Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод DJVU (948287), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Согласно закону сохранения энергии, при и, < и, и г = пз ! и, < 1 сумма моментов равна нулю, М, + Мз — М, =- О. Зависимость моментов Ми Мь Мз от частоты вращения и, выходного вала или от передаточного отношения г'„называют моментной характеристикой гидротрансформатора. На рис. 9.23 показаны зависимости М1 — — г (г', ) и Мз = ® ), определенные экспериментально при постоянной частоте вращения вала приводного двигателя п~ = сопз1 и рассчитанная зависимость КПД: Мзиз Чгг = кггггг. М1 пг Максимальное значение КПД гидротрансформатора находится в пределах 0,8 < Ч „ < 0,92; зона А — основная зона, в которой гцдротрансформатор выполняет функции редуктора, т.
е. ~М2) ~ (М!) МЗ ~ 111 йгг е1 н Чгг ~ Чгм. При уменьшении нагрузки Мг частота вращения пг увеличивается. Поток рабочей жидкости перестраивается таким образом, что турбинное колесо раскручивает его в меньшей степени и структура на входе в реактор существенно меняется.
На входе в насосное колесо структура потока, определяемая неподвижными лопастями реактора, мало изменяется, и, следовательно, момент М; на вход- ЗбО Гл. 9. Лопастные насосы и турбины. Гидродинанические передачи ном валу изменяется несущественно даже цри значительном изменении момента Мг. Возрастание остаточного момента количества движения на выходе турбинного колеса вызывает уменьшение момента Мь определяемого с помощью следующего выражения: М1 +Мз — Мг =О.
Таким образом, характеристика гидротрансформатора представляет собой сочетание падающей кривой Мг — — т"(1) и мало изменяющейся зависимости м1 = Г(1). При дальнейшем снижении момента Мг (правее точки К п=соож 1,0 Л„-г, на рис. 9.23), сопровождаемом Ъ г возрастанием частоты враще- ч„=и ния пъ развиваемый турбинным колесом момент Мг станет ~.,сс 3 меньше Мь Это означает, что остаточная закрутка потока на М1 К выходе турбины начинаег превышать мало изменяющуюся закрутку потока за реактором, и пг реактор, раскручивая поток, гют 1,0 1,2 гг меняет направление момента А Б В Мз на противоположное (область Б на рис.
9.23) и уравне- Рис. 9.23. Рабочие характеристики ние равновесия моментов при- гидРотрансформатора обретает вид М1 — Мг — Мэ = О. В этой области /с < 1 и КПД гидротрансформатора меньше КПД гидромуфты. Путем соответствуюп1его размещения и профилирования лопастей реактора и турбинного колеса можно обеспечить выполнение функции ускоряющей передачи, для которой 1 > 1 (область В на рис. 9.23). В гидротрансформаторах, как и в гидромуфтах, некоторая, обычно небольшая, часть момента передается фрикционным путем, например дисковым трением по жидкости мегкду корпусом 5 и турбинным колесом 2.
Поэтому гидротрансформаторы с вра- 361 Ч. 11. 1 идроппевмопривод щающимся наружным корпусом обладают более высоким КПД, чем гидротрансформаторы с неподвижным корпусом. Суммарную мощность потерь в гндротрансформаторе можно определить по формуле где ̄— мощность на входе гидротрансформатора; Ч вЂ” полный КПД гндротрансформатора. Движение жидкости в рабочих полостях колес гидромуфт и гидротрансформаторов некоторых конструкций вызывает появление значительных гидродннамических (реакция потока на входе и выходе колеса) и статических (нз-за разности давления в полости и на внешней стороне колеса) осевых сил, которые необходимо учитывать при расчете конструкции и подшипников.
Из рис. 9.23 следует, что даже прн заклинивании (стоповый режим) ведомого (выходного) вала (г = О) момент Мь нагружающнй приводной двигатель, не превышает определенного значения, т. е. нет его перегрузки, при которой двигатели внутреннего сгорания и дизели глохнут, а электрические двигатели перегреваются и выходят нз строя. При стоповом режиме поток рабочей жидкости, выходящий из насосного колеса, набегает на лопасти турбинного колеса, сообщая ему импульс силы. При этом турбинное колесо остается неподвижным, окружная скорость Юз = О, а поток продолжает движение по направлению скорости Ъ'з =%'.
За счет набегания потока рабочей жидкости на лопасти неподвижного реактора турбинное колесо получает дополнительный реактивный импульс силы. Активный и реактивный импульсы зависят от угла набегания потока рабочей жидкости на поверхности лопастей турбинного колеса и лопаток реактора. Чем больше угол набегання потока на поверхность каждой лопасти, тем больший импульс силы получает соответствующее колесо. Реактивный импульс силы образует на реакторе крутящий момент Мь а в сумме с активным М1 — крутящий момент Мз на турбинном колесе: Мз = М, + Мь Углы лопастей турбинного колеса и лопаток реактора выбираются такими, чтобы было Мз > Мь а поэтому Мз > 2Мь Особое свойство гидротрансформатора состоит в том, что он позволяет развивать на выходном валу прн малой частоте вращения (прн запуске, когда пз =О, система насос — гидродвигатель работает как гидротрансформатор с передаточным числом 362 Гл.
9. Лопастные насосы и турбины. Гидродиноиические передачи 1 — э со) момент Мъ значителыю превышающий момент М, приводного двигателя, что вполне соответствует пусковым условиям. По мере разгона системы и снижении момента сопротивления режим работы гилротрансформатора плавно смещается в область больших передаточных отношений, и частота вращения пз выходного вала возрастает. Выполнение таких параметров желательно осуществлять из условия постоянства мощности приводящего двигателя, т. е. условия Д~нр л = М1оз~ = Мгозг, или гидротрансформатор обеспечивает хорошее приближение к желаемой характеристике и наилучшее его использование. В отличие от гидромуфт гидротрансформаторы, регулируемые изменением наполнения рабочей полости, встречаются редко, так как они имеют чрезвычайно большие потери энергии потока жидкости из-за сложной конфигурации межлопастных каналов и внутреннего тора.
Чаще встречаются гидротрансформаторы, регулируемые изменением формы рабочей полости за счет поворота лопаток реактора нли лопастей насосного колеса. Поворот лопастей вызывает изменение выходной характеристики гидротрансформатора вследствие изменения углов входа и выхода потока. Вниду замкнутости относительно малого объема рабочей жидкости переход всей теряемой при трении мощности в теплоту вызывает нагрев этой жидкости. Поэтому гидротрансформаторы часто снабжаются проточной системой охлаждения. На рис. 9.24 представлена схема объединенных систем охлаждения и подпитки, часто размещаемых в одном корпусе с гидро- трансформатором. Основным элементом системы является насос (Н), как правило, шестеренный, который подает через гидрораспределитель (Р) в рабочую полость гидротрансформатора охлажденную и очищенную фильтрами (Ф1 и Ф2) рабочую жидкость в стык между входом в насосное колесо и выходом из реактора.
В линии нагнетания устанавливается устройство для измерения давления рабочей жидкости, в данном случае манометр (М). Для создания и поддержания на определенном уровне избыточного давления в рабочей полости гидротрансформатора установлен подпорный гидроклапан (КЗ). Сливаемая из гидротрансформатора рабочая жидкость поступает через охлаждающее устройство (ОХ) в гидробак (Б). Гидроклапан (К1) предохраняет систему от разрушения, гидроклапан К2 предо- 363 Ч.
П. ! ндропневмопривод Рис. 9.24. Гидравлическая схема системы охлаждения и подпитки гидро- трансформатора храняет фильтроэлсмент фильтра Ф2 от разрушения при его засорении, а гидроклапан К4 защищает охлаждающее устройство от разрушения при его засорении. В некоторых схемах для предотвращения опорожнения рабочей полости гидротрансформатора при стоянке устанавливают обратные клапаны (ОК! и ОК2). Система охлаждения и подпитки обеспечивает три важных условия, без выполнения которых не может стабильно работать ни один гидротрансформатор: поддержание температуры рабочей жидкости в заданном диапазоне; восполнение утечек рабочей жидкости из рабочей полости через имеющиеся зазоры; предотвращение появления кавитации в зонах рабочей полости с пониженным давлением, например на входе в насосное колесо.
Поддержание температуры рабочей жидкости в заданном диапазоне зависит, главным образом, от объема рабочей жидкости в системе охлаждения и подпитки и рабочей полости гидротрансформатора. Максимальная температура рабочей жидкости составляет не более 80 'С. Опыт эксплуатации показывает, что суммар- 364 Гл. 9. Лопастные насосы и турбины. Гидрадинамические передачи ный объем рабочей жидкости должен быть не менее минутной подачи насоса системы подпитки и охлаждения. Утечки жидкости из рабочей полости гидротрансформатора восполняются насосом за счет поступления жидкости из бака системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
