7.2. Уравнение моментов сил, приложенных к гидропередаче

При установившемся режиме работы гидромуфты сумма мо­ментов внешних сил равна нулю.

Со стороны двигателя к входному валу приложен внешний момент Afi, к выходному валу — момент сопротивления Mi по­требителя. Кроме того, должен быть учтен момент трения Afa вращающегося корпуса об окружающую среду, т. е.

Mi - Mi - Мв = 0.

Момент Afi передается потребителю без изменения, так как момент Мв обычно мал. Таким образом,

Ml » Mi = М.

Главная часть момента М, которую обозначим А/п, передается турбинному колесу потоком жидкости, обтекающим лопастные системы. Момент Мп равен изменению момента количества дви­жения потока, вызванному воздействием лопастей. В гидромуф­тах устанавливают плоские радиальные лопасти. Согласно схе­мам кинематики потока на границах лопастных систем момент, передаваемый от двигателя и необходимый для увеличения мо­мента количества движения потока в насосном колесе,

Afn = рб (Уц2ДЙ2 - Vu2TRl),

где р — плотность жидкости, кг/м³; Q — подача насоса, м^с; у,дд v„2T— состав­ляющие скорости потока в точках 1Н и IT, м/с; R\, Rz— радиусы на входе в колесо и на выходе из него, м.

Уравнение показывает, что момент Мп пропорционален пода­че 0 и увеличению момента скорости потока (увеличению его закрутки) — VuR.

Небольшая часть момента Мф передается трением. Жидкость в зазоре между корпусом и поверхностью турбинного колеса увлекается во вращение трением о корпус и тормозится при трении о поверхности, сообщая некоторый момент выходному валу. Момент передается и посредством трения в подшипниках и уплотнении. Таким образом,

240

Если момент Afi двигателя, приложенный к входному валу, увеличивается до момента Мг на выходном валу, то гидротранс­форматор работает в типичном режиме. Насосное колесо, ис­пользуя момент Afi, увеличивает момент количества движения потока. Это выражается в том, что момент скорости потока (его закрутка) увеличивается от значения VulpRip на выходе из реак­тора до Уи2дК2Я за насосным колесом. Тогда

Afi = р Q (yulHRiH - vvipRip)-

Если лопасти реактора также увеличивают закрутку потока, т. е. если ^uZpRiP > ^u2'rR'lT, то общее приращение момента ко­личества движения потока

Afi + Мз = pQ (yulHRiH-^uiTRn),

1де Aft — момент на неподвижном лопастном колесе редуктора, воспринимаемый корпусом.

В турбинном колесе закрутка уменьшается от Vu2HS2H перед входом в него до ^viTRiT, и оно получает возможность преодоле­вать момент сопротивления.

—М-1 =pQ (Уи2тР2Т~ VvlffRlH),

равный по величине суммарному моменту насоса и реактора, т. е.

Afi + Мз - Mi = 0.

Следовательно, гидротрансформатор развивает на выходном валу момент Мг, больший, чем момент, которым он сам нагру­жает двигатель, и выполняет функции редуктора.

7.3. Преобразующие свойства и характеристики гидропередач

Характеристика гидромуфты. Она представляет собой зависи­мость момента М от частоты вращения вала щ при п\ = const или от передаточного отношения /.

В режимах, когда насосное и турбинное колеса вращаются в одном направлении, а значение i > 0, мощность передается от насосного колеса к турбинному. В этой области зависимость М = У(«2) имеет вид падающей кривой.

Характеристика включает также зависимость КПД от m или ('. Согласно выражению Afi я? Мг = М момент передается гидро­муфтой практически без изменения, и КПД равен передаточному отношению /:

241

В основной зоне эксплуатационных режимов (0 < (' < ip) зави­симость т] = У(0 линейная. При i -> 1 линейность нарушается. Момент, передаваемый гидромуфтой, в этой зоне быстро убыва­ет.

Характеристика гидротрансформатора. Ее следует рассматри­вать с позиций соответствия нуждам приводимой в действие машины и возможностям двигателя для его наилучшего исполь­зования. При этом в областях характеристики, содержащих веро­ятные режимы длительной эксплуатации, система должна рабо­тать с достаточно высоким КПД. Следовательно, конструктив­ные типы гидротрансформаторов и их возможности в отношении характеристик рассматривают с позиции взаимного соответствия двигателя, приводимой в действие машины и гидротрансформа­тора при их совместной работе. Первичное согласование харак­теристик можно выполнять двумя способами. Если согласуют характеристики имеющихся в наличии машин, то обычно самый простой и дешевый способ — установка перед гидротрансформа­тором промежуточной зубчатой передачи. Таким способом ха­рактеристику двигателя приспосабливают к характеристикам гид­ротрансформатора.