Technische Universiteit Delft
Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen
Transporttechnologie



G.P.M. Hof Theory and Simulation of Fluid Couplings
Doctoraalopdracht, Rapport 2004.TL.5658, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.


Op het gebied van de aandrijftechniek komt het dikwijls voor dat de hoedanigheid van het vermogen dat door een bepaalde energiebron (motor) wordt geleverd niet overeenkomt met de hoedanigheid van het vermogen dat door de energieverbruiker (last) wordt verlangd. Om dit probleem te ondervangen kan er gebruik gemaakt worden van een hydrodynamische koppeling om de energietoevoer om te vormen naar de gevraagde vorm.

De belangrijkste onderdelen van een hydrodynamische koppeling, ook wel vloeistofkoppeling genoemd, zijn twee schoepenraderen (een buitenrad (pompwiel) en een binnenrad (turbinewiel)) en een schaal. Het pompwiel is verbonden met de motor. Het koppel dat door de aandrijfmotor wordt geleverd, wordt omgevormd naar de kinetische energie van de vloeistof. In het turbinewiel, dat verbonden is met de aangedreven machine, wordt deze kinetische energie weer omgevormd in mechanische energie. Het overgedragen koppel is altijd gelijk aan het ingangskoppel.

Voor de bewerkstelliging van een verdere ontlasting van de aandrijfmotor, een vloeiender start van de aangedreven machine en een beter rendement van het aandrijfsysteem, kan de vloeistofkoppeling uitgerust worden met een vertragingskamer en een ringkamer. Door toepassing van deze hulpkamers kan de hoeveelheid vloeistof, die zorgdraagt voor de koppeloverdracht, tijdens bedrijf aangepast worden.

De vaststelling van het nominale bedrijfspunt van een aandrijfsysteem (de nominale bedrijfssnelheid en het nominale bedrijfskoppel) is relatief eenvoudig. Ook de kwalitatieve opstartkenmerken van het aandrijfsysteem kunnen zonder veel moeite geschat worden. Het is echter tamelijk complex om de kwantitatieve kenmerken van het opstartverloop te bepalen, evenals het dynamische gedrag van de gehele aandrijving. Het maken van een correcte schatting van het opstartgedrag van het aandrijfsysteem is bijna ondoenbaar zonder gebruik te maken van computersoftware.

Er is software, T-Cycle genaamd, beschikbaar om het gedrag van een eenvoudig aandrijfsysteem te bepalen voor verschillende bedrijfskenmerken. Deze software is echter niet geschikt voor gedetailleerde berekeningen van de opstartkenmerken van het aandrijfsysteem. Daarom is er nieuwe software, TurboSIM genaamd, ontwikkeld en geprogrammeerd. TurboSIM is in staat om bedrij fskarakteristieken van een aandrijfsysteem, bestaande uit een motor, een hydrodynamische koppeling, een tandwielreductor en een machine, te simuleren. Deze elementen zijn met elkaar verbonden door middel van assen en flexibele koppelingen. Door gebruik te maken van een dynamisch model (met massa-, dempings- en stijfheidseigenschappen van alle componenten van het aandrijfsysteem) kan de nieuwe software gebruikt worden om het ontwerp van een aandrijfsysteem reeds in de ontwerpfase te optimaliseren door middel van parametervariatie.

Verificatie van TurboSIM toont aan dat de kwalitatieve werking van de nieuwe software voldoet. De validatie van de software is uitgevoerd door een vergelijking te maken van simulatieresultaten met gemeten waarden van een proefopstelling. Deze beoordeling laat zien dat er een significant verschil is tussen de resultaten van de simulatie en de resultaten van de proefopstelling. Het is zeer aannemelijk dat deze afwijking toe te schrijven is aan een modelvereenvoudiging van de vloeistofverdeling tijdens het opstarten van de koppeling.


Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
Gewijzigd: 2004.06.20; logistics@3mE.tudelft.nl , TU Delft / 3mE / TT / LT.