Frihjul

Frihjulskoppling (även frihjul ) är en del av en mekanisk transmission , som förhindrar överföring av vridmoment från den drivna axeln tillbaka till drivaxeln om den drivna av någon anledning börjar rotera snabbare. Den mest kända tillämpningen av frihjulet är i cykeldrift . I det ögonblick när föraren slutar trampa och cykeln fortsätter att röra sig med tröghet, aktiveras överkörningskopplingen, kopplar ur hjulet från pedalerna och de träffar inte benen. Överkörningskopplingar används ibland i bilar med tvåtaktsmotorer., för vilket läget "motorbromsning" är omöjligt på grund av smörjprincipens särdrag och kan inaktivera dem. En annan utbredd användning av frikörningskopplingen är dess användning i ICE- starter för att förhindra att startmotorn förstörs av en igång motor. Dessutom används överkörningskopplingen flitigt i helikoptrar , vilket ger dem möjlighet att flyga med en motor igång och autorotation .

Enhet

Den enklaste frikörningskopplingen består av två ringar som sätts in i den andra. Tvärgående spår är bearbetade på den inre ytan av den yttre ringen. På insidan finns det antingen fjäderbelastade kulor eller rullar, eller kronblad som ligger an mot den yttre ringen. Designen är gjord på ett sådant sätt att i en rotationsriktning rör sig kulorna under inverkan av fjädrar ut ur spåren och klämmer båda ringarna och i motsatt riktning (eller i fallet när den yttre ringen rör sig snabbare än inre), sjunker de och ringarna roterar oberoende. När de används fungerar svänglober på liknande sätt som en spärrhake . Det finns även ett alternativ när momentet överförs genom en fjäderlindad på en av axlarna. I en riktning drar fjädern åt och förbinder axlarna, och i motsatt riktning försvagas och släpper den.

Applikation

Frihjulskopplingar används ofta i följande enheter:

• turbinanläggningars svarvanordningar. Frikopplingskopplingen ger automatisk inkoppling av turbinrotorn med TLU-drivningen vid en hastighetsminskning efter att turbinenheten stängts av och urkoppling när turbinen ökar hastigheten efter att den tagits i drift;
• lantbrukssläp med kraftuttagsaxel från traktor . Användningen av frikörningskopplingar gör det möjligt att undvika skador på traktorns transmission i händelse av att släpvagnens mekanik av någon anledning inte kan rotera med erforderlig frekvens;
• mekaniska grävmaskinskranar och kranar med förbränningsmotor, utrustade med momentomvandlare . Överkörningskopplingen tillåter inte turbinhjulet och följaktligen maskinens mekanismer att rotera snabbare än pumphjulet som är anslutet till motorn;
• i det bakre navet på cyklar (exklusive cyklar med fast växel );
• i startmotorerna för många förbränningsmotorer . Startarna till sådana motorer är konstruerade för en tillräckligt låg hastighet, endast nödvändig för start. När motorn redan har startat och nått arbetsvarvtal måste startmotorn kopplas bort från den, vilket görs av frikopplingskopplingen även när tändningsnyckeln fortfarande är i startläge. Detta förhindrar att ankaret springer iväg (att dra i ankaret) lindningar ur spåren, hänsyn till centrifugalkraften och deras kontakt med statorn);
• i radiostyrda bilar;
• helikoptrar, flygplan, gyroplan under autorotation ;
• i pappersbanan för skrivare och kopiatorer. Kopplar ur överföringen vid manuell borttagning av papper som har fastnat;
• i mekanismerna för tröghetslösa fiskerullar;
• i automatiska växellådor av den klassiska typen, där de ger automatisk omfördelning av vridmomentet mellan länkarna i planetväxeln i det ögonblick då hydrauliskt styrda kopplingar och bromsar slås på (av), vilket gör det möjligt att förenkla processen med växling ( när du växlar till en högre växel är det inte nödvändigt att smidigt stänga av de nedre kopplingarna / bromsarna), göra växlingen smidigare, utföra växling utan avbrott i kraftflödet och säkerställa att bilen rör sig i låga växlar (frihjul fungerar inte i direktväxel och överväxel). För att möjliggöra motorbromsning blockeras frihjulen av ytterligare hydrauliskt styrda bromsar. Nackdelen med automatiska växellådor med friktionskopplingar är en betydande ökning av storlek och vikt och behovet av ett stort antal kontrollelement (friktionskopplingar, bromsar). Med utvecklingen av elektronisk styrning av automatisk växellåda tillhandahålls transienta processer under växling genom modulering av styrtrycket i drivningarna av friktionskopplingar och bromsar, med slirkontroll, vilket gör det möjligt att växla smidigt och utan att bryta kraftflödet utan hjälp av överkörande kopplingar. Detta gör att du kan minska antalet kontrollelement, storleken och vikten på den automatiska växellådan. Som jämförelse kan nämnas att automatiska växellådor av liknande storlekar i Audi Q7 och Toyota Land Cruiser Prado 150 har 6 växlar vardera, men Audi har inte frikörningskopplingar, medan Toyota har. Samtidigt har Audis automatväxellåda endast 5 styrda element, medan Toyota har 8 plus tre frikörningskopplingar. Som ett resultat har automatisk växellåda med jämförbar motoreffekt i Audi en massa på 30 kg mindre än i Toyota. Men för drift utan överkörning av kopplingar med implementering av transienta processer inuti automatväxellådans kopplingar, kräver Audi en speciell syntetisk arbetsvätska, en speciell keramisk beläggning av arbetsskivorna i kopplingarna och bromsarna, och placeringen av en elektronisk styrenhet direkt i den automatiska växellådan (för att minska induktansen och det aktiva motståndet hos de elektriska styrkretsarna för höghastighetsmodulerade elektromagnetiska ventiler), medan Toyotas automatiska växellåda, där transienter förekommer i frihjul, använder en allmänt använd halvsyntetisk vätska, har en brunn -beprövad pappersbeläggning av arbetsskivor, och den elektroniska styrenheten kan anslutas till den automatiska växellådan med tillräckligt långa ledningar;
• med en saknad eller låst främre differential, är de installerade i framhjulen på ett antal racerbilar.

Uppfinningshistorik

Frihjulet användes först i navet på framhjulet på Van Anden Dexters cykel 1869 [1] . Rättigheterna till uppfinningen registrerades i patentet US88238 A "Förbättring av cykeln".

Alternativa titlar

• frihjul ( Freewheel )
• spärrkoppling
• spärrhake
• bendix (med namnet på tillverkaren av den föråldrade fjäderbelastade frigöringsmekanismen i en bilstartare)

Anteckningar

1. ↑ Van Anden Dexter velocipede, 1869 Arkiverad 8 november 2014 på Wayback Machine / National Museum of American  History

Litteratur

• Anuryev V.I. Handbok för designer-maskinbyggaren: i 3 volymer  / ed. I. N. Zhestkovoy. - 8:e uppl., reviderad. och ytterligare - M .  : Mashinostroenie, 2001. - T. 2. - 912 sid. - BBK 34,42ya2. - UDC  621.001.66 (035) . — ISBN 5-217-02964-1 .