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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 282

Скачиваний: 1

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

гателя и гидротрансформатора, имеющего определенный актив­ ный диаметр и непосредственную связь вала его насоса с валом двигателя. Зависимость момента насоса от частоты вращения имеет вид

« н = * • , ( - £ ) ' .

Для гидротрансформатора с прозрачной характеристикой мо­ мент на валу насоса зависит от режима работы и, следовательно, для каждого из режимов работы существует своя парабола и своя

Рис. ПО. Согласование работы двигателя внутреннего сгорания и гидротрансфор­ матора с прозрачной характеристикой:

а — характеристика двигателя;

6 — характеристика

гидротрансформатора; в — измене­

ние точки совместной работы при изменении £>а ; г — совместная

характеристика; д —

перестроенная характеристика

гидротрансформатора

для

= п

; My, п г\, Мц =

= / ( л т )

точка совместной работы двигателя и гидротрансформатора, например точки О, А , - Б , В (рис. 110, б). Двигатель будет работать на каком-то участке характеристики (рис. ПО, а), величина которого будет определяться прозрачностью характеристики гид­ ротрансформатора (рис. 110,6) и заключаться между двумя крайними параболами М І = 0 и М 1 = в .

Смещение по характеристике участка совместной работы дви­ гателя и гидротрансформатора может быть выполнено за счет изменения активного диаметра гидротрансформатора или за счет введения дополнительной передачи между валом двигателя и его насосом, или за счет изменения геометрических параметров лопаст­ ной системы, причем переместится весь пучок парабол. Сказанное ранее относительно непрозрачной характеристики остается спра-

13 С. П . Стесин

193

ведливым и для гидротрансформатора с прозрачной

характерис­

тикой.

рис. 110,Ö показано перемещение

 

 

 

 

На

парабол

за

счет

изме­

нения

диаметра Da

так, что режим Мі=0

соответствует

макси­

мальному моменту

на двигателе, а режим

М,=в

с

наименьшим

допустимым к. п. д. — режиму работы двигателя с максималь­ ной мощностью.

На основании характеристики двигателя с окончательными

точками совместной работы (рис. ПО,

б) строится

характеристика

гидротрансформатора при работе

с

двигателем

(рис. ПО, г).

На оси ординат откладывают Мн, пн,

Мт и т), а на оси абсцисс —

передаточное отношение і, затем производится перестройка дан­ ной характеристики к виду, показанному на рис. ПО, д, где по оси абсцисс отложена частота вращения турбины, на основании которой можно производить тяговый расчет и выбор числа пере­

дач

в трансмиссии. Частота вращения турбины определяется

из

выражения пт

=пні.

 

Согласование

работы двигателя и любой гидропередачи может

быть произведено аналитически. При согласовании удобно поль­

зоваться

приведенными

величинами.

Рассмотрим

согласование

на

основе

коэффициента

момента

 

 

 

 

 

 

 

»

 

М"

 

 

 

 

 

 

Л М Н •—

 

2~ТГ5

'

 

 

 

 

 

 

 

P W H D H 2

 

 

Если примем во внимание, что момент двигателя,

приведенный

к

валу

насоса и согласованный

с

ним:

 

 

 

 

 

М д А

= Мн

= М д

J2S.

 

а сон =

содгп

и подставим эти выражения в уравнение коэффициента

момента, то

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

_

 

М д Т | п

 

 

 

 

 

 

Л

м н —

 

 

 

 

 

где т)п

— к.

п. д. механической

передачи.

 

 

Выбрав

желаемые значения

А,м н

и

М д , которые

необходимо

согласовать,

и диаметр D H 2 , найдем

передаточное отношение про­

межуточной

передачи іп:

 

 

 

 

 

 

^МНРМ д о 5 н2

Известно, что дизели имеют жесткую характеристику: час­ тота вращения вала при холостом ходу отличается от частоты

вращения вала при полной

нагрузке

на «*10%,

а

момент М г а а х

превышает момент при Nmax

тоже на

«*10—20%.

У

карбюратор-

194


ного двигателя момент изменяется в большом диапазоне, поэтому с карбюраторным двигателем целесообразно применять гидро­ трансформатор с большой прозрачностью характеристики, а с ди­ зелем—с малой прозрачностью или с непрозрачной характеристи­ кой (рис. 111, а).

Гидротрансформаторы с непрозрачной характеристикой при­ меняют на строительных и дорожных машинах (краны, экскава­ торы), на буровых установках, в гидропередаче дизельных локо­ мотивов для полного использования мощности двигателя при наивысшем к. п. д.

Рис. 111. Влияние степени прозрачности гидротрансфор­ матора на совмещение характеристик:

а — характеристики дизельного (/) и карбюраторного (2) дви­ гателей и характеристики входа непрозрачного и прозрачного гидротрансформаторов: б — внешняя характеристика гидропе­ редачи с тремя гидротрансформаторами

Гидротрансформаторы с прозрачной характеристикой приме­ няют в автомобилестроении, где требуется максимальное исполь­ зование момента двигателя в широком диапазоне. Но, например, для тепловозов не удается получить во всем диапазоне скоростей их движения максимальную мощность при максимальном к. п. д. Поэтому в этих передачах применяются двух- и трехциркуляционные передачи.

На рис. 111, б показана внешняя характеристика передачи, имеющая три гидротрансформатора, работающих последовательно.

Работа гидротрансформатора с электродвигателем переменного тока. На рис. 112, а показана внешняя характеристика асинхрон­ ного электродвигателя, на которой нанесены кривые моментов Мх насоса гидротрансформатора с прозрачной характеристикой при различных передаточных числах і. Из^графика следует, что дви­ гатель при я 2 = О может работать. Внешняя характеристика совместной работы асинхронного электродвигателя с гидротранс­

форматором показана на рис. 112, б. Если

по условиям

работы

агрегата неизбежна длительная работа в

зоне Mt >• М н о м , то

это может повести к перегреву двигателя;

в этом случае

необхо-

13*

195


димо применять гидротрансформатор с непрозрачной характе- ристикой.

Из рис. 112, б следует, что

характеристика асинхронного

электродвигателя при совместной

работе с гидротрансформатором

напоминает сериесную, что электротехническими средствами дос-

м

2,2

2,0

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

7

1,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\Ц9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

/

 

 

 

 

 

 

1,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,8

 

 

 

 

Î

V A

\

 

ч

2

 

 

 

0,7

1,2

 

 

 

 

 

 

 

\ ѵ

 

 

 

 

 

 

 

J

\Ц6

1,0

 

 

 

0,6

'-у'

7 \

 

/

 

\

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

\ Л \ (

 

\

 

0,8

 

 

 

0,8

/L

il

 

 

 

 

 

ОЛ

0,6

 

 

 

1

 

 

 

 

 

\

0,3

 

 

 

 

~/Т~

 

L—

 

— —

0,4

 

 

 

0,9

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

tf

 

 

 

 

 

 

 

0.1

0,2

 

 

 

 

f1

1

 

 

 

 

 

 

О

500

600

900

120000/мин '

0,2

0.4

0,6

0,8

 

1,0і

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

5)

 

 

 

 

Рис. 112. Согласование характеристики гидротрансформатора с харак­

 

теристикой электродвигателя

переменного

тока:

 

 

 

 

а — характеристика

двигателя

с нагрузочной характеристикой

прозрачного

гидротрансформатора; б — характеристика

совместной работы:

1 — гидро­

трансформатор

с непрозрачной

характеристикой;

2 — гидротрансформатор

 

 

 

с

прозрачной характеристикой

 

 

 

 

 

тигается при помощи двух машин постоянного тока,

равноценных

по мощности асинхронному двигателю. Таким образом наличие гидротрансформатора позволяет использовать короткозамкнутый электродвигатель для тяговых целей. Это обстоятельство делает возможным применять подобные агрегаты, например, для строи­ тельных и монтажных кранов.


ГЛАВА IV

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

§ 38. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Гидромеханическими передачами называют передачи, у которых мощность ведущего вала передается ведомому валу двумя путями: одна часть мощности — через гидродинамическую передачу, дру­ гая •— через механическую передачу. Для разветвления мощности ведущего вала и суммирования ее на ведомом валу служат плане­ тарные дифференциальные передачи. Более высокий к. п. д. ветви, по которой мощность передается через механическую передачу, по сравнению с ветвью, по которой мощность передается через гидродинамическую передачу, приводит к более высокому к. п. д. гидромеханической передачи по сравнению с гидродина­ мической. Перечисленные элементы (гидродинамическая и меха­ ническая передачи) составляют силовую часть передачи. В пере­ дачу входят также обслуживающие и управляющие системы: система охлаждения и питания и система управления. Назначение системы охлаждения и питания заключается в охлаждении цирку­ лирующей внутри гидродинамической передачи рабочей жидкости, а также в компенсации утечек жидкости через уплотнения. Кроме того, система питания, создавая повышенное давление в рабочей полости гидротрансформатора, препятствует возникновению кави­ тации. Система управления обеспечивает управление ступенчатой коробки передач, если она применяется в качестве механической передачи. Если коробка автоматизированная, то в систему управ­ ления включается автомат.

Схемы гидромеханических передач с разветвлением силового потока могут выполняться с разветвлением силового потока в механической (внешнее разветвление) и гидродинамической

(внутреннее разветвление) передачах. Характеристики таких

пере­

дач подобны

характеристикам

гидродинамических передач,

хотя

и претерпевают существенные

изменения.

 

Учитывая

то, что в гидромеханических передачах в большин­

стве случаев

применяются планетарные дифференциальные

меха­

низмы, рассмотрим кратко их принципиальные свойства. Известно, что элементарный зубчатый механизм составляется из двух нахо­ дящихся в зацеплении зубчатых колес и водила, причем зацепле-

197


ние

может быть как внешним

(рис. 113, а), так и

внутренним

(рис.

113, б). Любой сложный

зубчатый механизм

составляется

из элементарных механизмов жестким соединением их отдельных звеньев. Из двух элементарных зубчатых механизмов можно составить двухрядные трехзвенные дифференциалы (рис. 113, в, г). Для уравновешивания усилий, возникающих в полюсах зацеп­ лений трехзвенного дифференциала, обычно устанавливают не­ сколько равнорасположенных по окружности сателлитов, не меняющих кинематику механизма.

Рис. ИЗ. Простейшие планетарные механизмы:

а — с внешним зацеплением; б — с внутренним зацеплением; в и г — двухрядные трех­ звенные дифференциалы

Трехзвенный дифференциал имеет три основных звена, одно­

временно являющихся

и главными, причем два из них являются

основными шестернями

(I и I I на рис. 113, а—г), а третье— води-

лом I I I . На рис. 113,6 показана схема трехзвенного

дифферен­

циала, составленного из двух элементарных зубчатых

механизмов

с разноименными зацеплениями. При использовании элемен­ тарных зубчатых механизмов только с внутренними зацеплениями получается иная конструктивная схема трехзвенного дифферен­ циала (рис. 113, г), так же как и при использовании механизмов только с внешними зацеплениями. Все три типа трехзвенных дифференциалов нетехнологичны из-за необходимости точного сог­ ласования размещения зубьев на двух рядах сателлитов. Только первый механизм (рис. 113) может быть сделан однорядным в слу­ чае, если шестерни обоих рядов сателлита будут одинаковыми

(рис. 113, г). В этом случае механизм

будет технологичным при

изготовлении.

 

 

 

Отличие

трехзвенного

дифференциала первого типа

также

в том, что

суммирование

моментов (в

арифметическом

смысле)

у него происходит на водиле, тогда как в трехзвенном дифферен­ циале второго типа моменты суммируются на меньшей основной шестерне (солнечной), а для третьего типа — на большой основ­ ной шестерне (коронной). Кроме того, первый тип трехзвенного 198