Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Билеты / ГТР гидромуфта

.docx
Скачиваний:
33
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
82.26 Кб
Скачать

Гидромуфты и гидротрансформаторы. В соответствии с изложенным выше принципом работы схему гидропередачи можно представить, как показано на рис. 7.5, а. Центробежный насос Н, получая энергию от двигателя через вал /, засасывает жидкость из трубопровода 4 и нагнетает ее по трубопроводу 5 в радиальную турбину Т, из которой жидкость возвращается в трубопровод 4. При течении жидкости в замкнутом контуре 4—Н—5—Т—4 возникают потери ее энергии из-за трения и вихреобразования. Потери на трение зависят от скорости течения, длины трубопроводов и качества их внутренних поверхностей; вихревые потери — от изменений направления и скорости течения. Поэтому для уменьшения потерь на трение в трубопроводах 4 и 5 приходится увеличивать их поперечные сечения, чтобы снизить скорость течения. Для уменьшения вихревых потерь при выходе из насоса и постепенного снижения скорости служит направляющий аппарат (диффузор) НА\. Однако перед турбиной в направляющем аппарате НА2 скорость течения должна быть снова повышена для увеличения кинетической энергии жидкости.

Попытки создать работоспособную передачу по этой схеме долгое время не могли увенчаться успехом: потери в трубопроводах и направляющих аппаратах были настолько велики, что . к. п. д. передачи был недопустимо низок. Выход был найден в ликвидации всех трубопроводов и объединении насоса и турбины в одном корпусе в виде единого гидроаппарата. В связи с этим отпа-

ли потери на трение в трубопроводах, а также значительная часть вихревых потерь.

Контур циркуляции жидкости в гидроаппаратах ограничен пространством между лопатками рабочих колес Н и Т и направляющего аппарата НА (рис. 7.5, б). Это позволило существенно поднять к. п. д. гидроаппаратов. Для некоторых случаев оказалось возможным исключить из круга циркуляции и направляющий аппарат (рис. 7.5, в), получив простую конструкцию, состоящую лишь из упрощенных насосного и турбинного колес. Таким образом, в гидродинамических передачах применяются аппараты двух типов: гидро-

Рис. 7.6. Гидромуфта

трансформаторы, в которых, помимо вращающихся рабочих колес (насосного и турбинного), имеется и неподвижный направляющий аппарат (реактор), и гидромуфты, в которых жидкость циркулирует только между лопатками рабочих колес.

Гидромуфта (рис. 7.6) конструктивно состоит из трех основных деталей. Насосное колесо Н жестко связано с ведущим валом /. Турбинное колесо Т находится на ведомом валу 2. Каждое из колес состоит из наружного тороидального корпуса и внутреннего тора, пространство между которыми перегорожено радиальными лопатками. (Используются конструкции гидромуфты и без внутреннего тора.) Для ограничения рабочего пространства гидромуфты от утечек жидкости служит наружный корпус (колокол) 3, который в данной конструкции жестко соединен с насосным колесом и вращается вместе с ним.

Рабочее пространство круга циркуляции гидромуфты представляет собой замкнутые каналы между лопатками насосного и турбинного колес, которые в процессе работы заполнены жидкостью.

Жидкость в межлопаточных каналах совершает сложное движение. Проследим за движением какой-то частицы (небольшого объема) жидкости в круге циркуляции. Входя в насосное колесо Н на радиусе Г\ частица жидкости движется в радиальном направлении под действием центробежной силы. Одновременно вместе с колесом частица вращается с переносной (окружной) скоростью Ы|н = яПнп/ЗО, где п„ — частота вращения насосного колеса, об/мин.

При перемещении частицы жидкости от входа на лопатки (радиус г\) к выходу (радиус г2) она по инерции стремится сохранить свою окружную скорость и в новом положении, но лопатка колеса обладает в этой точке большей переносной скоростью: и2н = лл„Г2/30. Поэтому колесо как бы стремится обогнать частицу и своей лопаткой давит на нее. Таким образом, частице жидкости от лопаток сообщается энергия, которая ускоряет ее и заставляет двигаться со скоростью лопатки колеса. Аналогичное воздействие испытывают все частицы жидкости. Следовательно, в насосном колесе лопатки сообщают рабочей жидкости кинетическую энергию.

В каналах турбинного колеса жидкость, наоборот, движется от периферии к центру, поэтому в них происходит обратная картина. Здесь жидкость, перемещаясь к центру, теряет окружную скорость. Поэтому она давит на лопатки турбинного колеса, и, отдавая им энергию, заставляет вращаться турбинное колесо.

Таким образом, происходит замкнутое движение жидкости в круге циркуляции. Необходимым условием этого движения является наличие скольжения, т. е. некоторой разности частот вращения рабочих колес. Только при этом условии центробежные силы жидкости, находящейся между лопатками насосного колеса, смогут преодолеть центробежные силы жидкости, заключенной в каналах турбинного колеса, и все

сопротивления пути циркуляции. Направление циркуляции показано стрелками на левой проекции рис. 7.6.

Скольжением гидромуфты 5 называется отношение разности частот вращения насосного (п„) и турбинного (гат) колес к частоте вращения насосного колеса:

где « = пт/п„— передаточное отношение.

Передача мощности в гидромуфте осуществляется непосредственно от насосного колеса к турбинному через жидкость. Поэтому вращающий момент на ведомом валу всегда равен моменту на ведущем валу

Так как мощность равна произведению момента на частоту вращения, то вследствие скольжения (т. е. отставания ведомого вала) мощность, подводимая к гидромуфте, всегда больше мощности на ведомом валу.

Полный к. п. д. гидромуфты

Отсюда следует, что к. п. д. гидромуфты при постоянном п„ возрастает с увеличением частоты вращения ведомого вала (турбинного колеса).

Характеристика к. п. д. гидромуфты, т. е. его зависимость от передаточного отношения ( (рис. 7.7, а), имеет вид прямой линии. Теоретически эта линия должна была бы придти в точку (1=1, т)гм=1). Однако, как мы установили, работа гидромуфты при 5 = 0 (пх = п„) невозможна. По этой причине, а также вследствие некоторых неучтенных потерь характеристика к. п. д. при 0,97 4-0,98 резко обрывается и при 1 = 1 к. п. д. равен нулю (муфта не передает энергию).

Другой важной характеристикой гидромуфты является зависимость передаваемого момента от передаточного отношения. Как видно на рис. 7.7, а, с возрастанием скольжения я (т. е. с уменьшением I) при постоянном п„ абсолютная величина

Рис. 7.7. Характеристики:

а — гидромуфты; б — гидротрансформаторов

момента, который может передать гидромуфта, увеличивается.

Таким образом, гидромуфта может служить для передачи энергии между двумя валами. Она обладает способностью смягчать ударные нагрузки и крутильные колебания, возникающие в передаче.

Гидромуфта, связанная с валом дизеля, допускает его пуск при полностью заторможенном ведомом вале.

Обычно гидромуфты работают при к. п. д. на номинальном режиме 0,96—0,97, что соответствует скольжению 3—4 % (при номинальной частоте вращения ведущего вала). При этом они должны передавать номинальный (расчетный) момент.

Гидротрансформатор (рис. 7.8) в отличие от гидромуфты, помимо насосного Н и турбинного Т колес, имеет неподвижный направляющий аппарат (реактор) НА, который, так

Рис. 7.8. Гидротрансформаторы:

а — первого класса; б — второго класса

же как и рабочие колеса, состоит из специально спрофилированных лопаток.

Направляющий аппарат меняет направление потока жидкости и обеспечивает постоянный угол входа жидкости на лопатки насосного колеса. Таким образом, условия их обтекания практически не меняются при изменении режима работы турбинного колеса и это дает возможность преобразовывать (трансформировать) момент, передаваемый гидротрансформатором.

Поскольку момент на любом валу вообще прямо пропорционален мощности и обратно пропорционален частоте вращения, то при постоянной мощности и уменьшении частоты вращения турбинного вала момент на нем увеличивается (и наоборот).

Направляющий аппарат в круге циркуляции гидротрансформатора конструктивно может быть расположен или перед насосным колесом (рис. 7.8, а), или перед турбинным колесом (рис. 7.8, б). В первом случае гидротрансформатор относят к первому классу, во втором — ко второму. При этом характерно, что для гидротрансформаторов первого класса турбинное колесо может вращаться только в направлении вращения насосного колеса, тогда как для гидротрансформаторов второго класса направление вращения турбинного

колеса может быть любым — в зависимости от расположения лопаток направляющего аппарата.

В обоих случаях назначение направляющего аппарата одинаково — увеличивать кинетическую энергию жидкости (динамический напор) за счет преобразования части статического давления путем изменения скорости и направления потока на неподвижных лопатках вследствие их реакции. Так как направляющий аппарат воспринимает реактивные силы, при изменении режима работы турбинного колеса на него действует переменный по величине и знаку крутящий момент, передающийся на неподвижный корпус. Знак этого момента зависит от направления потока на лопатки направляющего аппарата. Момент турбинного колеса в соответствии с законом сохранения энергии равен МТ=МН± ±МНА. На рис. 7.7, б показаны зоны передаточных отношений с положительными и отрицательными значениями момента направляющего аппарата. При этом, если направляющий аппарат расположен перед входом в турбинное колесо (гидротрансформаторы второго класса), то он увеличивает момент, передаваемый турбинному валу, по сравнению с моментом на ведущем валу. Если направляющий аппарат расположен перед насосным колесом (гидротрансформаторы первого класса), то реактивный момент (момент на направляющем аппарате) складывается с моментом, приобретаемым жидкостью в насосном колесе, что в конечном итоге также приводит к увеличению момента на валу турбинного колеса. Таким образом, в обеих схемах осуществляется преобразование момента и скорости вращения ведомого вала при постоянных моменте и скорости вращения ведущего вала.

Соседние файлы в папке Билеты