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

Для осевой турбины, например, rH2 Г Т2 И C uT2 — СиН2- Таким образом, вектор скорости не меняет своего направления на

режиме холостого хода, т. е. отсутствует результирующее воздей­

по закону свободного течения. Линии тока при свободном движе­ нии между параллельными стенками представляют собой логариф­

ствующих на реактор со стороны потока на режимах левее точки 2 (k t> 1) и правее точки 2 (k < 1). В точке 2 меняется знак момента на реакторе, правее ее момент на турбине будет меньше момента на насосе. Это можно использовать для автоматического перевода гидротрансформатора на режим гидромуфты, определенным обра­ зом воздействуя на реактор, что используется в комплексных ги­ дротрансформаторах.

s> 1. Режим синхронизации частоты вращения имеет большое прак­ тическое значение для блокировки насоса и турбины гидротранс­ форматора, так как на этом режиме обеспечивается плавное, т. е. без рывков, соединение ведущего и ведомого валов гидротрансфор­ матора (двигателя и рабочего органа).

Точка 4 — режим максимального к. п. д. — это режим мини­ мальных потерь, но для данного конкретного гидротрансформа­ тора. Этот режим является расчетным, номинальным. Иногда он совпадает с безударным входом потока на лопатки одного из рабо­

Ni = A f l m a x , а т] = 0.

103

§ 24. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ЭНЕРГООБМЕНА И БАЛАНС ЭНЕРГИЙ В ГИДРОТРАНСФОРМАТОРЕ

Внутренней характеристикой гидротрансформатора называется зависимость напора, расхода и гидравлических потерь от переда­ точного отношения H, Q, £ hn0T = / (г), т. е. каждой точке внеш­ ней характеристики соответствует точка внутренней характери­ стики. Это взаимоотношение однозначно и позволяет рассматри­ вать внешнюю характеристику гидротрансформатора в зависимо­ сти от его внутренних параметров.

Уравнение баланса удельных энергий имеет вид

= HfT ~Ь Ті ham-

Это уравнение показывает, что напор, сообщаемый насосом жидкости, только частично преобразуется турбиной в механиче­ скую энергию, а частично теряется на преодоление сопротивления движению жидкости в гидротрансформаторе. Определим составля­ ющие уравнения (31).

Напорная характеристика насоса устанавливает связь между количеством энергии, сообщаемой потоку, и количеством подавае­ мой им жидкости. Обычно характеристику насоса определяют при постоянной частоте вращения. Теоретическую напорную характе­ ристику насоса (без учета потерь в самом колесе) устанавливают следующим образом.

Увеличение напора жидкости, протекающей через насос, про­ исходит вследствие приращения энергии движения (кинетической энергии), а также приращения энергии давления (потенциальной энергии). Это изменение энергии может быть вычислено при по­ мощи уравнения Бернулли в виде разности энергии потока за на­ сосом и перед ним:

Приращение потенциальной энергии объясняется двумя факто­ рами: действием центробежных сил и изменением относительной скорости в межлопаточных каналах насоса.

Напор под действием центробежных сил изменяется на вели-

104

105

Внутренняя характеристика насоса гидротрансформатора пред­ ставляет собой прямую линию, параллельную оси п„.

Напорная характеристика турбины представляет собой зави­ симость величины преобразуемого ею напора Н1Т от количества жидкости, протекающей через колесо в единицу времени. Физиче­ ский смысл напорной характеристики турбины может быть выяв­ лен при помощи основного расчетного уравнения.

По уравнению Бернулли преоб­ разованный напор

pg pg

В гидротрансформаторах чаще всего турбина расположена за насосом, и для простоты будем считать, что поток без изменения поступает из насоса в турбину, его абсолютная скорость с Т 1 и угол наклона а Т 1 те же, что и при выходе из насоса. В таком случае с учетом треугольников скоростей можно записать (см. рис. 5, б):

106

Рис. 69. Теоретическая напорная характеристика турбины:

а — зависимость H^j = / (Q) при пг = ѵаг; б — внутренняя ха­ рактеристика турбины # j j = f (nj); и -, — возможные вари­

анты характеристик

характеристики турбины в первом приближении будем считать, что расход через турбину постоянен. Тогда уравнение (92) можно записать в виде

полезная мощность, передаваемая гидротрансформатором на ведо­ мый вал, невысока. Положение кривой Нп œ — f (п2) зависит от формы лопаток турбины и расположенного перед ней насоса. С из­ менением формы лопаток максимум кривой можно сместить в лю­ бую сторону (см. пунктирные линии на рис. 69, б). Но при этом увеличение HtT при одной частоте вращения п2 вызывает его уменьшение при другой частоте п2. В реальных условиях расход меняется, но параболический характер кривой Нп œ = f (п2) остается неизменным, т. е, кривая имеет точку Ягтсощах и две точки

НіТт = 0.

107