelő munkaközeg tisztaságának biztosítása, amely döntő fontosságú a pneumatikus berendezések hibamentes működésének és tartósságának biztosításához. A sűrített levegő víz-, olaj- és szilárd részecskéket tartalmaz, amelyek behatolnak a vezetékekbe, a szelepek és működtetők belsejébe, ami korrózióhoz, mechanikai sérüléshez és a mozgó alkatrészek gyorsabb kopásához vezet. A sűrítés miatti légnyomás-változás miatt a tartályban a levegő felmelegszik, majd a csővezetékben ismét lehűl, kondenzátum képződést eredményezve. Ezért hűtők és szárítók vannak beépítve a rendszerbe, a kompresszor kimenetéhez, hogy eltávolítsák a víztartalmat az elhasznált levegőből. Az ilyen rendszerek részét képezik a szennyezőanyagok eltávolításáért felelős szűrők is. Az ISO 8573-1:2010 meghatározza a légtisztaság osztályát, amelyet egy pneumatikus rendszerben megkövetelnek, magasabb légtisztasági követelményekkel az olyan iparágakban, mint az élelmiszer-feldolgozás és a gyógyszeripar. Szükség esetén a már szűrt és szabályozott levegőt olyan anyagokkal látja el, amelyek biztosítják a rendszer elemeinek kenését, olajozását, így karbantartva azokat, megóvva őket a kopástól és az idő előtti elhasználódástól.
Vezérlőszelepek
Az irányított szelepek olyan rendszerelemek, amelyek vezérlik a sűrített levegő áramlásának irányát, logikai funkciókat látnak el, elvágják vagy megnyitják a levegő áramlását, vagy megváltoztatják annak intenzitását. A pneumatikus rendszerekben ilyen szelepek például felelősek a működtető elmozdulásának vagy a dugattyú fordulatszámának szabályozásáért. A szelep működése manuálisan vezérelhető nyomógombbal, pedállal vagy más interfészen keresztül, de teljesen automata vezérlés szolenoid szelepekkel is lehetséges. Megkülönböztetnek monostabil (eredeti helyzetbe visszatérő) és bistabil (helyzetüket megtartó) szelepeket. Külön csoportot képeznek a fojtó- és áramszabályzó szelepek, amelyek feladata az áramlási sebesség szabályozása vagy teljes kikapcsolása.
A pneumatika előnyei
A pneumatikus rendszerek széles körű elterjedtsége számos előnyüknek köszönhető:
- Nincs negatív reakciója a szélsőséges hőmérséklet változásokra.
- Környezetbarát: A rendszer esetleges sérülésekor, az olajos, elektromos rendszerekkel szemben nem szennyez és nem tesz kárt a környezetében. A levegő általában elérhető és ingyenes, nem okoz szennyezést, és használat után nem kell regenerálni vagy ártalmatlanítani.
- Gyors munkavégzés: Viszonylag gyors munkavégzést lehet vele elérni.
- Pontos szabályozás: Az erő és a sebesség fokozatmentesen állítható, végtelen pontossággal lehet szabályozni a nyomást.
- Túlterhelhetőség és biztonság: Az elemek a teljes megállásig túlterhelhetőek, nincsen motor, ami leégjen, ha egy alkatrész megakad, így nincs szükség különleges érzékelőkre, amelyek az elektromos rendszerek esetén elengedhetetlenek a biztonságos és hosszútávú működéshez. Az áramtól vagy a folyadéktól eltérően a levegő nem jelent sokk-, tűz- vagy szennyeződésveszélyt, a rendszer szivárgása nem jelent kockázatot. Robbanásveszélyes környezetben is teljesen biztonságosak.
- Költséghatékonyság: Újonnan telepítendő pneumatikus gépsor megépítése relatív alacsony induló költségvonzattal jár.
- Megbízhatóság és fenntarthatóság: Megbízhatóságuk és fenntarthatóságuk mérföldekkel jobb, mint az egyéb rendszereké, ezzel pedig a termelékenység is javítható.
- Egyszerű telepítés és karbantartás: A minimális ellenőrzési és karbantartási követelmények jelentősen megkönnyítik a karbantartási szolgáltatások terheit és alacsony üzemeltetési költségeket jelentenek. A tervezőmérnökök régóta értékelik a pneumatikus rendszereket a könnyű telepítés és csere miatt, ami részben az iparban tapasztalható nagyfokú sztenderdizálásnak és a működtető szerkezetek ISO-szabványokba történő beépítésének köszönhető.
- Ellenálló képesség: A zord környezeti feltételeknek, például a nedvességnek, szennyeződésnek és hőmérséklet-ingadozásának ellenálló képességük miatt igényes ipari, bányászati és építési alkalmazásokhoz is alkalmasak.
A tengelykapcsoló működtetés egyéb automatizálási megoldásai és érzékelői
A hagyományos tengelykapcsolóval és sebességváltóval szerelt korszerű személygépkocsiknál egyre több tengelykapcsoló működtetés függő elektronikus szabályozást valósítanak meg. A motor elektronika a takarékosság jegyében megváltoztatja a tüzelőanyag befecskendezést nyitott tengelykapcsolónál. Ezzel egyaránt csökkenthető a tüzelőanyag fogyasztás és a kipufogógáz emisszió is.
Az automatikus tengelykapcsoló működtetetést és ellenőrzését a sebességváltó elektronika végzi. A fejlesztéseknél azt kellett figyelembe venni, hogy a tengelykapcsoló működtetés szempontjából az a legnehezebb üzemállapot, amikor a gépkocsi a legnagyobb teljesítménnyel gyorsul és utána, mindjárt nagy fékezés következik valamely váratlan forgalmi esemény miatt. Erre a folyamatra csupán 50 - 90 ms áll rendelkezésre. Ez nagy követelményt támaszt a villanymotoros tengelykapcsoló működtetéssel szemben, mert a zárás után le kell győzni a működtető egység tehetetlenségét és gyorsan ellentétesen kell mozgatni.
A tengelykapcsoló működtetéséhez használt érzékelők
A fentiekben említett rendszerek működéséhez fontos a tengelykapcsoló pedál helyzetének, illetve elmozdulásának pontos érzékelése. Ez utóbbi információnak a betét kopottságára vonatkozó diagnosztikai tartalma is van. Ezek miatt különböző érzékelőket szerelnek fel a kuplung pedálra, melyeknek olykor szélsőséges hőmérsékleteknél is működniük kell.
- Mikrokapcsoló: Mechanikusan működtetett érintkezőket szerelnek be. Költségkímélő, de felléphetnek korróziós problémák, kopás és a rugó kifáradása.
- Reed relé: Érintésmentesen működik, nem tartalmaz kopó alkatrészt. Légmentesen zárt térben lévő érintkezőket zár a tengelykapcsoló pedállal együtt elmozduló állandó mágnes.
- Hall elemes kapcsoló: Egy IC tartalmazza ezt az egységet. A mágneses erőtér változása μV nagyságú feszültséget kelt, amit erősítő fokozaton keresztül válik használható információvá. Nagyon pontos, érintésmentes működésű kapcsoló.
- Potenciométer: Ezzel a pedál elmozdulás nagysága és a pillanatnyi helyzete is kiértékelhető. Hátránya, hogy kopó részegységet tartalmaz, ami korlátozza az élettartamát és a megbízhatóságát.
- Induktív érzékelő: A potenciométer hátrányos tulajdonsága ezzel kiküszöbölhető. Érintésmentesen működik és nem tartalmaz kopó alkatrészt.
- Magneto-induktív érzékelő: Az alkalmazott állandó mágnes elmozdulását érzékeli a PLCD (Permanantmagnetic-Linear-Contactless-Displacement) érzékelő. Differenciál transzformátorként történik a jel kiértékelése.
tags: #pneumatikus #rasegites #tengelykapcsolo #működési #elv