Часть III. Гидродинамические передачи

И  ОБЪЕМНЫЙ  ГИДРОПРИВОД

ГЛАВА 9. Гидродинамические  передачи

 Гидродинамическая передача – это устройство,  состоящее из предельно сближенных между собой в одном корпусе рабочих элементов (колес и валов) от лопастных гидравлических машин (центробежного насоса и лопастной турбины), и предназначенное для передачи крутящего момента   с одного вала на другой в ситуациях, когда необходимо избежать жёсткой связи между валами и обеспечить возможность гибкой (плавной) регулировки  параметров вращательного движения. Все это становится возможным благодаря использованию в гидропередачах замкнутого потока жидкости, циркулирующей в общем для обоих колес корпусе (например, гидромуфты - рис. 82 [6]).

Рис. 82.  Основные рабочие элементы гидромуфты:

1 – насосное колесо,      2 – турбинное колесо,

3 – вращающийся корпус

 

     При сборке гидромуфты (в последовательности 3+2+1) колеса монтируются рабочими поверхностями навстречу друг другу, а насосное колесо скрепляется с корпусом болтами; при этом образуется  торообразная по форме конструкция, составленная из двух половинок (колес).

Назначение, устройство  и  принцип действия

                                гидромуфт

     Гидродинамические передачи делятся на гидромуфты (передающие мощность, не изменяя момента количества движения), и гидротрансформаторы (способные делать это с изменением момента).  

Рассмотрим рабочий процесс гидромуфты (ее схема представлена в меридиональном сечении на рисунке 83).   Ведущий вал вращается с числом оборотов n ₁, и на нём на шпонке жёстко закреплено рабочее колесо 1 центробежного насоса открытого типа с прямыми лопатками. На  выходном (ведомом) валу закреплено колесо 3

лопастной  турбины. Вся    гидромуфта

объединена   в  корпусе  2,  скреплённом

болтами с насосным  колесом. Корпус и,

              соответственно, пространство 

Рис. 83. Принципиальная схема                    между лопатками обоих 

устройства и работы гидромуфты                           колес заполняется

                                                                                                  жидкостью    

                      (обычно минеральным маслом     с малой вязкостью).          

      Ведущий  вал приводится  в движение от двигателя;                       при вращении жидкость  в насосном  колесе  движется от центра к периферии под действием центробежных сил и при этом возрастает окружная скорость (увеличивается кинетическая энергия). Частицы жидкости, находящиеся на том же радиусе в насосном колесе, обладают большей энергией,  чем  в  турбинном, поскольку n₁ > n₂. В результате возникает направленное движение жидкости из насосного колеса в турбинное. Возникший поток жидкости переходит в турбинное колесо и, поскольку в насосном колесе он уже получил  вращательное движение, то приобретенный импульс передаётся и турбинному колесу, которое тоже начинает вращаться. Передав энергию турбинному колесу, жидкость возвращается в насосное колесо, где снова получает приращение энергии, и т.д.

 

 

Параметры  гидромуфт

Для гидромуфт принята следующая система параметров:

1. Передаточное соотношение ;    

2. C кольжение    ;  

 3. КПД , 

где М – соответствующий крутящий момент. Равенство М₂ = М₁ = М означает, что гидромуфта передаёт крутящий момент без изменения. При этом:

М = ρ Q (C ₂ r ₂ cos α ₂ – C ₁ r ₁ cos α ₁)

    Выражение для определения крутящего момента получено при использовании теоремы об изменении момента количества движения жидкости, проходящей через рабочее колесо центробежного насоса (использовалось ранее при выводе уравнения Эйлера для центробежных насосов).

    Скольжение гидромуфты в рабочем режиме составляет 3÷5%.

При S = 0 n₁ = n₂, при этом расход Q = 0, а  значит и М = 0.

При малых  n₂    Q → Q_max,    M = M_max.

 

3.3. Характеристика гидромуфты

 

 Характеристикой гидромуфты (рис. 84) называется зависимость передаваемого крутящего момента М от передаточного отношения   i.

 M = M_max  при i = 0     (Q = Q _max)

M = 0 при i = 1 (Q = 0) 

     При этом η = i

 

    При i → 1 линейность графика нарушается,  КПД резко  падает.  Поэтому

  рабочий режим осуществляется обычно  

                     при i ≈ 0,85, когда М ≈ М_раб.

Рис. 84. Рабочие характеристики гидромуфты