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

ГЛАВА III

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

§ 21. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРЫ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРОВ

Гидропреобразователем крутящего момента (гидротрансфор­ матором) называется энергетическая машина, обеспечивающая гибкое соединение валов и передачу мощности с ведущего вала на ведомый с преобразованием крутящего момента и изменением ско­ рости вращения ведомого вала по сравнению со скоростью враще­ ния ведущего вала.

Гидротрансформатор, у которого направление вращения веду­ щего и ведомого валов одинаковое, называется гидротрансформа­ тором прямого хода, а при вращении ведущего и ведомого валов в разные стороны — гидротрансформатором обратного хода. В пер­ вом случае момент преобразуется как по величине, так и по знаку, во втором — только по величине. Преобразование момента в ги­ дротрансформаторе происходит благодаря наличию третьего эле­

личеству турбин в одной рабочей полости; по типу турбины — гидротрансформаторы с центробежной, осевой или центростреми­ тельной турбиной. Одноступенчатые гидротрансформаторы со­ стоят из одного насоса, одной турбины и одного или двух реак­ торов.

На рис. 58, а—ж показаны одноступенчатые гидротрансформа­ торы с различным расположением рабочих колес. Тип турбины определяется по протекающему в нем потоку рабочей жидкости.

и далее. Поэтому, например, гидротрансформатор, показанный на рис. 58, а, имеет центробежную турбину, гидротрансформатор на рис. 58, б — осевую, а гидротрансформатор на рис. 58, в — центро­ стремительную турбину.

93

Рис. 59. Варианты расположения колес в рабочей полости многоступенчатых гидротрансформаторов

Рис. 60. Варианты многоциркуляционных гидропередач

95

§ 2 2 . ОСОБЕННОСТИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА

ВГИДРОТРАНСФОРМАТОРЕ

Воснову расчета проточной части рабочих колес гидротранс­ форматора положим одномерную струйную теорию Эйлера, основ­ ные положения которой были сформулированы в § 3 гл. I . В до­ полнение к принятым в § 3 допущениям следует указать, что рабо­ чая полость гидротрансформатора находится под избыточным давлением (отметим, что в большинстве ранее рассмотренных слу­ чаев гидромуфты имели атмосферное давление на свободной по­ верхности). Повышенное давление гарантирует формирование потока лопатками, что обеспечивает высокие экономические пока­ затели.

Уравнения моментов для рабочих колес. При протекании жидкости через лопастное колесо в результате взаимодействия между потоком и лопатками создается крутящий момент на колесе. Величина этого момента может быть найдена по уравнению Эйлера:

Основное уравнение баланса моментов гидротрансформатора имеет вид

М н + М т + Мр = 0.

Учитывая, что коэффициент трансформации гидротрансформа­

тора К = т-р, наличие момента на реакторе МР обусловливает

разницу моментов насоса и турбины. Момент на насосе прини­ мается положительным, если он направлен в сторону вращения ведомого вала, и отрицательным, если он направлен в противопо­ ложную сторону. Уравнение моментов не зависит от потерь на трение и справедливо как для идеальной, так и для реальной жид­ кости.

Рассмотрим треугольники скоростей для каждого из рабочих

больше, чем больше радиус выхода и меньше радиус входа. Ло­ патки насоса могут иметь различную форму. При лопатках, загну­ тых назад (угол ß H 2 < 9 0 ° ) , происходит уменьшение скорости сиН2, что ведет к уменьшению момента и к снижению энергоемкости

увеличение момента насоса и энергоемкости трансформатора.

Момент на насосе также определяется направлением потока, выходящего из реактора. При увеличении угла выхода из реак­ тора ßp2 скорость с ц Р 2 увеличивается, а момент на насосе умень-

96

шается, при уменьшении этого угла момент увеличивается, так как

с осевой турбиной, так как на момент влияет еще соотношение ра­ диусов. Гидротрансформаторы с центробежной турбиной могут иметь меньший угол наклона лопаток на выходе, так как стеснение потока здесь сказывается меньше, чем в осевой турбине.

Для гидротрансформатора с центростремительной турбиной

Л Т2

прочих равных условиях момент на центробежной турбине будет больше, чем у гидротрансформатора с центростремительной тур­

биной, так как 'Н2 > I -

Л Т2

Для реактора момент определяется также из уравнения (12). При увеличении угла ß P 2 увеличивается закрутка потока на реак­ торе, что приводит к повышению момента МР. На рис. 62 показана диаграмма изменения момента количества движения в рабочей полости гидротрансформатора.

На графике (рис. 62) по оси ор-

динат отложена длина лопаток по средней струйке, по оси абсцисс отложены моменты количества движения. Кривая / построена для случая, когда момент количества движения начал изменяться от нуля. Гидравлический коэффициент трансформации равен отно­ шению момента на турбине к моменту на насосе или

Как видно из этой формулы, повышение преобразующих качеств гидротрансформатора зависит в основном от уменьшения момента на насосе за счет положительной закрутки потока на реак­ торе. Однако, улучшая преобразующие качества гидротрансфор­ матора, мы уменьшаем его энергоемкость.

Автоматичность работы гидротрансформатора. Рассмотрим ско­ рости на турбине при различных режимах работы гидротрансфор-

98