Revolučná prevodovka nahrádza ozubené kolesá vodou

KĽÚČOVÉ ZISTENIA

• Hydrodynamický prenos eliminuje mechanický oter a vibrácie.

• Technológia umožňuje plynulý rozbeh ťažkých priemyselných strojov.

• Systém funguje ako poistka proti preťaženiu a poškodeniu motora.

Tradičné mechanické prevodovky, závislé na fyzickom kontakte ozubených kolies a hriadeľov, narážajú na svoje limity pri extrémnych záťažiach a v drsnom prostredí. Riešením, ktoré sa čoraz viac presadzuje, sú hydrodynamické spojky, často označované ako "bezzubé prevody".

Tieto zariadenia využívajú na prenos krútiaceho momentu výhradne kinetickú energiu kvapaliny, čím úplne eliminujú priamy kontakt kov na kov medzi hnacou a hnanou časťou. Základom tejto technológie je Föttingerov princíp, ktorý využíva dve lopatkové kolesá uzavreté v puzdre naplnenom pracovným médiom, zvyčajne olejom alebo vodou.

Prvé koleso, nazývané čerpadlo, je spojené s motorom a premieňa mechanickú energiu na kinetickú energiu prúdiacej kvapaliny. Táto kvapalina je následne vrhnutá proti lopatkám druhého kolesa, turbíny, kde svoju energiu odovzdáva a roztáča pripojený stroj.

Zdroj foto: Physical Review Letters

Celý proces prebieha v uzavretom cykle, pričom kľúčovým faktorom je takzvaný sklz – malý rozdiel v otáčkach medzi čerpadlom a turbínou. Bez tohto sklzu, ktorý sa bežne pohybuje v rozmedzí 2 až 4 percent, by prúdenie ustalo a prenos sily by nebol možný.

Výhody tohto "tekutého" spojenia sú v priemyselných aplikáciách neoceniteľné, najmä pri štartovaní zariadení s veľkou zotrvačnosťou. Dopravníkové pásy v baniach, obrovské drviče kameňa alebo guľové mlyny vyžadujú na rozbehnutie enormný počiatočný krútiaci moment.

Pri použití pevnej mechanickej väzby by tento nápor mohol spáliť elektromotor alebo zlomiť hriadeľ. Hydrodynamická spojka však umožňuje motoru takmer okamžite dosiahnuť nominálne otáčky, zatiaľ čo záťaž sa pripája postupne a plynule s narastajúcim prúdením kvapaliny.

Tento "mäkký štart" nielen chráni infraštruktúru, ale umožňuje aj dimenzovať motory presne na prevádzkový výkon, nie na extrémne špičky pri štarte. Okrem plynulého rozbehu plní technológia aj kritickú funkciu ochrany proti preťaženiu a tlmenia vibrácií.

Zdroj foto: Physical Review Letters

V prípade, že sa pracovný stroj náhle zablokuje – napríklad ak sa v drviči vzprieči nezničiteľný kus kovu – spojka jednoducho prešmykne. Motor beží ďalej bez poškodenia, pretože neexistuje žiadna mechanická väzba, ktorá by sa mohla zlomiť.

Energia sa v tom momente mení na teplo v kvapaline, čo je zvládnuteľný stav v porovnaní s deštrukciou prevodovky. Kvapalina zároveň funguje ako prirodzený tlmič torzných kmitov, čím predlžuje životnosť celého hnacieho reťazca.

Moderné aplikácie posúvajú tento koncept ešte ďalej zavádzaním spojok s premenlivým plnením. Tieto systémy umožňujú regulovať množstvo kvapaliny v pracovnom priestore počas prevádzky, čím efektívne riadia otáčky a krútiaci moment na výstupe.

To poskytuje flexibilitu porovnateľnú s frekvenčnými meničmi, no s robustnosťou mechanického riešenia. Vďaka absencii mechanického trenia je opotrebovanie komponentov prakticky nulové, čo radikálne znižuje náklady na údržbu a prestoje. V ére, kde je spoľahlivosť kľúčová, sa voda a olej stávajú novými "zubami" priemyslu.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ

Technológia radikálne znižuje náklady na údržbu v ťažkom priemysle, chráni motory pred zničením a predlžuje životnosť strojov.

^{Zdroj: thebrighterside.news foto: NYU’s Applied Mathematics Laboratory}