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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 289

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

с наклонными плоскостями; между обоймой / и наклонными пло­ скостями обоймы 2 установлены ролики 3, которые поджимаются пружинами 4.

При наличии на реакторе положительного момента +7WP реактор с обоймой 2 стремится вращаться слева направо, и на­ клонные плоскости обоймы находят на ролики. Так как угол наклона плоскости меньше угла трения, то происходит заклини­ вание, и наружная обойма с реактором останавливается. При этом передача работает на режиме гидротрансформатора.

При наличии на реакторе отрицательного момента —Мр реактор с наружной обоймой вращается справа налево. Этому ничто не препятствует, так как наклонные плоскости наружной обоймы стремятся отойти от роликов, и реактор может свободно вместе с обоймой вращаться. При этом передача работает на ре­ жиме гидромуфты.

Требования, которые предъявляются к гидропередаче и транс­ миссии в целом, иногда не удовлетворяются из-за значительного снижения к. п. д. на участке от оптимального режима работы гидротрансформатора с максимальным к. п. д. до перехода на режим гидромуфты (рис. 98, б). Для устранения этого провала применяют комплексный гидротрансформатор с разрезным ре­ актором, каждая из частей которого поставлена на свою муфту свободного хода (рис. 99, б).

Для более наглядного представления о работе комплексного гидротрансформатора с одним и двумя реакторами рассмотрим треугольники скоростей на входных и выходных кромках.

Лопатка неразрезного реактора показана на рис. 100, а. Для простоты полагаем, что расход не зависит от режима работы и оптимальный режим совпадает с безударным входом в реактор.

При уменьшении передаточного отношения

і жидкость подходит

к реактору с положительным углом атаки.

При этом скорость си

будет иметь, как правило, отрицательный знак. При увеличении і

жидкость подходит к реактору с

отрицательным

углом

атаки,

при

этом

отрицательная

скорость

си

уменьшается,

принимает

положительное

значение

и растет

с

увеличением

і.

Учитывая,

что момент на

реакторе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

Qp (cuP2r

Р2

 

сиРХгР1),

 

 

 

 

 

можно определить,

что

при сиР2гР2

сиР1гР1

=

0

момент

равен

нулю

и

при

сиР1гР2

сир1гР1

<

0

он будет

отрицательным.

Следовательно,

начиная

с

режима

работы

і =

іА,

 

на

котором

c « P 2 r P 2 c upir pi

=

0,

с

увеличением

передаточного

отношения

реактор будет вращаться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Последовательность расположения лопаток разрезного ре­

актора и треугольники скоростей для

входа

и выхода

показаны

на рис. 100, б. Когда на оба реактора

действует

положительный

момент, они неподвижны, и гидротрансформатор

работает как бы

с одним реактором обычного размера (рис. 100,6). Выходной

угол

172


первого реактора ß P i 2 = 90° или близок к нему и сиР2 m 0. Если угол наклона потока на входе равен 90°, то момент на первом

реакторе равен нулю, а при увеличении угла наклона потока мо­ мент становится отрицательным, и первый реактор начинает вра­ щаться. При этом он уже не участвует в преобразовании момента, и гидротрансформатор работает с новой лопастной системой, вклю­ чающей второй реактор. В этом случае суммарные ударные по­ тери на режимах с большими і уменьшаются и к. п. д. возрастает.

Для

увеличения к. п. д.

гидротрансформатора наклон ло­

патки

второго реактора на

входе делается несколько большим,

чем 90°. При дальнейшем изменении режима работы в сторону

Lmp1

 

 

Рис. 100.

Схема

обтекания

лопаток

реактора:

 

 

 

 

 

а

— неразрезного;

б — разрезного

 

 

увеличения

і

наступает

такое

состояние,

когда

сиѴи^ри% —

= СцрцГрц,

и

момент на

втором

реакторе

равен

нулю.

Затем

он станет

отрицательным,

и второй

реактор

начнет

также

вра­

щаться,

а

гидротрансформатор

будет работать как

гидромуфта.

Характеристика четырехколесной комплексной передачи по­

казана на рис. 98, г. Она как бы составлена из характеристик

двух

гидротрансформаторов и одной гидромуфты, причем переключе­ ние с одного режима на другой происходит автоматически. На участке О—А мы имеем гидротрансформатор с очень искривлен­ ным реактором. На участке А—Б исключается из работы первый реактор, и мы имеем гидротрансформатор с малоискривленным реактором. На участке Б—/ из работы исключается второй ре­ актор, и мы имеем гидромуфту.

Рассмотрим некоторые особенности расчета комплексного ги­ дротрансформатора по сравнению с расчетом обычного гидротранс­ форматора. При расчете обычного гидротрансформатора все пара­ метры, определяющие его размеры, берутся из условия получе­ ния максимального к. п. д. и заданного коэффициента трансфор­ мации для расчетной точки. Так как п1 = const, рабочая точка

173


определяется частотой вращения п2. Это достигается как правиль­ ным выбором входных углов лопаток, так и профилированием лопаток, создающим благоприятные условия для формирования потока на данных режимах. Всякое отклонение от і* влечет за собой изменение поля скоростей, появление потерь при входе на

лопатки

и снижение

к. п. д.

Расчет гидромуфты ведут

для ре­

жима максимального

к. п. д.

При этом ; * м близко

к

единице.

Отсюда

ясно, что при расчете

комплексной передачи

существуют

противоречия, вызванные принципом действия передачи, имею­ щей два режима работы. Например, входные углы обычно вы­ бирают так, чтобы обеспечить в рабочей точке безударный вход потока на лопатки. Выполнить это в комплексном гидротрансфор­ маторе нельзя, так как входные углы лопаток, выбранные для рабочей точки гидротрансформатора, не будут удовлетворять аналогичным условиям работы гидромуфты, потому что в первом

случае реактор

является неподвижным

элементом, во втором —

он вращается,

а кроме того, на режиме

гидромуфты возрастает

окружная скорость турбины. На характеристику гидротрансфор­ матора наибольшее влияние оказывают выходные углы лопаток рабочих колес (на XN, К, П). В то же время более высокий к. п. д. можно получить на режиме гидромуфты. Поэтому при расчете комплексной передачи следует задаваться выходными углами применительно к рабочей точке гидротрансформатора, а вход­ ными — применительно к рабочей точке гидромуфты. Из выше­ изложенного следует, что комплексная передача при каждом ре­ жиме будет работать с меньшим к. п. д., чем отдельный гидро­ трансформатор или отдельная гидромуфта. При переходе ком­

плексного

гидротрансформатора

на режим

гидромуфты Мн =

= Мт,

момент

реактора

 

 

 

 

 

Мр = Qp (cP2rP2 cos а Р 2

— c T 2 r T 2

cos а Т 2 ) = 0.

Отсюда

следует, что

 

 

 

 

 

 

С Р 2 Г Р 2 COS а р 2 = C-ï2rT2 cos осТ 2 .

Тогда выражение для момента насоса в точке перехода на

режим

гидромуфты при условии, что гР2

с^. rHl, примет вид

 

 

Мн

= Qp ( W H 2 c o s

а Н 2 с п

г т

cos а Р 2 )

или

 

М н

= Qp (c H 2 r H 2 cos а Н 2 — cT 2 rT 2 cos а Т 2 ) .

 

 

Проследим, как при этих условиях будет работать насос ком­ плексной передачи. Как известно, с уменьшением скольжения гидромуфты расход падает. С другой стороны, увеличение ско­

рости в реакторе приводит к возрастанию величины сиР2

так, что

выражение гН1сиР2

после

перехода передачи на режим гидромуфты

и все дальнейшее

время

будет больше выражения

гТ2сиТ2,

соот­

ветствующего моменту перехода. Эти два фактора

ведут

к пони-

174

 

 

 

 


жению момента насоса, так как возможное незначительное увели­ чение скорости сиН2 недостаточно для нейтрализации их действия. Следовательно, в этих условиях передача может работать как гидромуфта только при понижении передаваемого момента, т. е. при неполном использовании подводимой мощности. Это пониже­

ние мощности происходит при режиме наибольшего

к. п. д., что

во многих случаях нежелательно.

 

Итак, работа комплексного гидротрансформатора

на режиме

гидромуфты, начиная с точки перехода, происходит при неизбеж­ ном понижении момента насоса. Этого можно избежать увеличе­

нием скорости

сиІІ2. Незначительное

увеличение

скорости

сиН2

при углах ß H a

<С 90° происходит за счет уменьшения расхода, т. е.

скорости с т Н .

Однако более быстрое увеличение сиН2

происходит

при увеличении частоты вращения пх.

Отсюда следует, что

по­

нижение момента насоса будет незначительным, если с переходом на режим гидромуфты возрастет частота вращения. Исходя из вышеизложенного, рекомендуют расчет комплексной передачи при работе ее на режиме гидротрансформатора производить при несколько пониженной (на «*20%) частоте вращения насоса [5] .

§ 34. РЕГУЛИРУЕМЫЕ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРЫ

Для гидротрансформаторов единственным параметром, опре­ деляющим частоту вращения ведомого вала при постоянной ча­ стоте вращения ведущего вала, является нагрузка на ведомом валу. По мере увеличения нагрузки частота вращения ведомого вала уменьшается вплоть до полной остановки. В некоторых случаях возникает необходимость изменения частоты вращения ведомого вала при неизменной его нагрузке и постоянной частоте вращения ведущего вала. Так бывает, например, при применении гидротрансформатора с электродвигателем переменного тока или при групповом приводе от дизеля, когда отдельные ведомые валы, приводимые в движение через гидротрансформаторы, требуют независимого регулирования скорости вращения.

Изменение выходной мощности гидротрансформатора может со­ вершаться следующими способами: изменением частоты вращения вала двигателя, изменением степени заполнения рабочей полости гидротрансформатора, изменением формы проточной части гидро­ трансформатора, комбинацией первого способа с другими двумя.

Первый способ имеет наибольшее значение для транспортных средств (автомобили, тепловозы), применительно к которым такое регулирование хорошо изучено. Известно, что при таком регули­

ровании экономичность

передачи

(ее к. п. д.)

оказывается

тем

выше, чем ближе закон изменения нагрузки М2

при изменении п2

к квадратичной параболе. В случае, если

М2 =

knl,

то теорети­

чески во всем диапазоне регулирования

к. п. д. передачи

изме­

няется

мало. Наблюдающееся изменение

к. п. д. передачи

при

таком

регулировании и

названном

выше

характере

зависимости

175


М2 = f (7г2)

объясняют снижением числа

Re потока в рабочей

полости

передачи.

 

 

 

Однако такой способ

регулирования во многих случаях

имеет

недостаточный диапазон

регулирования. Так, для дизелей

строи­

тельных

и

дорожных

машин обычно

л д в т а х / А г д в т т

= 2-І-З.

Кроме того, ЭТОТ способ не пригоден для тех случаев, когда опре­ деленное изменение выходных характеристик необходимо обеспе­ чить при N2 = const. Регулирование мощности N2 за счет изме­ нения заполнения рабочей полости гидротрансформатора сопро­ вождается, как правило, уменьшением его к. п. д. Во ВНИИ-

M-W'1

Рис. І01. Характеристики гидротрансформаторов при объемном регу­

лировании:

 

 

 

а — изменением наполнения; б — дроссельной

заслонкой; /—4 — кривые,

 

соответствующие различным положениям

регулирующего органа

 

 

Метмаше, ВНИИСтройдормаше

и других организациях

были

исследованы экспериментально

гидротрансформаторы,

в

ко­

торых регулирование мощности

УѴ2 осуществлялось за

счет из­

менения количества жидкости в рабочей полости. При этом

было

установлено, что любой режим работы тем менее экономичен,

чем больше момент

нагрузки

в этом режиме отличается

от мо­

мента на турбине при полном

заполнении

рабочей полости.

Характеристики

передачи

при таком

регулировании

имеют

такой же вид, как и в случае регулирования передачи изменением частоты вращения вала двигателя. На рис. І01 приведены харак­ теристики регулируемых гидротрансформаторов при помощи из­ менения наполнения и при помощи дроссельной заслонки. Же­ сткость статических выходных характеристик передачи при этом остается для всех величин заполнения примерно одинаковой.

176