Hidrolik tork konverterlerin geometrik boyutlarına bağlı olarak performans parametrelerinin tespiti

Abstract

Hidrolik tork konverter, otomatik transmisyon sistemlerinin önemli bir elemanıdır. Otomobiller, otobüsler, iş makinaları ve santrallarda değişik tiplerde hidrolik tork konverterler kullanılmaktadır. Başlıca görevi, motordan aldığı torku vites kutusuna arttırarak iletmektir. Ana yapısı bir pompa çarkı, bir türbin çarkı ve bir statordan oluşan tork konverterlerin, değişik uygulama tipleri mevcuttur. Çalışmada, otomobillerde kullanılan simetrik, dairesel kesitli, üç elemanlı (tek kademeli), tek fazlı veya iki fazlı (tek yönlü kavramalı) tork konverter tipi ele alınmıştır. Hidrolik tork konverterde birbirinden bağımsız üç eleman olması, bunların farklı açısal hızlarda hareket edebilmeleri, iç akışın üç boyutlu, kararsız akış ve akışkanın viskoz yağ olması araştırmaların uzun yıllar deneysel boyutta kalmasına sebep olmuştur. Bilgisayar teknolojisindeki ilerlemelerle, iç akışın modellenmesinde nümerik metodlar kullanılmaya başlanmıştır. Motor rölantide iken motor tarafından üretilen tork minimum değerdedir. Fakat tork konverter içinde vorteks akış çok yüksek olduğundan türbin çarkı motorda üretilen torktan daha büyük bir torka sahip olur. Böylece ilk hareket için gerekli olan tork sağlanmıştır. Aracın hızının artması ile vorteks akış azalır, dönel akış artar ve çıkış torku da düşmeye başlar. Giriş-çıkış torkları eşitlendiğinde giriş-çıkış hızları oranı 0,8-^0,9 arasında bir değerdedir. Çıkış torkunun pompa torkundan daha düşük seviyelere inmemesi için statorla tek yönlü kavrama kullanılmıştır. Böylece tork oranları bire ulaştığında stator dönmeye başlar ve sistem hidrolik kavrama olarak çalışmaya başlar. İç akışın matematiksel analizi Euler'in turbomakinalar eşitliğinden yararlanılarak tek boyutlu incelenmiştir. Sistemin tork ve güç eşitlikleri şöyledir: t =t +T 't xp 's Pp ~ f\ = Pşok + ^ak Pompa gücü ile türbin gücü arasındaki fark, şok ve akış kayıplarının toplamına eşittir. Buradan yola çıkarak hidrolik tork konverterin tork oranı ve verim eğrileri elde edilmiştir. Fakat bu değerler pompa açısal hızının sabit olduğu düşünülerek, değişik hız oranlarında hesaplanmıştır. Gerçekte, pompa açısal hızı da, hız oranı da sürekli değişmektedir. Güç de tork ile açısal hızın çarpımı olduğundan belli bir giriş gücü çok farklı çıkış torku ve çıkış hızlarının kombinasyonları ile dengelenebilir. Bu nedenle yol şartlarına bağlı olarak çıkış şartlarından en uygunu seçilir. Tork konverterin giriş şartları da motorun özelliklerine bağlı olduğundan birbirine uyumlu motor ve tork konverter seçimi yapılmalıdır. Çalışmanın somut olabilmesi için esas alınan modele uygun bir program hazırlanmıştır ve seçilen tork konverterin geometrik özellikleri ve fiziksel verileri denenerek kanat açılarında optimizasyona gidilmiştir. Elde edilen sonuçlar B&M Racing and Performance Products firmasının A731 ve A862 tipi tork konverterine ait deneysel sonuçlarla da uyum göstermiştir. Hidrolik tork konverterlerle ilgili birçok deneysel ve nümerik çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmaların bir bölümü iç akışı inceleyerek cüp = sabit için verim, tork oranı eğrilerini elde etmektedir, bir bölümü de tork konverteri karakutu gibi düşünüp giriş çıkış millerindeki açısal hız ve tork değerlerini dişli transmisyonu yardımıyla ölçmektedir. Ancak bu çalışmada sabit bir pompa açısal hızı için iç akış incelenip verim ve tork oranı eğrileri elde edildikten sonra gerçek kullanıma uyacak şekilde pompayı tahrik eden motor hızına bağlı olarak her hız oranındaki çıkış torku ve gerekli olan giriş torku örnek model için belirlenmektedir. Pompa açısal hızı motor açısal hızına eşit alınmaktadır. Kullanımdaki verilerle bağdaşan bu hesaplama modeli tork konverterin işlev amacı ve özelliklerine bağlı olarak seçiminde kolaylık sağlamaktadır.