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

§ 3. ОСОБЕННОСТИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ

Рассмотрим особенности рабочего процесса в гидротрансфор­ маторах и гидромуфтах. Абсолютная скорость с движения рабочей жидкости в любой точке рабочего колеса представляет собой гео­ метрическую сумму относительной скорости движения вдоль ло­ патки w и окружной или переносной скорости вращения и вместе с колесом (рис. 5, а).

Абсолютную скорость с можно также разложить на две состав­ ляющие:

лопастных гидромашин Л. Эйлера. Основные допущения этой теории следующие.

1. Поток в области рабочего колеса представляет собой эле­ ментарные струи, разделенные поверхностями тока осесимметричного потока в меридиональном сечении.

2.Число лопаток принимается бесконечно большим, а тол­ щина их бесконечно малой.

3.Направление потока на выходе из рабочего колеса зависит

ипоэтому все расчеты можно вести для средней линии тока.

6.Изменения момента количества движения жидкости в без­ лопаточном пространстве не происходит.

Уравнения моментов. Установим, какой крутящий момент необходимо приложить к насосу или какой крутящий момент воз­ никает на турбине, если через них протекает жидкость, скорость течения которой определяется треугольниками скоростей, пока­ занными на рис. 5.

По теореме о моменте количества движения секундное измене­ ние этого момента равно моменту внешних сил, действующих на данное колесо. Секундное изменение момента количества движе­ ния жидкости в рабочем колесе

ния жидкости;

9

Рис. 5. Треугольники скоростей на рабочих колесах:

а — насос; б — турбина; в — реактор

Момент внешних сил на насосе Мн определяется силовым воз­ действием стенок каналов и лопаток, приводимых во вращение от двигателя, на поток жидкости:

10

Уравнения (9) и (11) называются уравнениями баланса момен­ тов в гидродинамических передачах.

Уравнения напоров. Обозначим Ht — теоретический напор рабочего колеса. Тогда с учетом вышеизложенного имеем

Принятые ранее допущения о бесконечно большом числе лопа­ ток предполагают, что течение жидкости характеризуется равно­ мерной эпюрой относительных скоростей w в межлопаточных кана­ лах. Однако в реальных условиях происходит нарушение подоб­ ного характера течения. Это связано, в частности, с возникнове­ нием во вращающихся колесах, кроме основного течения, так называемого относительного вихря [13].

Рассмотрим движение идеальной жидкости, заполняющей круг­ лый закрытый сосуд, который движется по круговой траектории

12

относительно точки 0 с угловой скоростью со (рис. 7). Каждая частица жидкости с координатами х'у' перемещается так, что оси остаются все время параллельными самим себе. Сосуд же совер­ шает поворот относительно оси.

кость получает относительно сосуда вращательное движение, на­ правленное в сторону, противоположную его переносному дви­

ходе в сторону, противоположную направлению вращения ко­ леса, и на входе — по направлению вращения.

В центростремительной турбине (рис. 8, г) наложение относи­ тельного вихря на транзитный поток приводит к увеличению ско­ рости w на тыльной стороне лопатки и уменьшению ее на лицевой стороне. Одновременно поток отклоняется по направлению вра­ щения на выходе и против направления вращения на входе в колесо.

Особенности течения жидкости в каналах центробежной тур­ бины можно видеть из рис. 8, д. Характер течения при наложении относительного вихря на транзитный поток соответствует харак­ теру течения в насосе. Однако в данном случае лицевой является вогнутая сторона лопатки, поэтому в турбинах отклонение потока всегда происходит по направлению вращения колеса [1, 10, 15]. Помимо относительного вихря, необходимо учесть также силовое взаимодействие между потоком и лопатками рабочего колеса. Силовое взаимодействие возникает вследствие циркуляции ско­ рости вокруг отдельных лопаток, которая направлена из области повышенного давления (от лицевой стороны лопатки) в область пониженного давления.

13