7.4. Рабочие жидкости

В процессе работы на жидкости воздействуют давление, тем­пература и другие факторы.

К рабочей жидкости предъявляют следующие требования:

а) жидкость не должна выделять и поглощать воздух, и для этого необходимо уменьшить поверхность соприкосновения ее с атмо­сферой; б) в трубопроводах нельзя допускать образования воз­душных мешков, вызывающих толчкообразное движение силово­го органа машины; в) жидкость должна быть безопасна в пожар­ном отношении и не должна иметь примесей, засоряющих гидросистему; г) при нормальных условиях работы, чтобы избе­жать больших потерь энергии на преодоление гидравлических сопротивлений и утечек, жидкость должна иметь оптимальную вязкость; д) жидкость не должна вызывать разрушения уплотне­ний и коррозии механизмов, к необходимым свойствам жидкос­ти относятся химическая стойкость и хорошая смазывающая способность.

При резком возрастании потерь на трение и нарушении про­цесса всасывания в насосе может произойти застревание деталей (например, лопаток насоса), так как центробежные силы будут не в состоянии преодолеть увеличенные силы, поэтому в бы­строходных гидродвигателях применяют жидкость меньшей вяз­кости. При больших утечках, значительных давлениях, высоких температурах и небольших скоростях движения, а следовательно, малых расходах применяют жидкость большей вязкости.

242

tr

Распределение рабочей жидкости между участками и агрегата­ми гидросистемы осуществляется распределительными устройст­вами кранового, золотникового или клапанного типов. Наиболее распространены золотниковые распределители, реже применяют крановые с поворотной пробкой, а также распределители кла­панного типа.

7.5. Пути повышения эффективности гидропередач

Регулирование гидромуфты. Режим работы гидромуфты регу­лируют различными способами: изменением частоты вращения ведущего вала, формы проточной части гидромуфты или степени наполнения жидкостью рабочей полости, а также торможением ведомого вала.

Регулирование изменением частоты вращения ведущего вала двигателя применяют главным образом на транспортных и грузо­подъемных машинах. При таком регулировании остаточный мо­мент на валу гидромуфты небольшой, что важно для работы транспортных машин (автомобилей и тракторов).

Регулирование изменением формы проточной части гидро­муфты при неизменной степени заполнения, а также механичес­кое регулирование до последнего времени практически не при­меняли главным образом из-за малой глубины регулирования по моменту. Заметим, что глубину регулирования различают по вра­щающему моменту и по скорости. Глубина регулирования по моменту — это отношение вращающего момента при основном рабочем режиме ведомого вала к минимальному моменту на этом же валу при остановленной турбине. Глубина регулирования по скорости — это отношение номинальной частоты вращения ве­домого вала к минимально возможной частоте вращения того же вала.

Самый распространенный способ регулирования гидромуфт — изменение степени наполнения жидкостью рабочей полости. Его часто называют жидкостным регулированием. Жидкостное регу­лирование гидромуфт можно выполнять тремя способами: на входе в гидромуфту; на выходе из гидромуфты; на входе в гидро­муфту и на выходе из нее.

При регулировании работы гидромуфты требуется гибкость, чтобы она могла быстро менять частоту вращения ведомого вала, а время перехода с одного режима на другой было минималь­ным. Кроме того, работа гидромуфты при разных режимах долж­на быть устойчивой.

Если рабочую полость гидромуфты заполнять жидкостью в различной степени, то это позволит изменять частоту вращения ведомого вала. Однако в работе гидромуфт могут наблюдаться неустойчивые зоны, и регулирование обеспечивается недостаточ­но.

Применение комплексных гидротрансформаторов. Широко рас­пространены гидромеханические передачи с простыми гидро­трансформаторами, имеющими относительно слабые преобра­зующие свойства. В таких передачах после гидротрансформатора устанавливают механическую коробку передач, обеспечивающую дополнительное увеличение момента в напряженных условиях, но не позволяющую получить задний ход. Несмотря на относи­тельную сложность, гидромеханические трансмиссии в настоя­щее время часто используются благодаря значительному упроще­нию управления машиной, продлению срока ее службы и улуч­шению использования мощности двигателя.

При работе в напряженных условиях (в режимах значительно­го преобразования момента) жидкость в гидротрансформаторах может сильно нагреваться. Предельная температура масла со­ставляет 120...130 °С. Для охлаждения масла в гидротрансформа­торах применяют проточную систему.

Тип рабочей жидкости для гидропередачи определяет кон­струкцию и условия работы трансмиссии в целом.

Применение гидропередач увеличивает стоимость установок. Возрастает и стоимость энергии из-за потерь в гидропередаче. Однако при сложных условиях эксплуатации, для которых гидро­передачи и предназначены, эти дополнительные затраты много­кратно окупаются вследствие повышения производительности машин при наилучшем использовании мощности двигателей, применения наиболее экономичных режимов работы и продле­ния срока службы машин.

Совместная работа двигателя и гидропередачи. Соответствие гидротрансформатора требованиям, предъявляемым при совмест­ной работе его с определенными двигателем и потребителем, зависит от свойств его характеристики. Характеристика должна быть такой, чтобы обеспечивалось наилучшее использование возможностей как приводимой в действие машины, так и двига­теля. При этом в областях режимов вероятной эксплуатации двигателя КПД системы должен быть достаточно высок.

Задача выбора гидротрансформатора решается в два этапа:

вначале по показателям расчетного режима работы системы (двигателя, потребителя и гидротрансформатора выбранных типов с известными характеристиками) определяют размеры тре­буемого гидротрансформатора;

затем, используя характеристики элементов системы и зная размер гидротрансформатора, строят характеристику выхода и рассматривают ее пригодность для привода машины-потребителя во всем диапазоне эксплуатационных режимов.

При выборе размера гидротрансформатора для согласования его характеристики с характеристикой двигателя возможны два случая: гидротрансформаторы выбранного типа выпускаются про­мышленностью, и их размеры и характеристики известны; для выбранного типа гидротрансформатора известны относи­тельные размеры проточной части и обобщенная характеристика, сам же гидротрансформатор должен быть разработан и изготов­лен заново.

В первом случае гидротрансформатор согласуется с двигате­лем с помощью промежуточной зубчатой передачи, во втором определяют размеры нужного гидротрансформатора и проектиру­ют его рабочие органы, применяя метод пересчета остальных линейных размеров с модельного образца.

Чаще всего гидротрансформаторы используют в комбинации с двигателями внутреннего сгорания.

Контрольные вопросы и задания. 1. Где применяют гидродинамические пере­дачи? 2. Напишите основные уравнения гидродинамических передач (уравнения моментов и напоров). 3. Объясните принцип действия и конструкцию гидромуф­ты, дайте ее рабочие характеристики. 4 Расскажите о гидротрансформаторе (принцип действия, конструкция, рабочие характеристики, область применения). 5. Какие вы знаете способы регулирования гидротрансформаторов?