Файл: Стесин С.П. Гидродинамические передачи учебник.pdf

2. При минимально устойчивой частоте вращения вала дви­ гателя муфта должна нагружать двигатель моментом, не пре­ вышающим М д в при n l m l n . Это требование необходимо для того, чтобы при остановке транспортной машины ее не «вело» при вклю­ ченном сцеплении, т. е. момент сопротивления передвижению машины должен быть больше момента, развиваемого гидро­ муфтой.

3. Для использования максимального момента двигателя ха­

являются наиболее надежными и дешевыми. К их недостаткам относится малый пусковой момент, что требует применения спе­ циальных устройств для пуска их под нагрузкой и узкий диа­ пазон изменения рабочей частоты вращения и крутящего момента.

Существенного улучшения характеристик привода с асин­ хронным короткозамкнутым двигателем можно достигнуть при­ менением гидромуфт. При этом, например, решается проблема привода больших инерционных масс, для разгона которых без гидромуфты требуется глубокое и длительное по времени регу­ лирование скольжения двигателя.

На рис. 29 представлены характеристика асинхронного дви­ гателя с короткозамкнутым ротором и внешняя характеристика гидромуфты.

Для работы с данным двигателем гидромуфту подбирают таким образом, чтобы ее характеристика входа при і = 0 (парабола а) пересекала характеристику двигателя в точке 1, соответствующей максимальному крутящему моменту, благодаря чему появляется возможность при пуске использовать этот момент, а не пусковой

характеристики УИДВ и У в точках 2 и 2', где момент соответствует

М*.

На рис. 29, а видно, что частота вращения вала может быстро увеличиваться, так как электродвигатель заметно нагружается уже в области сравнительно высокой частоты вращения. Бла­ годаря этому уменьшается время потребления большого пуско­ вого тока, а следовательно, уменьшается и нагрев двигателя. Кроме того, для пуска рабочей машины используется максималь­ ный крутящий момент двигателя, развиваемый при уже умень­ шившемся потреблении тока и интенсивном охлаждении из-за высокой частоты вращения. В связи с этим привод, состоящий из короткозамкнутого электродвигателя с гидромуфтой, по пусковым

M

n, 'const

2 y

Рис. 29. Совместная работа гидромуфты с электродвигателем переменного тока:

а — характеристика электродвигателя с короткозамкнутым ротором; б — внешняя характеристика гидромуфты

свойствам не только не уступает, но даже превосходит асинхрон­ ный электродвигатель с контактными кольцами и пусковым рео­ статом. Так как мощность электродвигателя для пуска под на­ грузкой выбирают по пусковому моменту двигателя, то гидромуф­ ты позволяют снизить установочную мощность и при самых слож­ ных условиях пуска применять короткозамкнутые электродви­ гатели. Совместная характеристика привода, содержащего элект­ родвигатель и гидромуфту, имеет такой же вид, как и на рис. 28, е.

§ 13. РЕГУЛИРОВАНИЕ ГИДРОМУФТ

Под регулированием гидромуфт следует понимать управляемое изменение скорости выходного вала или его крутящего момента. Известны следующие способы регулирования гидромуфт: измене­ нием частоты вращения вала двигателя: изменением количества

52

жидкости в рабочей полости гидромуфты — объемное регулиро­ вание; изменением формы проточной части или рабочей полости гидромуфты -— механическое регулирование. Гидромуфты, ко­ торые - регулируются только при изменении частоты вращения вала двигателя, называют нерегулируемыми, а гидромуфты, которые регулируются при постоянной частоте вращения вала двигателя, называют регулируемыми.

Таким образом, признаком регулируемости гидромуфты яв­ ляется наличие в конструкции управляемого извне устройства регулирования. Регулировочные характеристики гидромуфт, по­ лучаемые за счет изменения частоты вращения nlt представляют собой универсальную характеристику, т. е. это внешние характе­ ристики, снятые для разной частоты вращения насоса одного кон­ кретного типоразмера гидромуфты.

Важнейшим параметром гидромуфт является коэффициент глубины регулирования Кр. Этот коэффициент представляет собой отношение максимальных моментов на стоповом режиме при разной частоте вращения двигателя:

Однако соотношение (77) отражает сущность работы гидро­ муфты теоретически. Фактически же коэффициент глубины регу­

Объемное регулирование. Работа гидромуфт с частичным заполнением. При эксплуатации частично заполненных гидромуфт было обнаружено неприятное явление: муфта при определенной нагрузке начинала работать неустойчиво, наблюдался колеба­ тельный процесс, и неоднократно вся установка попадала в ре­ зонанс. Это явление оказалось тесно связанным с процессом объем­ ного регулирования.

Рассмотрим особенности рабочего процесса в гидромуфте при объемном регулировании (см. рис. 30, а, б, в, г). Заполнение гидромуфты на 50% представляет собой особенно опасный случай. Радиусы Гнг и г н і соответствуют положению средней струйки на номинальном режиме работы. При холостом ходе жидкость в ра­ бочей полости располагается на одном уровне. С увеличением скольжения до номинального и затем более номинального (s = =• 5-т-10%) траектория движения частиц жидкости изменяется,

53

и частицы приближаются к оси вращения гидромуфты. Однако радиус гН1 на этих режимах работы почти не изменяется. При дальнейшем увеличении скольжения (s = 30ч-35%) поток суще­ ственно перестраивается, и радиус гН і уменьшается до г'ц\. При скольжениях s>40-r-45% происходит скачкообразная пере­ стройка потока с резким возрастанием крутящего момента. Это явление было изучено впервые в ВУГИ [17]. Этот эксперимент позволил наблюдать малый и большой контуры движения потока.

Для участка работы гидромуфты с малым контуром можно за­ писать

^ м к = pQ (си т г Н 2 си тгг Н 1 ) ,

где

— ä=< const.

Расход Q является величиной постоянной для данного пере­ даточного отношения. В случае регулирования гидромуфты при повышенном скольжении поток в турбине опускается к оси вра-

щения и при некотором передаточном отношении переходит в на­ сос. Как только частицы жидкости попадают в насос, возникает резкое увеличение крутящего момента на нем. Это происходит из-за того, что радиус гц\ изменяется на г'щ, т. е. весь поток резко переходит с малого на большой контур. Уравнение мо­ мента большого контура движения имеет вид

в определенной зоне передаточных отношений и только в диапа­ зоне критических передаточных отношений начинается неустой­ чивый режим работы. Изменение момента обусловлено не измене­

54

В общем случае переходные процессы внешне могут прояв­ ляться:

1. Когда имеют место жесткие характеристики без колебаний скорости [при характеристике аб' (рис. 31) колебательного процесса не будет]. Обычно переходные процессы при жестких характеристиках без периодических колебаний происходят при скольжении s ^ 50% и наполнении q ^ 50% (это примерно гра­ ничные условия перехода малого контура движения в большой без колебательного процесса).

малый контур перестраивается в большой с колебательным про­ цессом. В этом случае под действием разности моментов, соответ­ ствующих точкам б и а (см. рис. 31), происходит ускорение ве­ домого вала (рис. 31, точка е), центробежные силы в турбине

с областью переходных процессов. Очевидно, что области с коле­ бательным процессом оказывают отрицательное влияние на ха­ рактеристики гидромуфт. Известны и применяются следующие способы для борьбы с колебательными процессами в гидромуфтах:

а) работа при неизменном контуре движения. Опыт показы­ вает возможность такого способа, так как в гидромуфте всегда есть свободное пространство;

б) увеличение жесткости переходного процесса.

Рассмотрим две принципиальные конструктивные схемы гидро­ муфт, обеспечивающие их работу без колебательного процесса.

55