Transmisión Hidráulica - Hydraulic Transmission
La transmisión está montada entre el generador y el motor del avión. Su nombre indica que se utiliza aceite hidráulico, aunque algunas transmisiones pueden utilizar aceite de motor. Consulte la vista en corte de una transmisión de este tipo en la figura. El eje de entrada D se acciona desde el eje de transmisión de la sección de accesorios del motor. La transmisión de salida F, en el extremo opuesto de la transmisión, se acopla al eje de transmisión del generador.
El eje de entrada está engranado con el engranaje del bloque de cilindros giratorio, al que acciona, así como con las bombas de engranajes de reposición y de barrido E. La bomba de reposición (de carga) suministra aceite (300 psi) a la bomba y al bloque de cilindros del motor, al sistema de regulación y a la caja presurizada, mientras que la bomba de barrido devuelve el aceite al depósito externo.
El conjunto de cilindros giratorios B está formado por los bloques de cilindros de la bomba y del motor, que están atornillados a lados opuestos de una placa de puerto. Las otras dos piezas principales son el balancín del motor A y el balancín de la bomba C.
El conjunto de cilindros tiene dos unidades primarias. El conjunto de bloques de una de las unidades, la bomba, contiene 14 cilindros, cada uno de los cuales tiene un pistón y una varilla de empuje. La presión de carga de la bomba de reposición se aplica a cada pistón para forzarlo hacia fuera contra la varilla de empuje. Ésta, a su vez, es empujada contra la placa oscilante de la bomba.
Si la placa permaneciera como se muestra en la figura, cada uno de los 14 cilindros tendría la misma presión, y todos los pistones estarían en la misma posición relativa en sus respectivos cilindros. Pero con la placa inclinada, la parte superior se mueve hacia afuera y la parte inferior hacia adentro. Como resultado, entra más aceite en el interior del cilindro superior, pero el aceite es forzado desde el cilindro del pistón inferior.
Si el bloque de la bomba fuera girado mientras la placa permaneciera estacionaria, el pistón superior sería forzado hacia adentro debido al ángulo de la placa. Esta acción provocaría que el aceite confinado en el cilindro se viera sometido a una presión creciente lo suficientemente grande como para forzarlo a entrar en el conjunto del bloque de cilindros del motor.
Antes de explicar lo que hace el aceite a alta presión en la unidad del motor, es necesario saber algo sobre esta parte del conjunto del bloque de cilindros giratorio. El conjunto del bloque del motor tiene 16 cilindros, cada uno con su pistón y su varilla de empuje. Estos reciben constantemente una presión de carga de 300 psi. La posición del pistón depende del punto en el que cada varilla de empuje toca la placa oscilante del motor. Estas varillas hacen que la placa oscilante gire por la presión que ejercen contra su superficie inclinada.
El pistón y la varilla de empuje del motor son empujados hacia afuera cuando el aceite es forzado a través de la placa de la válvula del motor desde el cilindro de la bomba. Las varillas de empuje son forzadas contra el plato oscilante del motor, que es libre de girar pero no puede cambiar el ángulo al que está ajustado. Como las varillas de empuje no pueden moverse lateralmente, la presión ejercida contra la cara inclinada del plato oscilante del motor hace que éste gire.
En la transmisión real, hay una placa oscilante ajustable. El conjunto de cilindros de control determina la inclinación de la placa oscilante de la bomba. Por ejemplo, se ajusta en un ángulo, lo que hace que los cilindros del motor giren la placa oscilante del motor más rápido que el conjunto del motor si la transmisión está en sobremarcha. La mayor presión en la bomba y los cilindros del motor produce el resultado descrito.
Con la transmisión en marcha lenta, el ángulo está dispuesto de manera que se reduce la acción de bombeo. El consiguiente deslizamiento entre las varillas de empuje y el plato oscilante del motor reduce la velocidad de salida de la transmisión. Cuando la placa oscilante de la bomba no está en ángulo, la acción de bombeo es mínima y la transmisión tiene lo que se conoce como bloqueo hidráulico. En esta condición, la velocidad de entrada y de salida es aproximadamente la misma, y se considera que la transmisión está en marcha recta.
Para evitar que la temperatura del aceite sea excesivamente alta dentro del bloque de cilindros, la bomba de presión de reposición fuerza el aceite a través del centro de este bloque y de la válvula de alivio de presión. Desde esta válvula, el aceite fluye hacia el fondo de la caja de transmisión. Una bomba de barrido extrae el aceite de la caja de transmisión y lo hace circular a través del enfriador de aceite y los filtros antes de devolverlo al depósito. Al inicio del ciclo, el aceite se extrae del depósito, pasa por un filtro y es introducido en el bloque de cilindros por la bomba de presión de reposición.
El embrague, situado en el conjunto del engranaje de salida y el embrague, es un dispositivo de un solo sentido, de tipo de arrastre. Su finalidad es la de hacer un trinquete si el alternador se motoriza; de lo contrario, el alternador podría hacer girar el motor. Además, el embrague proporciona una conexión positiva cuando la transmisión acciona el alternador.
Hay otra unidad de la transmisión que debe ser discutida: el sistema de gobernador. El sistema de regulación, que consiste en un cilindro hidráulico con un pistón, está controlado eléctricamente. Su función es regular la presión del aceite que fluye hacia el conjunto de cilindros de control.
El centro del cilindro hidráulico del sistema está ranurado para que el brazo de la placa oscilante de la bomba pueda conectarse al pistón. A medida que la presión de aceite mueve el pistón, la placa oscilante de la bomba se coloca en la posición de sobrevelocidad, subvelocidad o accionamiento recto.
Al ser accionado por un engranaje de la transmisión, el generador del tacómetro (a menudo llamado tacómetro), una unidad trifásica, tiene una tensión proporcional a la velocidad del accionamiento de salida. El rectificador cambia su tensión de CA a CC. Después de la rectificación, la corriente fluye a través de la resistencia, el reóstato y la válvula y el solenoide. Cada una de estas unidades está conectada en serie.
En condiciones normales de funcionamiento, la salida del generador de tacómetro hace que entre la corriente suficiente en la válvula y en la bobina del solenoide para establecer un campo magnético de fuerza suficiente para equilibrar la fuerza del muelle en la válvula.
Cuando la velocidad del alternador aumenta como resultado de una disminución de la carga, la potencia del tacogenerador también aumenta. Debido a la mayor potencia, la bobina del solenoide se fortalece lo suficiente como para superar la fuerza del muelle. Así, la válvula se mueve y, como resultado, la presión del aceite entra en el lado de velocidad reducida del cilindro de control.
A su vez, la presión mueve el pistón, haciendo que se reduzca el ángulo de la placa oscilante de la bomba. El aceite del otro lado del pistón es forzado a volver a través de la válvula al retorno del sistema. Como el ángulo de la placa oscilante de la bomba es menor, hay menos acción de bombeo en la transmisión. El resultado es una disminución de la velocidad de salida. Para completar el ciclo, se invierte el procedimiento.
Con la reducción de la velocidad de salida, la salida del generador de tacómetro disminuye; en consecuencia, el flujo de corriente al solenoide disminuye. Por lo tanto, el campo magnético del solenoide se vuelve tan débil que el muelle es capaz de superarlo y reposicionar la válvula.
Si se aplica una carga pesada al generador de CA, su velocidad disminuye. El generador no es accionado directamente por el motor; el accionamiento hidráulico permite el deslizamiento. Esta disminución hace que la salida del generador de tacos disminuya y, como resultado, debilita el campo magnético de la bobina del solenoide. El muelle del solenoide mueve la válvula y permite que la presión del aceite entre en el lado de aumento del cilindro de control y la velocidad de salida de la transmisión se eleva.
Todavía hay dos circuitos importantes que deben ser discutidos: el circuito de sobrevelocidad y el circuito de división de carga. El generador se evita la sobrevelocidad mediante un interruptor centrífugo (S) en la figura y la bobina del solenoide de sobrevelocidad (R), que se encuentra en el conjunto de solenoide y válvula. El interruptor centrífugo está en la transmisión y se acciona a través de la misma disposición de engranajes que el generador del tacómetro.
El sistema de corriente continua de la aeronave suministra la energía para operar la bobina de sobrevelocidad en el conjunto de solenoide y bobina. Si la velocidad de salida de la transmisión alcanza una velocidad de 7.000 a 7.500 rpm, el interruptor centrífugo cierra el circuito de CC y energiza el solenoide de sobrevelocidad. Este componente mueve entonces la válvula y engancha el pestillo que mantiene la válvula en la posición de baja velocidad. Para liberar el pestillo, hay que energizar el solenoide de liberación de la baja velocidad.
La función del circuito de división de la carga es igualar las cargas impuestas a cada uno de los alternadores, lo cual es necesario para garantizar que cada alternador asuma su parte; de lo contrario, un alternador podría estar sobrecargado mientras que otro sólo soportaría una pequeña carga.
En la figura, una fase del alternador alimenta el primario del transformador (G), cuyo secundario alimenta los primarios de otros dos transformadores (J1 y J2). Los rectificadores (K) cambian entonces la salida de los secundarios de los transformadores de CA a CC.
La función de los dos condensadores (L) es suavizar las pulsaciones de corriente continua.
La salida del transformador de corriente (F) depende de la cantidad de corriente que circula por la línea de una fase. De este modo, mide la carga real del generador. La tensión de salida del transformador de corriente se aplica a través de la resistencia (H). Esta tensión se añade vectorialmente a la tensión aplicada al devanado superior del transformador (J) por la salida del transformador (F). Al mismo tiempo que se añade vectorialmente al devanado superior del transformador (J), se resta vectorialmente de la tensión aplicada al devanado inferior de (J).
Esta suma y resta de tensión depende de la carga real del generador. La cantidad de carga real determina el ángulo de fase y la cantidad de tensión impresa a través de la resistencia (H). Cuanto mayor sea la carga real, mayor será la tensión a través de (H) y, por tanto, mayor será la diferencia entre las tensiones aplicadas a los dos primarios del transformador (J). Las tensiones desiguales aplicadas a la resistencia (M) por los secundarios del transformador (J) provocan un flujo de corriente a través de la bobina de control (P).
La bobina de control se enrolla de manera que su tensión complementa la tensión de la bobina de control del conjunto de válvula y solenoide. El aumento de tensión resultante mueve la válvula y disminuye la velocidad del generador. ¿Por qué debería disminuir la velocidad si la carga ha aumentado? En realidad, los sistemas que utilizan un solo generador no tendrían una velocidad disminuida, pero para los que tienen dos o más generadores, es necesaria una disminución para igualar las cargas.
El circuito de división de la carga se emplea sólo cuando dos o más generadores suministran energía. En estos sistemas, las bobinas de control están conectadas en paralelo. Si la tensión de la fuente de uno de ellos es mayor que la de los otros, determina la dirección del flujo de corriente en todo el circuito de división de la carga. Como se ha explicado anteriormente, la carga real del generador determina la cantidad de tensión en la bobina de control; por lo tanto, el generador con la mayor carga real tiene la mayor tensión.
Como se muestra en la figura, la corriente a través de la bobina de control nº 1, donde existe la mayor carga, ayuda a la bobina de control de la válvula y el solenoide, frenando así el generador. La corriente en las restantes bobinas de control se opone a la bobina de control de la válvula y el solenoide, para aumentar la velocidad de los otros generadores, de modo que la carga se distribuye más uniformemente.
En algunos accionamientos, en lugar de un regulador controlado eléctricamente, se emplea un regulador de tipo contrapeso, que consiste en una válvula giratoria de tipo receso accionada por el eje de salida del accionamiento, contrapesos, dos muelles helicoidales y un vástago de válvula no giratorio. La fuerza centrífuga, que actúa sobre los contrapesos del regulador, hace que se muevan hacia fuera, levantando el vástago de la válvula contra la oposición de un muelle helicoidal.
La posición del vástago de la válvula controla la dirección del aceite a los dos contornos del aceite. Si la velocidad de salida tiende a superar las 6.000 rpm, los contrapesos levantan el vástago de la válvula para dirigir más aceite al lado del pistón de control, haciendo que el pistón se mueva en una dirección para reducir el ángulo de la placa oscilante de la bomba. Si la velocidad cae por debajo de las 6.000 rpm, el aceite se dirige al pistón de control para que se mueva y aumente el ángulo del plato oscilante.
La protección contra el exceso de velocidad está instalada en el regulador. El regulador arranca en la posición de subvelocidad. Los muelles helicoidales del regulador están totalmente extendidos y el vástago de la válvula se mantiene en el límite de su recorrido hacia abajo. En esta condición, la presión se dirige al lado del pistón de control que da el ángulo mínimo de la placa de bamboleo.
El lado del ángulo máximo del pistón de control está abierto al vástago hueco. A medida que aumenta la velocidad de entrada, los contrapesos comienzan a moverse hacia fuera para superar la desviación del muelle. Esta acción levanta el vástago de la válvula y comienza a dirigir el aceite hacia el lado de máximo del pistón de control, mientras que el lado de mínimo está abierto al vástago hueco.
A unas 6.000 rpm, el vástago se posiciona para detener el drenaje de cualquiera de los dos lados, y las dos presiones buscan un punto de equilibrio a medida que la fuerza del peso volante se equilibra con el sesgo del muelle. De este modo, un fallo mecánico en el regulador provoca una condición de subimpulso.
La fuerza del contrapeso siempre tiende a mover el vástago de la válvula hacia la posición de disminución de la velocidad, de modo que, si el muelle helicoidal se rompe y el vástago se mueve a la posición extrema en esa dirección, la velocidad de salida se reduce. Si la entrada del regulador falla, el muelle fuerza el vástago hasta la posición de arranque para obtener la velocidad de salida mínima.
Un tornillo de ajuste en el extremo del regulador regula la velocidad de salida del accionamiento de velocidad constante. Este ajuste aumenta o disminuye la compresión de un muelle helicoidal, oponiéndose a la acción de los contrapesos. Los tornillos de ajuste giran en un collarín indentado, que proporciona un medio para realizar ajustes de velocidad en incrementos conocidos. Cada "clic" proporciona un pequeño cambio en la frecuencia del generador.
El variador de velocidad constante (CSD) puede ser una unidad independiente o estar montado dentro de la carcasa del alternador. Cuando el CSD y el alternador están contenidos en una sola unidad, el conjunto se conoce como generador de accionamiento integrado (IDG).
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