Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến mô thủy lực

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến mô thủy
lực
Biến mô thủy lực hoạt động như thế nào?
(News.oto-hui.com) – Biến mô thuỷ lực là một loại khớp nối chất lỏng được sử dụng
để truyền năng lượng quay từ động cơ đến hộp số. Vị trí của biến mơ được đặt ở giữa
động cơ và hợp số & đóng vai trò như một ly hợp trong hộp số sàn. Chức năng chính
của biến mơ là cho phép tách tải trọng ra khỏi nguồn năng lượng chính đến từ động
cơ.

Cấu tạo và ngun lí hoạt động của biến mơ thủy lực.
Xe được trang bị hộp số tự động sẽ khơng có ly hợp, vì vậy cần có một cách khác để
duy trì động cơ hoạt động trong khi bánh xe và bánh răng hộp số dần dừng lại. Hộp số
sàn sử dụng bộ ly hợp giúp ngắt sự kết nối giữa động cơ và hộp số còn hộp số tự
động sử dụng biến mơ thủy lực với vai trị tương tự.


Vị trí của biến mơ thuỷ lực.
Khi động cơ chạy không tải, chẳng hạn như dừng đèn đỏ, mô-men xoắn truyền qua
bộ biến mơ tuy nhỏ nhưng vẫn phải có tác động lên bàn đạp phanh để giữ xe đứng
yên. Khi tài xế nhả phanh và đạp ga, động cơ tăng tốc và bơm nhiều môi chất hơn vào
bộ biến mơ, vì vậy nhiều năng lượng (mơ-men xoắn) hơn được truyền tới các bánh xe
giúp xe chuyển động.

1. Chức năng của biến mơ thủy lực:
•
•
•
•

Truyền năng lượng từ động cơ đến trục đầu vào hộp số.
Dẫn động bơm dầu của hộp số.

Tách động cơ & hộp số khi xe đứng yên.
Làm tăng mô-men xoắn nhận được từ động cơ và truyền nó đến hệ
thống truyền động. Nó gần như tăng gấp đôi mô-men xoắn đầu ra.


2. Cấu tạo biến mô thủy lực:

Cấu tạo biến mô thuỷ lực (các bộ phận).


3. Biến mơ thủy lực có 3 bộ phận chính:
a. Bộ bánh bơm / Bơm (Impeller):
Các cánh bơm được gắn trực tiếp lên vỏ biến mô và vỏ biến mô kết nối với trục động
cơ. Nó là các cánh quạt cong và có góc cạnh. Bộ bánh bơm bao gồm dầu hộp số
quay cùng với tốc độ động cơ. Khi nó quay cùng với động cơ, lực ly tâm khiến cho
dầu di chuyển ra phía ngồi.
Các cánh của bánh bơm được thiết kế theo cách hướng môi chất lỏng về phía các
cánh tuabin. Nó hoạt động như một máy bơm ly tâm hút môi chất từ hộp số tự động
và đưa vào tuabin.

b. Stator:
Chức năng chính của stator là định hướng đường hồi về cho môi chất từ tuabin để
chất lỏng đi vào bánh bơm theo hướng quay của bánh bơm. Khi chất lỏng đi vào theo
hướng quay của bánh bơm, nó sẽ làm tăng mơ-men xoắn lên nhiều lần.
Stator thay đổi hướng của môi chất lên đến gần 90 độ. Nó được gắn với khớp một
chiều nên chỉ xoay được theo 1 hướng. Tuabin được kết nối với hệ thống truyền lực
còn Stator nằm ở giữa bánh bơm và tuabin.

Stator của biến mô thuỷ lực.

c. Tuabin:
Tuabin được kết nối với trục đầu vào hộp số tự động. Nó cũng bao gồm các cánh
cong và có góc cạnh. Cánh tuabin được thiết kế sao cho nó có thể thay đổi hướng
của môi chất đi vào bánh bơm. Khi tuabin quay, trục đầu vào hộp số cũng quay làm
cho phương tiện di chuyển.


Tuabin cũng có một ly hợp khóa, cơng dụng khóa hoạt động của tuabin khi biến mô
đạt được đến điểm kết nối động cơ với hộp số (lúc này biến mô được coi như 1 khớp
nối), điều này giúp cải thiện hiệu suất của biến mô.

4. Nguyên lý hoạt động của biến mô thuỷ
lực:
Để hiểu nguyên lý làm việc của biến mô, hãy đặt 2 quạt điện đối diện nhau. Quạt 1
được kết nối với nguồn điện (bánh bơm kết nối với động cơ), quạt 2 (tuabin nối với hệ
thống truyền động) thì khơng. Bật quạt 1 hoạt động, khơng khí di chuyển từ quạt 1 đập
vào các cánh của quạt 2 và nó cũng bắt đầu quay gần như cùng tốc độ với quạt 1.


•

Khi quạt 2 dừng lại (lúc dừng xe), quạt thứ 1 vẫn hoạt động bình
thường (động cơ vẫn hoạt động).

Trên cùng một ngun tắc, biến mơ hoạt động. Trong đó, bánh bơm đóng vai trị là
quạt đầu tiên được kết nối với động cơ và tuabin hoạt động như quạt thứ hai. Khi
động cơ hoạt động, bánh bơm quay và lực ly tâm làm dầu bên trong bộ biến mô
hướng về phía tuabin.
•

•

Khi nó chạm vào các cánh tuabin, tuabin bắt đầu quay. Điều này
làm cho hệ thống truyền động quay và các bánh xe của xe di
chuyển.
Khi động cơ dừng, tuabin cũng dừng quay nhưng bánh công tác kết
nối động cơ tiếp tục di chuyển và điều này ngăn chặn việc động cơ
chết máy.

Nguyên
lý hoạt động của biến mô thuỷ lực.

Có ba giai đoạn hoạt động của Biến mơ thuỷ lực:
a. Dừng xe:
Trong khi dừng xe, động cơ vẫn dẫn động bánh bơm nhưng tuabin không thể hoạt
động. Điều này xảy ra khi xe đứng yên & tài xế giữ bàn đạp phanh để ngăn xe di
chuyển. Trong trường hợp này, sự khuếch đại của mô-men là tối đa. Khi tài xế rời
chân phanh và tác động vào chân ga, bánh bơm bắt đầu di chuyển nhanh hơn và dẫn
động tuabin hoạt động, xe di chuyển. Giai đoạn này có sự chênh lệch lớn giữa tốc độ
bánh bơm và tuabin.

2. Tăng tốc:
Trong quá trình tăng tốc, tốc độ tuabin liên tục tăng nhưng vẫn có sự khác biệt giữa
bánh bơm và tuabin. Khi tốc độ tuabin tăng thì sự khuếch đại momen xoắn giảm (nhỏ
hơn trong điều kiện dừng xe / tuabin không quay).


3. Điểm khớp nối:
Trường hợp này, tuabin được được tốc độ xấp xỉ 90% (thông thường tại 60km/h) so
với bánh bơm và điểm này gọi là điểm khớp nối. Sự khuếch đại mô-men xoắn dần trở

về 0 và biến mô trở thành 1 khớp nối môi chất đơn giản. Tại điểm khớp nối, ly hợp
khóa tuabin vào bánh bơm & biến mô, điều này đặt bánh bơm – tuabin quay cùng tốc
độ, stator cũng bắt đầu quay theo chiều bánh bơm & tuabin.

Biến mô thuỷ lực hoạt động như thế nào?
Lưu ý:
•
•

•

Sự khuếch tán mơ-men cực đại diễn ra tại quá trình dừng xe.
Stator được đứng yên trước điểm khớp nối, giúp khuếch tán mômen. Khi đạt điểm khớp nối, stator dừng khuếch tán mô-men và bắt
đầu hoạt động với bánh bơm, tuabin.
Ly hợp khóa tuabin khi đạt được điểm khớp nối và loại bỏ tổn thất
năng lượng, tăng hiệu suất truyền động.

5. Các loại biến mô thuỷ lực:
a. Biến mô thuỷ lực đơn tầng:
Cái hay của biến mô đơn tầng là sự đơn giản, bền bỉ & đáng tin cậy của chúng.

b. Biến mô thuỷ lực 3 tầng:
Sử dụng 3 vòng của cánh tuabin, hiệu quả của thiết kế này là tăng mô-men xoắn gấp
5 lần lượng mô-men đầu ra của động cơ.
Trên thực tế, khi động cơ ở trạng thái không tải, tùy thuộc vào thiết kế cụ thể, biến mô
3 tầng được xác định tạo 335hp tại 2400 vg/ph, 420hp tại 2400vg/ph. 580hp tại
2200vg/ph. Biến mô 3 tầng cũng có 2 loại vỏ cố định và vỏ xoay.


Ưu điểm:

•
•
•

Tạo ra mơ-men xoắn cực đại như khi sử dụng ly hợp.
Loại bỏ bàn đạp ly hợp.
Làm cho việc lái xe trở nên đơn giản hơn.

Nhược điểm:
•

Hiệu suất nhiên liệu thấp hơn so với phương tiện sử dụng hộp số
sàn.

Ứng dụng:
•

•

Biến mơ được sử dụng trên xe trang bị hộp số tự động. Nó cũng
được sử dụng trong truyền tải điện công nghiệp như truyền động
băng tải, ống cuộn, hầu như tất cả các xe nâng hiện đại, thiết bị xây
dựng và đầu máy xe lửa.
Sử dụng trong các hệ thống di chuyển dưới nước.

Vấn đề của biến mơ:
•
•
•
•

Sự rung lắc.
Quá nhiệt
Sự trượt
Khó khăn trong vấn đề tắng tốc sau khi dừng xe (độ trễ biến mô).