Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод DJVU (948287), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Режим работы гидротурбины принято определять не частотой вращения и расходом, а рабочим напором. Поэтому по формулам подобия определяют зависимость частоты вращения, расхода и мощности от рабочего напора. В соответствии с теорией подобия пн ~м~~н Он ~й Лн Нн Янн ~/Нн и Т-~ ~Й а Тг .~нм У 1ззхн Я Окончательно получают пн ~.н пмт м ,Гнн,Г~м Для всех геометрически подобных гидротурбин, работающих пЕ на подобных режимах, значение п1 одинаково, — =Ыеш=п1'. Гн В этом выражении под линейным размером Ь понимают номинальный диаметр .0~ рабочего колеса, за который принят наибольший диаметр входной кромки лопаток колеса. Тогда пн~, Д, М Гн' ' п~',Гн' ' .озн,ГН' 346 1л. 9.
Лопастные насосы и турбины. Гидродинамические передачи Величины п1', Я и Ф~' называют приведенными частотой враще- ння, расходом и мощностью, которые могут выражать частоту вращения, расход и мощность гидротурбины, подобной данной, имеющей диаметр В~ = 1 м и напор Н = 1 м.
Из полученных выше выражений получают и, =и /М/Н~~~. Как и у лопастных насосов, коэффициент быстроходности и„„,. гидротурбины, определенный для оптимального режима ее работы, является необходимым и практически достаточным признаком геометрического подобия. Каждому значению и„„, соответствует практически определенное соотношение размеров турбины, обеспечивающее высокие технико-экономические показатели.
Коэффициент быстроходности п„по существу, является безразмерной величиной. 9.3. Гидродинамическне передачи Назначение, принцип работы. Гидродинамической передачей называют устройство для переноса энергии от приводящего двигателя к приводимому механизму (машине) потоком рабочей жидкости, протекающей в рабочих лопастных машинах, посредством взаимодействия потока рабочей жидкости и рабочих колес, т.
е. в результате изменения момента количества движения рабочей жидкости. Таким образом, гидродинамическая передача представляет собой сочетание рабочих органов лопастных насоса и гидротурбины, как правило, в одном агрегате. Появление гидродинамических передач связано с обратимостью динамических насосов и гидротурбин, которые при изменении направления потока жидкости в рабочей полости и распределения давления по сторонам рабочего органа взаимозаменяемы. При соединении насоса и гидротубины трубопроводами обеспечивается: независимое вращение ведомого и ведущего устройств; плавное включение их в работу и плавный переход от одного режима к другому; демпфирование высокочастотных крутнльных колебаний; отсутствие трущихся пар; автоматическое изменение передаваемого крутящего момента в зависимости от нагрузки со стороны потребителя; относительная бесшумность. 347 Ч.
П. Гидропвеииопривод Рис. 9,16. Принципиальная схема замкнутой гидродинамической передачи Гидродинамическая передача с трубопроводами имеет меньший КПД вследствие относительно больших потерь энергии в трубопроводах. Этот недостаток удалось преодолеть при создании замкнутой гидродинамической передачи (рис. 9.1б), которая состоит из насоса (Н) и турбины (Т). Поверхности лопастей и другие поверхности и каналы рабочих колес насоса и турРис.
9.17. Траектории бины, ограничивая и направляя движение движения частиц иде- потока рабочей жидкости, образуют обвльной жидкости в рабе- щую рабочую полость, Частицы рабочей "ем ко"есе ивс"са ( ) жидкости придвижении в каналах рабочих гидротурбины (- - -) колес совершакп циркуляционное движение (рис. 9.! 7). Гидродинамические передачи подразделяют на гидродинамические муфты (или гидромуфты) и гидродинамические трансформаторы (или гидротрансформаторы).
Взаимодействие лопастных систем рабочих колес с потоком рабочей жидкости рассматривают при следующих допущениях: гидропередача заполнена идеальной жидкостью; рабочая жидкость совершает осесимметричное установившееся движение, а ее масса сосредоточена на средней линии тока; изменение момснта количества движения рабочей жидкости происходит только при взаимодействии ее с лопастями, т.
е. в про- 348 Гл. 9. Попостные насосы и т>рбиньь Гидродино,иические передачи межутках между колесами момент количества остается неизменным; расход рабочей жидкости через все лопастные системы в любой момент времени одинаковый; направление относительных скоростей за каждой лопастной системой совпадает с направлением движения выходных элементов лопастей. Гидродинамические муфтьь Назначение, принггип риботы. Гидродинамическая муфта (или гидромуфта) состоит из двух соосно установленных колес (рис. 9.18): Н вЂ” насосного колеса ! (типа центробежного), соединенного с ведущим валом, и Т вЂ” турбинного 2Н 2Т колеса 2 (типа центростремительной гидротурбины), соединенного с ведомым валом.
1"ерметичный корпус 3 совмещен с одним из колес 1 и охватывает другое колесо 2. Ведомый вал центрируется подшипниками 6 и 5. Уплотнение, расположенное в подшипниковом узле 5, обеспечивает герметичность пары вал — корпус. Насосное колесо ! имеет лопасти 7, а турбинное коле- со — лопасти 4. В насосном и тур- Рис. 9.18. Схема гилромуфты бинном колесах расположены тороидальные направляющие поверхности. Поверхности колес образуют рабочую полость, в которой движется, обтекая плоские, радиально расположенные лопасги, поток рабочей жидкости. Точки 1Н и 2Н одновременно попарно принадлежат и насосному и турбинному колесам.
Насосное колесо приводится во врагцение двигателем с частотой вращения и„. Жидкость, находящаяся в межлопастном пространстве насосного колеса, раскручивается вместе с ним и центробежными силами отбрасывается к периферии колеса (от точки 1Н к точке 2Н на рис. 9.18). Участвуя во вращательном движении вместе с насосным колесом, частицы жидкости приобретают кинетическую энергию и скорость в направлении движения этого колеса. Далее в окрестностях точки 2Н жидкость с абсолютной скоро- Ч.
П. Гидроииевиопривод стью Рз падает с насосного колеса и с такой же скоростью «ударяет» в точке 2Т по лопасти турбинного колеса (на входе в турбинное колесо). В межлопастном пространстве турбинного колеса частицы жидкости, перемещаясь вдоль лопасти турбинного колеса от точки 2Т до точки 1Т, оказывают воздействие на его лопасти и заставляют вращаться с частотой вращения и,. Вращаясь вместе с турбинным колесом, частицы жидкости постепенно отдают ему кинетическую энергию, полученную в насосном колесе. При этом они перемещаются от периферии колеса к его оси вращения (от точки 2Т к точке 1Т на рис.
9.18). В окрестностях точки 1Т жидкость с абсолютной скоростью Р~ перетекает с турбинного колеса на насосное. Далее рабочий процесс повторяется, т. е, жидкость циркулирует в межлопаточном пространстве колес по замкнутому контуру с массовым расходом Д . Из уравнения Эйлера следует, что теоретически крутящий момент на валу лопастного колеса определяется тремя эксплуатационными параметрами: массовым расходом Д ,скоростью движения жидкости на входе н выходе колеса. Отметим, что скорость на выходе насосного колеса (в точке 2Н на рнс.
9.18) равна скорости на входе турбинного колеса (в точке 2Т). Кроме того, скорость на выходе турбинного колеса (в точке 1Т) равна скорости на входе насосного колеса (в точке 1Н). Третий параметр (расход Я„) для них общий, так как жидкость циркулирует по замкнутому контуру. Таким образом, все параметры гидромуфты, влияющие на крутящие моменты насосного и турбинного колес, попарно равны.
Значит, в идеале крутящие моменты на насосном и турбинном колесах одинаковы. Для анализа характеристик работу гидромуфты рассматривают в установившемся режиме. На гидромуфту как изолированную систему действуют внешние моменты со стороны валов: М~ — крутящий момент приводного двигателя, Мз — момент сопротивления, М,„— момент сил трения, обусловленный трением об окружающий воздух и внутри гидромуфты: М~ — М2 — М, = О. Часто М, = О, а поэтому М1 =Мг.= М- передаваемый момент.
Основная часть М, = Мз +М, момента нагндромуфте М, передается в результате силового взаимодействия потока жидкости с 350 Гл. 9. Лопастные насосы и турбины. Гидродинамичесние передачи лопастями насоса и гидротурбины и лишь незначительная его часть М, передается силами трения между подвижными элементами (например, по торцам) гидроромуфты, часто М,р = О. Под действием центробежных сил жидкость в насосном колесе движется от центра к периферии. При таком движении осуществляется закрутка потока в направлении вращения колеса, т.
е. увеличивается момент количества движения потока. Из насосного колеса поток поступает на лопасти турбинного колеса, в котором момент количества движения жидкости уменьшается (за счет различия закруток потока на выходе из насосного колеса и на выходе из турбины) — механическая энергия гидравлического потока преобразуется в механическую энергию твердого тела. Силы, возникающие при обтекании лопастей турбинного колеса, образуют крутящий момент М = — М„,,р, направленный в сторону вращения двигателя и противоположный по знаку моменту сопротивления. Момент М1 при заданной частоте вращения и, зависит от частоты вращения турбинного колеса ип Для улучшения динамики гидро- муфты число лопастей насосного колеса выполняют на 3 — 5 больше числа лопастей турбинного колеса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
