Файл: Чарей В.Е. Гидравлические машины учебное пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 45

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
к .п .д . и уело-

п н ™ число оборотов насосного колеса;

2)- активный диаметр гидромуфты.

Для выбора гидромуфты задаются: Ahg , п 9е ’

виями работы в системе. Основываясь на техническом задании, выбирают рабочую жидкость, конструкцию и й результате опреде­

ляют активный диаметр гидромуфты по формула

i

7)Л ж ш .

(90)

JJ V Pfnnir

J>(0,01nH) 5K„

 

или

 

J?=

(91)

где Мн - мощность насоса;

р- плотность жидкости;

п н

-

число оборотов насоса;

 

 

Ан

-

коэффициент

мощности момента нсоосного

колеса;

 

 

Ян = Ят ’

определяется по приведенной характе­

 

 

ристике ;

 

 

 

Мн - момент насоса.

 

 

На основе метода подобия (для скольжения

5

= 3%) по­

строена номограмма, из которой по заданной мощности и скорости ведущего вала могут быть определены основные размеры гидромуф­ ты (см ., например., [ « § ] ) .

Номограмма для определения диаметров гидромуфт с плоскими радиальными лопатками (при скольжении S = з%) приведена на

рис. 56.

5. Регулирование при помощи гидромуфта

4 ряде случаев двигатель не может быть отрегулирован 1 на определенное необходимое число оборотов, при помощи гидромуфты, связанной с двигателем, можно изменять скорость вращения вела, что может быть осуществлено двумя способами:

-изменением иалолнения круга циркуляции;

-воздействием на рабочие органы гидромуфты.

Первый способ довольно часто распространен; имеется мно -

го различных конструкций гидромуфт с изменением наполнения кру­ га циркуляции.


Пдб/пин.

то

81 -

Регулирование может производиться поворотом лопаток (вок­ руг радиальной или параллельной оси вращения) с помощью раз - личных конструкции гидромуфт.

Регулирование шибером осуществляется перекрытием канала насоса, однако это ведет к увеличению потерь и снижению к р у ­ тящего момента. Имеются конструкции гидррмуфт с шиоернам ре - гулированием.

за тель)

Гидротрансформатор, в отличие от гидромуфты, предназнача­ ется для передачи мощности с ведущего вала на ведомый с транс­ формацией момента; в этом смысла трансформатор может частично или полностью заменить коробку передач, важнейшим элементом конструкции гидротрансформатора, принципиально отличающим его от конструкции гидромуфта, является неподвижное лопастное зве­ но,- жестко соединенное с неподвижным корпусом и называемое направляющим аппаратом.

На рис. 57 приведена принципиальная схема гидротрансфор­ матора. Здесь, помимо насосного колеса Н (соединенного с валом двигателя) и турбинного колеса Т, соединенного непосрад*

парат А, на котором создается момент такого же знака, как и момент на насосном колесе Н, что позволяет получать трансфор­ мацию момента двигателя.

Для получения большей трансформации момента лопасти гид­

ротрансформатора

делают

изогнутыми. Направляющий аппарат м о ­

жет быть размещен

перед

насосным и турбинным колесами. Прин­

цип действия гидротрансформатора заключается

в следующем. Вся

внутренняя полость гидротрансформатора перед

пуском додана

82 -*

быть заполнена рабочей жидкостью. Насос приводится в действие двигателем и заставляет-.жидкость вращаться вместе с колесом насоса и, кроме того, перемещаться относительно колеса по замкнутому кругу циркуляции, образованному каналами насоса, турбины и направляющего аппарата.

Как и в осыпкой центробежном насоса, жидкость, протекая

по каналам насосагидротрансформатора,' приобретает дополни - тельное количество энергия, некоторая часть этой дополнитель­ ной энергии затрачивается на преодоление гидравлических сопро­ тивлений в круге циркуляции, а ббльшая часть передается ка ве­

домый вал туроиаы.

Передача мощности с ведущего зала 2 на ведомый П сопровож­ дается изменение!." (трансформацией) момента. Число оборотов турбины изменяется автоматически, в зависимости-от внешнего сопротивления.

Способность гидротрансформатора изменять величину момента, передаваемого двигателем, обусловливается исключительно нали­ чием направляющего аппарата. Степень трансформации момента за­

висит от

конструкции и режима работы гидротрансформатора.

 

Если

момент на

ведомом валу оудег оольше момента на веду­

щем валу,

то такой

режим называют

п о в ы в а ю щ и м ; если

же

момент

на ведомом залу будет меньше момента

на ведущем ва­

лу,

то такой резким называют

п о н и ж а ю щ и

м .

Гидротрансформатор, так же как и гидромуфта, осуществляет гибкую связь ведущей части с ведомой и поэтому ооладэат всеми достоинствами гидромуфты, но, кроме того, способен еще транс­ формировать момент, на что гидромуфта, на имеющая направляю -

щего аппарата, не способна..

Рассмотрим установившееся движение трансформатора. Турби­ на и насос вращаются, хотя и с разным числом оборотов, но по­ стоянным для данной системы. Число оборотов турбины в гидро - трансформатора (в отличие от гидромуфты), работающей на пони­ жающем режиме, может оказаться в некоторых случаях больше чи­

сла оборотов насоса.

В гидротрансформаторе, работающем на повышающем режиме,

число оборотов турбины всегда

меньше числа

оборотов

насоса .

По закону моментов количества

движения системы (при

устано -

вившемся движении) это количество движения

постоянно, т .е .

производная по времени от главного момента

количества движенда


 

 

 

- 83

-

 

 

 

 

 

равна

нулю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш ' Ы и ' О ,

 

 

 

 

 

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ми +Мт± М « = 0

,

 

 

 

 

 

где

Мн - момент двигателя, подводимого

к трансформа­

 

тору;

 

 

 

 

 

 

 

И т - момент

сопротивления

(ведомого

вал а);

он ра­

 

вен, но противоположен моменту, отдаваемому

 

трансформатором

ведомой части;

 

 

 

 

момент силы реакции опоры, он численно.равен

 

главным образом силам, действующим в направ­

 

ляющем аппарате

(но

противоположен по

зн аку ).

 

При повышающем режиме его знак

совпадает

со

 

_знаком

Пн

, и наоборот (см. Френкель й,3.

 

 

Гидравлические машины, 1951, стр , 260).

Тогда

 

 

± Mfl

.

 

 

(92)

 

Уравнение (92) называется основным уравнением установив -

шегося движения гидротрансформатора.

Из него следует, что

при

любых условиях установившегося

движения

Мг

передавае­

мый на ведомый вал , в общем случае не

равен

моменту Мн

двига­

теля, измеренному непосредственно не

ведущем валу (у насоса).

В условиях неустэновившвгоея движения, например в момонт

пуска,

остановки и промежуточной регулировки скорости,

момент

Мт тем более не равен моменту

Мн

,

так

как появляется

ускорение системы,

т .е .

 

 

 

 

 

 

Таким образом, при повышающем режима

Мт > Нн ,

апри понижающем режиме

нт <м„.

Гидротрансформаторы могут быть одноступенчатыми, двухсту­ пенчатыми и трехстуненчатыми. При одноступенчатом мы будем иметь один насос, одну турбину и один или два направляющих


аппарата рис. 58. При двухступенчатом имеется один насос, две турбины и один или два направляющих аппарата (рис. 59) и т .д .

Рис, 58. Одноступенчатый гидро-

Рис. 59. Двухступенчатый

 

трансформатор.

гидротрансформа­

 

тор.

 

 

. Все виды потерь гидротрансформатора можно разделить

на

три категории: гидравлические, объемные и механические.

 

Г и д р а в л и ч е с к и е

п о т е р и .

анергия,

ко­

торую поток рабочей жидкости подучает от лопастной системы насосного колеса, частично тратится на преодоление сопротив -

лекий в насосе, турбине ш направляющем аппарате, и лишь ос - тальная часть энергии в лопастной системе туроииы превращает­ ся в механическую энергию ведомого вала, 8то можно выразить

балансом удельной энергия

Нн = Н7+1к ,

где I A - потеря энергии.

Совершенство эламитов протечной части характеризуется величиной потерь или в относительных величинах гидравлическим к .п .д ,

j

^

(93)

? Г Нн ~Г

н н

Гидравлические потери определяются совершенством проточ­ ной части гидротрансформатора и зависят от степени и интен - сявиостм вихреобразования в последнем. Существенное влияние на потери «называет действие элементов передачи друг на дру­ г а .

О б ъ е м н ы е п о т е р и . В зазорах уплотнений между колесами происходят протечки жидкости, в результате ч е

 

 

 

- 85 -

го количество

жидкости,

проходящий через туроину й т , судя

меньше количества

Qft

, проиедшегй через иасоо.

Объемные

потери

будут равны

 

А О ~

~ О-г •

Степень использования производительности лопастной систе­

мы насоса характеризуется объемным к .п .д .

 

 

йг

л(1

 

Р о Ч

ОI/

М е х а н и ч е с к и е

п о т е р и .

Часть

энергии

двигателя.тратится на трение в подшипниках ведущего

вала и в

подшипниках ведомого вала

h -ti-i

» в уплотнениях

,

на трение наружной поверхности рабочих колес о жидкость (дис­

ковое

трение).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М е х а н и ч е с к и

 

й Г" к .

п, д.

в гидротрансформа -

торе

состоит иэ двух

составляющих;

 

 

 

 

 

-

механического

к .п .д . ведущего вала

 

 

 

 

 

 

 

 

А *

;

 

 

(95)

 

 

механического

к .п .д . ведомого вала

 

 

 

 

 

 

*?

 

&

 

 

 

 

(96)

 

 

 

 

А'т

 

 

 

 

 

 

 

 

о л а

к .п .д .

равен произведению

всех

составляющих

 

 

Р~?Г ?0?M-tpM-z

 

 

(9?)

 

т .а . представляет отношение

мощности ведущего

вала

к мощности

ведомого вала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основными параметрами гидротрансформатора являются: рас -

код циркуляции

Q

 

,

мощность

jV

, крутящий момент

М

, число оборотов-

п.

\ , передаточное

число

^ ~ '^ х

»

коэффициент трансформации

 

f i

 

и к .п .д .

^

 

 

к = - ~-L

 

 

 

 

 

 

 

 

<<и

 

 

 

 

 

Зависимость основных параметров гидротрансформатора опре­

деляется ее внешней (канонической) характеристикой.

 

На рис. 60 приведена внешняя характеристика гидротрансфор­

матора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь на всех режимах работы турбинного колеоа

момент

на

насосном колесе

Мн

 

постоянен,

вследствие

того,

что при

 


-86 -

постоянном расхода из-за наличия осевой турбины (рис. 57 и 60) направление потока, поступающего на насосное колесо, неизмен­ но и по величина, и по направлению, поэтому скоростной тре - угольник не меняется с изменением нагрузки на турбинное коле-

Рис. 60, Внешняя характеристика

гидротрансформатора.

 

со . но при этих условиях Q= co n st ип ^сот Ы ъ

может изменить­

ся скоростной треугольник и па выходе из рабочего колеса. Ве­

личина момента на турбинном колесе

/1Г

существенно

изменя­

ется

от

/Уг

при

п г

как

и в

гидромуфтах,

до

 

Ит= мнах п р и

п т = 0 .

 

 

 

 

Так

как

 

то при

n H= constr nr=0 у = 0

I яря

flH* c o n s t t n r =nH ,

Mr =0,

ip = 0 .

 

 

Максимальное значение

к .п .д .

будет в

промежутке между

*ужО

и пг= пн .

 

 

 

 

 

Из рис. 60, видно, что лри многократном возрастании мо - лента ведомого вала И, момент ведущего вала Мн почти не изменяется. Такая внешняя характеристика называется непрозрда-

ио8 характеристикой, кроме внешних характеристик, строят

я

внутренние, т .е .

соотношение напора Н

расхода GL

ско­

ростей и потерь

в проточной части.

 

 

Делано энергии гидротрансформатора подобно гидромуфте мо­ жет быть изображен графически, при этом жидкость, вернувшись по кругу циркуляции к насосному колесу, будет обладать той же энергией, с которой начинала свое движение.

Наряду с балансом ннергйи можно составить и баланс момен­

тов