Die Entstehungsgesehiehte dieses Buehes reieht bis in die Zeit naeh dem zweiten Weltkrieg zuruek. leh erhielt damals als Bereehnungs ingenieur del' Forsehungs- und Entwieklungsabteilung del' Fiat-Werke, Turin, den Auf trag, mieh mit dem Problem del' Anwendung von Stro mungsmasehinen im Kraftfahrzeugbau zu befassen. Del' Mangel an Faehliteratur auf diesem Sondergebiet zwang mieh zu selbstandiger Erarbeitung del' theoretisehen Grundlagen und zur Entwieklung del' erforderliehen Bereehnungsmethoden, wobei sieh vielfaeh Probleme er gaben, die Widerspruehe in sieh zu enthalten sehienen und nieht…mehr
Die Entstehungsgesehiehte dieses Buehes reieht bis in die Zeit naeh dem zweiten Weltkrieg zuruek. leh erhielt damals als Bereehnungs ingenieur del' Forsehungs- und Entwieklungsabteilung del' Fiat-Werke, Turin, den Auf trag, mieh mit dem Problem del' Anwendung von Stro mungsmasehinen im Kraftfahrzeugbau zu befassen. Del' Mangel an Faehliteratur auf diesem Sondergebiet zwang mieh zu selbstandiger Erarbeitung del' theoretisehen Grundlagen und zur Entwieklung del' erforderliehen Bereehnungsmethoden, wobei sieh vielfaeh Probleme er gaben, die Widerspruehe in sieh zu enthalten sehienen und nieht immer leieht zu deuten waren. Dureh die Ergebnisse diesel' Arbeiten und insbesondere dureh die Aufstellung des Strom1ln(Jskreislaut-Gesetzes, hoffe ieh dazu beigetragen zu haben, daB die sonst bei del' Auslegung eines Stromungswandlers angewandte kostspielige und zeitraubende Methode del' probeweisen Annaherung dureh den Versueh, nunmehr dureh die siehere Voraus bestimmung del' riehtigen untereinander abhangigen Sehaufelwinkel grundsatzlieh uberwunden ist. leh glaube, daB es deshalb niitzlieh ist, die Ergebnisse meiner Arbei ten in gedrangter Form in einem Bueh besehrankten Umfanges zu sammenzufassen. Fur alle, die sieh mit den verwiekelten Zusammen hangen del' hydrodynamisehen Kraftubertragung zu besehaftigen haben, wird eine geordnete und systematisehe Behandlung del' Materie und del' Bel'echnung allel' wiehtigen EinfluBgl'oBen eine willkommene Hilfe dal' stellcn. Allerdings kann dieses Bueh keine el'sehopfende Darstellung del' Stromungswandler sein, da viele Probleme, besonders auf Nebengebieten, nur gestreift werden konnten. Einige Ergebnisse sind Resultate von Ver einfachungen, die sieh als notig odeI' zweekma13ig erwiesen, urn die Reehnung nieht unnotigel'weise uber jedes vertretbare MaB hinaus zu komplizieren.
I. Grundsätzliche Betrachtungen.- A. Allgemeines.- B. Betriebliches Verhalten der Strömungskupplungen und -wandler am Prüfstand.- 1. Strömungskupplungen.- 2. Strömungswandler.- II. Strömungskupplungen.- A. Analytische Behandlung der Strömungskupplungen.- 1. Wirkungsgrad einer Strömungskupplung.- 2. Geometrische Verhältnisse in der Strömungskupplung.- 3. Theoretische Grundlagen und betriebliches Verhalten einer Strömungskupplung.- a) Allgemeines. Mechanismus der Drehmomententstehung und Leistungsübertragung.- b) Verluste infolge innerer Flüssigkeitsreibung.- c) Verluste infolge Eintrittsstoßes.- d) Energiebilanz und Kennkurve einer Strömungskupplung.- e) Hydraulisches Ähnlichkeitsgesetz bei Strömungskupplungen.- f) Prüfstand zur Ermittlung der Kennkurve einer Strömungskupplung.- g) Betrachtungen und falsche Auslegung des Problems, die zu einem"Paradoxon" führen.- h) Modell einer Strömungskupplung für i =const; Verlustleistung.- i) Exakte Lösung des Problems.- k) Beschreibung des "Paradoxons" mit Hilfe der Analyse des Druckverlaufs im geschlossenen Arbeitskreislauf.- 4. Einfluß des spezifischen Gewichts des Arbeitsmittels.- a) Kennwert ? in Abhängigkeit der Veränderlichkeit von ? und v; Einfluß auf die Abmessungen der Strömungskupplung.- b) Quecksilber als Arbeitsmittel in der Strömungskupplung.- c) Wasser als Arbeitsmittel in der Strömungskupplung.- 5. Axialschübe auf die Laufräder.- a) Druckverteilung in einer mit dem Behälter umlaufenden Flüssigkeit.- b) Flüssigkeitsdruck und an den Laufrädern der Strömungskupplung angreifende Axialkräfte.- 6. Betriebliches Verhalten einer Strömungskupplung mit einem Verbrennungsmotor, dessen Drehmoment sich mit der Drehzahl ändert.- a) Drehmoment -Diagramm mit Schlupf werten in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, Abtriebswellendrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit.- b) Diagramm der Schlupfwerte in Abhängigkeit von der Motordrehzahl.- c) Betriebliches Verhalten der Strömungskupplung am Festpunkt und im Leerlauf des Motors.- d) Graphische Integraldarstellung des Arbeitsfeldes einer gegebenen Strömungskupplung und deren Zusammenarbeit mit einem beliebigen Antriebsmotor mit bekannter Momentenkurve.- e) Anomalie oder Betriebsinstabilität einer Strömungskupplung bei niedrigen Antriebs- (Motor-) Drehzahlen.- f) Betrieb einer Strömungskupplung bei ? > 1 und ? 0.- 7. Thermische Berechnung der Strömungskupplungen.- a) Aufstellung der Wärmebilanz.- b) Wärmekapazität der Strömungskupplung und Gesamtwärmeübergangskoeffizient"k".- c) Berechnung der Temperaturen.- d) Berechnung der Diagramme M-v, q-v-t, q-T-t.- B. Mittel, um Starrheits- und Kupplungsgrad einer Strömungskupplung bei großen Schlupfwerten und am Festpunkt zu verringern.- 1. Allgemeines.- 2. Strömungskupplung mit ringförmigem äußerem Reservebehälter; Entleeren und Wiederauffüllen der Arbeitsflüssigkeit.- 3. System mit Reserveraum.- 4. System mit Prallscheibe.- 5. Verschiedene Abmessungen der Pumpen- und Turbineninnendurchmesser.- 6. System mit großer Schaufelzahl.- 7. System mit einziehbaren Schaufelwänden.- 8. System mit Irisblendendrosselung und drehbaren Schaufeln.- III. Strömungswandler.- A. Mathematische Analyse der Strömungswandler.- 1. Allgemeines.- 2. Erste Bilanzaufstellung der hydraulischen Energie.- 3. Allgemeine Definition der verschiedenen Wirkungsgrade.- 4. Definition einiger Verhältnisgrößen als Kennwerte in Funktion von ?.- 5. Bestimmung der Druckhöhe der Pumpe und des Druckgefälles der Turbine. Das Kreislauf-Gesetz.- a) Pumpe.- b) Turbine.- 6. Bestimmung der Stoß Verluste.- a) Stoßverluste am Pumpenradeintritt (Punkt 1).- b) Stoßverluste am Turbinenradeintritt (Punkt 3).- c) Stoßverluste am Eintritt in das Leitrad (Punkt 5).- d) Gesamte Stoßverluste.- 7. Berechnung der gesamten Verluste durch Flüssigkeitsreibung im Strömungskreis, in Abhängigkeit des Strömungsfaktors x = Q/Q*.- 8. Aufstellung der Abhängigkeitsgleichung zwischen x und ?.- 9. Aufstellung der Gleichungen des Gesamtwirkungsgrads.- 10. Diskussion der Wirkungsgradformeln.- 11. TmLOK-Freilauf.- 12. Bestimmung der verschiedenen ausgezeichneten Arbeitsverhältnisse eines Strömungswandlers.- a) Durchgangsdrehzahl.- b) Drehmomentenverhältnisse im allgemeinen Betriebszustand.- c) Maximales Drehmomentenverhältnis am Festpunkt.- d) Drehmomentenverhältnis am Nennpunkt.- e) Drehmomentenzuwachs zwischen Nennpunkt und Festpunkt.- f) Maximales Reaktionsmoment am Leitrad.- g) Lösungspunkt des Leitrades.- 13. Axialschübe auf die Laufräder und Reaktionskräfte auf das Leitrad.- a) Pumpe.- b) Turbine.- c) Leitrad.- B. Zusammenarbeit eines Verbrennungsmotors mit einem Strömungswandler.- C. Auslegung eines Strömungswandlers und allgemeiner Rechnungsgang.- 1. Vorbemerkungen.- 2. Rechnungsgang.- 3. Konstruktion der Umrißlinien des Meridianschnittes des Strömungskreises.- D. Schaufelwinkel am Ein- und Austritt der Laufradkanäle.- E. Festlegung der Schaufelprofile und Schaufelkonstruktion.- F. Mittel zur Verbesserung der Wirkungsgrade und zur Erweiterung des wirtschaftlichen Betriebsbereiches eines Strömungswandlers.- G. Strömungswandler mit zwei Turbinen.- IV. Leistungsteilung.- Das TM-System in den Strömungsmaschinen.- 1. Das TM -System in der Strömungskupplung.- a) Variante A.- b) Variante B.- c) Vergleich zwischen Betriebsmerkmalen der Varianten A und B des TM -Systems, angewandt in einer Strömungskupplung.- 2. Das TM-System im Strömungswandler.- V. Einige praktische Ausführungen.- A. Strömungskupplungen im Kraftfahrzeugbau.- B. Strömungswandler im Kraftfahrzeugbau.- SchrifttumsTerzeichnis.
I. Grundsätzliche Betrachtungen.- A. Allgemeines.- B. Betriebliches Verhalten der Strömungskupplungen und -wandler am Prüfstand.- 1. Strömungskupplungen.- 2. Strömungswandler.- II. Strömungskupplungen.- A. Analytische Behandlung der Strömungskupplungen.- 1. Wirkungsgrad einer Strömungskupplung.- 2. Geometrische Verhältnisse in der Strömungskupplung.- 3. Theoretische Grundlagen und betriebliches Verhalten einer Strömungskupplung.- a) Allgemeines. Mechanismus der Drehmomententstehung und Leistungsübertragung.- b) Verluste infolge innerer Flüssigkeitsreibung.- c) Verluste infolge Eintrittsstoßes.- d) Energiebilanz und Kennkurve einer Strömungskupplung.- e) Hydraulisches Ähnlichkeitsgesetz bei Strömungskupplungen.- f) Prüfstand zur Ermittlung der Kennkurve einer Strömungskupplung.- g) Betrachtungen und falsche Auslegung des Problems, die zu einem"Paradoxon" führen.- h) Modell einer Strömungskupplung für i =const; Verlustleistung.- i) Exakte Lösung des Problems.- k) Beschreibung des "Paradoxons" mit Hilfe der Analyse des Druckverlaufs im geschlossenen Arbeitskreislauf.- 4. Einfluß des spezifischen Gewichts des Arbeitsmittels.- a) Kennwert ? in Abhängigkeit der Veränderlichkeit von ? und v; Einfluß auf die Abmessungen der Strömungskupplung.- b) Quecksilber als Arbeitsmittel in der Strömungskupplung.- c) Wasser als Arbeitsmittel in der Strömungskupplung.- 5. Axialschübe auf die Laufräder.- a) Druckverteilung in einer mit dem Behälter umlaufenden Flüssigkeit.- b) Flüssigkeitsdruck und an den Laufrädern der Strömungskupplung angreifende Axialkräfte.- 6. Betriebliches Verhalten einer Strömungskupplung mit einem Verbrennungsmotor, dessen Drehmoment sich mit der Drehzahl ändert.- a) Drehmoment -Diagramm mit Schlupf werten in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, Abtriebswellendrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit.- b) Diagramm der Schlupfwerte in Abhängigkeit von der Motordrehzahl.- c) Betriebliches Verhalten der Strömungskupplung am Festpunkt und im Leerlauf des Motors.- d) Graphische Integraldarstellung des Arbeitsfeldes einer gegebenen Strömungskupplung und deren Zusammenarbeit mit einem beliebigen Antriebsmotor mit bekannter Momentenkurve.- e) Anomalie oder Betriebsinstabilität einer Strömungskupplung bei niedrigen Antriebs- (Motor-) Drehzahlen.- f) Betrieb einer Strömungskupplung bei ? > 1 und ? 0.- 7. Thermische Berechnung der Strömungskupplungen.- a) Aufstellung der Wärmebilanz.- b) Wärmekapazität der Strömungskupplung und Gesamtwärmeübergangskoeffizient"k".- c) Berechnung der Temperaturen.- d) Berechnung der Diagramme M-v, q-v-t, q-T-t.- B. Mittel, um Starrheits- und Kupplungsgrad einer Strömungskupplung bei großen Schlupfwerten und am Festpunkt zu verringern.- 1. Allgemeines.- 2. Strömungskupplung mit ringförmigem äußerem Reservebehälter; Entleeren und Wiederauffüllen der Arbeitsflüssigkeit.- 3. System mit Reserveraum.- 4. System mit Prallscheibe.- 5. Verschiedene Abmessungen der Pumpen- und Turbineninnendurchmesser.- 6. System mit großer Schaufelzahl.- 7. System mit einziehbaren Schaufelwänden.- 8. System mit Irisblendendrosselung und drehbaren Schaufeln.- III. Strömungswandler.- A. Mathematische Analyse der Strömungswandler.- 1. Allgemeines.- 2. Erste Bilanzaufstellung der hydraulischen Energie.- 3. Allgemeine Definition der verschiedenen Wirkungsgrade.- 4. Definition einiger Verhältnisgrößen als Kennwerte in Funktion von ?.- 5. Bestimmung der Druckhöhe der Pumpe und des Druckgefälles der Turbine. Das Kreislauf-Gesetz.- a) Pumpe.- b) Turbine.- 6. Bestimmung der Stoß Verluste.- a) Stoßverluste am Pumpenradeintritt (Punkt 1).- b) Stoßverluste am Turbinenradeintritt (Punkt 3).- c) Stoßverluste am Eintritt in das Leitrad (Punkt 5).- d) Gesamte Stoßverluste.- 7. Berechnung der gesamten Verluste durch Flüssigkeitsreibung im Strömungskreis, in Abhängigkeit des Strömungsfaktors x = Q/Q*.- 8. Aufstellung der Abhängigkeitsgleichung zwischen x und ?.- 9. Aufstellung der Gleichungen des Gesamtwirkungsgrads.- 10. Diskussion der Wirkungsgradformeln.- 11. TmLOK-Freilauf.- 12. Bestimmung der verschiedenen ausgezeichneten Arbeitsverhältnisse eines Strömungswandlers.- a) Durchgangsdrehzahl.- b) Drehmomentenverhältnisse im allgemeinen Betriebszustand.- c) Maximales Drehmomentenverhältnis am Festpunkt.- d) Drehmomentenverhältnis am Nennpunkt.- e) Drehmomentenzuwachs zwischen Nennpunkt und Festpunkt.- f) Maximales Reaktionsmoment am Leitrad.- g) Lösungspunkt des Leitrades.- 13. Axialschübe auf die Laufräder und Reaktionskräfte auf das Leitrad.- a) Pumpe.- b) Turbine.- c) Leitrad.- B. Zusammenarbeit eines Verbrennungsmotors mit einem Strömungswandler.- C. Auslegung eines Strömungswandlers und allgemeiner Rechnungsgang.- 1. Vorbemerkungen.- 2. Rechnungsgang.- 3. Konstruktion der Umrißlinien des Meridianschnittes des Strömungskreises.- D. Schaufelwinkel am Ein- und Austritt der Laufradkanäle.- E. Festlegung der Schaufelprofile und Schaufelkonstruktion.- F. Mittel zur Verbesserung der Wirkungsgrade und zur Erweiterung des wirtschaftlichen Betriebsbereiches eines Strömungswandlers.- G. Strömungswandler mit zwei Turbinen.- IV. Leistungsteilung.- Das TM-System in den Strömungsmaschinen.- 1. Das TM -System in der Strömungskupplung.- a) Variante A.- b) Variante B.- c) Vergleich zwischen Betriebsmerkmalen der Varianten A und B des TM -Systems, angewandt in einer Strömungskupplung.- 2. Das TM-System im Strömungswandler.- V. Einige praktische Ausführungen.- A. Strömungskupplungen im Kraftfahrzeugbau.- B. Strömungswandler im Kraftfahrzeugbau.- SchrifttumsTerzeichnis.
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