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

положно направлению, принятому на вращающейся детали. Профиль винтовых поверхностей выполняется прямоугольным, трапециевидным, внешние края канавок делаются острыми. Зазор между деталями делается минимально возможным по кон­ структивным и технологическим соображениям.

На рис. 184, б показано центробежное уплотнение, выполнен­ ное в виде радиальных лопастей на тыльной стороне наружного тора центробежного рабочего колеса. Центробежное уплотне­ ние располагается на валу таким образом, чтобы жидкость, пере­ текающая из уплотняемой полости повышенного давления в по­ лость пониженного давления, проходила через межлопастные

Рис. 184. Гидродинамические уплотнения:

перетеканию жидкости препятствуют центробежные силы, которые развиваются при вращении жидкости, находящейся в межлопаст­ ных каналах.

Степень герметичности центробежного уплотнения тем выше, чем больше окружная скорость на его внешнем диаметре. Центро­ бежное уплотнение эффективно используется для разгрузки от осе­ вых сил в передачах, так как осевая сила, возникающая в центро­

осевой силе, возникающей от повышенного давления в межло­ паточных каналах рабочего колеса.

Комбинированные уплотнения представляют собой комбина­ цию нескольких видов уплотнений. Чаще всего такая комбинация состоит из поршневых колец и манжет или лабиринтных уплотне­ ний и манжет и т. д. Выбор типа уплотнений в этом случае опре­ деляется требуемой герметичностью, габаритными размерами, надежностью и долговечностью в работе.

При использовании различных видов уплотнений их распо­ лагают в следующем порядке: там, где имеются большие давле­ ния, ставят уплотнение более герметичное, затем — менее герме­ тичное и т. д. Все рассмотренные типы уплотнений независимо

от их конструкции при работе необходимо смазывать, что увели­ чивает их надежность и срок службы. Смазка уплотнений обычно производится рабочей жидкостью гидропередачи.

Уплотнения неподвижных соединений. К уплотнениям непо­ движных соединений в большинстве случаев предъявляется тре­ бование обеспечения абсолютной герметичности в широком диа­ пазоне температур и давлений уплотняемой среды. Наиболее

б)

Рис. 185. Уплотнения неподвижных соединений:

а — уплотнения эластичными кольцами; б — уплотнения плоскими прокладками

широкое распространение для уплотнения неподвижных соедине­ ний в гидродинамических передачах получило уплотнение при помощи эластичных колец круглого, а иногда и прямоугольного сечения. Уплотнительное действие эластичных колец обусловлено сжимающим усилием, создаваемым в материале колец вследствие первоначального сжатия их при монтаже. В дальнейшем проис­ ходит усиление плотности контакта в результате действия давле­

338

тельных колец в основном применяются прямоугольные и угловые канавки. Размеры канавок и колец, чистота обработки уплотняе­ мых поверхностей, а также материалы колец в зависимости от уплотняемой среды, ее температуры и давления регламентированы отраслевыми нормалями.

В некоторых случаях, особенно для уплотнения фланцевых соединений, имеющих форму, отличающуюся от круглой, приме­ няются плоские прокладки. Материал прокладок должен быть достаточно эластичным, так как для обеспечения надежной гер­ метичности он должен заполнять неровности на контактных по­ верхностях. Прокладки должны быть достаточно прочны, чтобы выдерживать давление не только уплотняемой среды, но и уплот­ няющее давление от затяжки фланцев. Материал прокладок должен быть абсолютно герметичен по своим физико-химическим свойствам в уплотняемой среде.

На рис. 185, б показаны некоторые конструктивные схемы уплотнений при помощи плоских прокладок. Уплотняющее кон­ тактное давление во всех случаях применения плоских прокладок достигается затяжкой болтов или других крепежных деталей. Усилие затяжки обуславливает герметичность уплотнения и выра­ жается алгебраической суммой внешних и внутренних сил, дей­ ствующих на уплотняющие поверхности. Для равномерного рас­ пределения контактного давления по всей поверхности прокладки необходимо обеспечивать достаточную и равномерную жесткость фланцев, а также равномерное распределение крепежа по пери­ метру уплотнения. При недостаточной жесткости фланцевого соединения оно деформируется под действием давления уплот­ няемой среды, что приводит к изменению формы и размеров дета­ лей уплотнения и к нарушению герметичности. Следует особо отметить, что выполнение кольцевых канавок на контактной по­ верхности фланцев затрудняет перемещение эластичных прокла­ док и позволяет повысить надежность уплотнения. Для уплотне­ ния плоскими прокладками применяют паронит, фибру, фторо­ пласт, медь, алюминий и другие материалы. Изготавливают про­ кладки механической обработкой, штамповкой или специальными просечками.

Для уплотнительных деталей разрабатываются различные материалы на основе полимеров. К таким материалам относится капрон, тефлон (политетрафторэтилен), силиконовые резины и т. д. Эти материалы часто не только заменяют резину и другие мате­ риалы уплотнений, но и значительно превосходят их по износо­ устойчивости, химической стойкости и другим показателям.

22*

ГЛАВА VIII

НЕКОТОРЫЕ ТЕНДЕНЦИИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

В настоящее время как в СССР, так и за рубежом накоплен значительный опыт по созданию и эксплуатации гидродинамиче­ ских передач. Применение гидромуфт и гидротрансформаторов в приводах строительных и дорожных машин, автомобилей, тепло­ возов, горных машин стало производственной необходимостью. Передачи претерпели существенные изменения, как в части их конструкции, так и в части технико-экономических показателей. Рассмотрим основные тенденции совершенствования конструкции и технической характеристики гидродинамических передач и перспективы их применения.

Основной тенденцией современного этапа развития передач является значительно возросшее число машин, в приводах кото­ рых гидромуфты и гидротрансформаторы прочно завоевали себе место. Расширение производства машин выдвигает перед отече­ ственной промышленностью важные и качественно новые задачи по созданию унифицированных (не только для одной, но и для нескольких отраслей) гидропередач, обладающих высокой долго­ вечностью, энергоемкостью, преобразующе-нагружающими пока­ зателями при сравнительно невысокой себестоимости изготовления.

Показатели промышленных образцов часто уступают (осо­ бенно по к. п. д.) опытным образцам. Это можно объяснить откло­ нениями, которые связаны с серийным изготовлением передач, и особенно — изготовлением рабочих колес, которые для боль­ шинства гидромуфт и гидротрансформаторов выполняются ли­ тыми. Таким образом, в совершенствовании технологии изготов­ ления заложен резерв повышения технико-экономических показа­ телей серийных машин.

Одновременно с увеличением количества передач упрощается их конструкция. Это связано в первую очередь с необходимостью получения долговечных агрегатов, соответствующих (или пре­ вышающих) по ресурсу машины, в приводах которых они при­ меняются.

340

Наиболее слабыми узлами гидродинамических передач яв­ ляются муфта свободного хода и уплотнения.

В перспективных гидротрансформаторах строительных и до­ рожных машин отсутствует обгонный механизм, который лимити­ рует длительную работу передачи. Отсутствие муфты свободного хода компенсируется изменением геометрических параметров ло­ пастной системы гидротрансформатора.

Однако часто невозможно изменением лопастной системы ком­ пенсировать действие муфты свободного хода. Это относится к блокируемым гидротрансформаторам автомобилей и теплово­ зов, причем указанные передачи имеют часто два и более меха­ низма (комплексные и блокируемые). Некоторые специальные передачи также имеют муфты свободного хода (реверсивные, многотурбинные и т. д.), поэтому совершенствование конструк­ ции и технологии изготовления этого механизма является также важной и актуальной задачей. Основными мероприятиями в этом направлении являются обеспечение центрирования звездочки и обоймы, совершенствование прижимных устройств, обеспечение постоянной смазки. Конструкцию муфты свободного хода можно изменить, приблизив ее к подшипнику. Тогда станет возможной централизованная его поставка в сборе. При таком подходе к из­

Во многих передачах заменяют контактные уплотнения бескон­ тактными, что одновременно с долговечностью увеличит механи­ ческий, а следовательно, и общий к. п. д. агрегата.

Ведутся опытно-конструкторские работы по созданию более совершенных контактных уплотнений — торцевых и манжетных. При этом необходимо совершенствовать их конструкцию (форму) и материал. Манжетные уплотнения широко применяются в ка­ честве концевых на отечественных муфтах и трансформаторах. Концевые манжеты должны быть эластичными, но одновременно прочными, выдерживать температуру — 5 0 + + 140° С, не раз­ рушаться от контакта с рабочей жидкостью. Уплотнения и уплот­ няющие узлы для гидродинамических передач унифицируются во всех отраслях промышленности. При этом для гидродинамиче­

Все соединения выполняются взаимозаменяемыми и более надежными в эксплуатации. Так, для гидропередач в местах сопряжений, передающих крутящий момент, применяются эволь­ вентные шлицы с центрированием по наружной поверхности. Там, где это возможно, следует применять гидротрансформаторы с наименьшим числом рабочих колес: трехколесные гидротрансфор­ маторы с центростремительной турбиной (если надо — в комплекс­ ном исполнении) вместо четырехколесных; двухступенчатые вместо

341