Характеристика гидромуфты

В рабочей полости гидромуфты не предусмотрены неподвижные лопасти, воспринимающие опорный момент, и поэтому М₁  М₂. Вместо двух кривых моментов имеется только одна, показывающая изменение n₂ в зависимости от нагрузки (рис. 7.3, ж). Линия М в другом масштабе является линией мощности N₁ на первичном валу. Согласно формуле (7.3),  = i, т. е. при n₁ = idem линия к. п. д. представляет собой прямую, проходящую через начало координат. При n₂ приближающейся к n₁, к. п. д. муфты теоретически стремится к единице (пунктир). Поскольку в окружающей среде существует трение, то небольшой опорный момент существует; М₁ несколько отличается от М₂, вследствие чего при n₂  n₁ к. п. д. резко снижается до нуля. Оптимальному режиму гидромуфты (_max=0,97—0,98) соответствуют передаточные отношения i_o == 0,97—0,98.

37)

Гидродинамический трансформатор обеспечивает:

повышение срока службы двигателя, ибо он может работать в одном выгодном режиме и предохраняется от перегрузки;

предохранение от перегрузки также механизмов трансмиссии и рабочих органов машины;

демпфирование крутильных колебаний, возникающих на одном из валов передачи;

улучшение пусковых свойств машин, позволяя приводить их в движение под нагрузкой;

получение «ползучих» скоростей вторичного вала и автомати­ческого перехода на режим торможения, что удобно при спуско-подъемных операциях;

облегчение труда бурильщика (оператора и др.).

Характеристика гидротрансформатора

1. Представим сначала, что при постоянной частоте вращения входного вала n₁ в последовательности насос — реактор — турбина сохраняется постоянный расход жидкости Q. Это означает, что насос действует в некотором режиме, который характеризуется постоянными p₁, N₁, M₁, ₁ (рис. 7.3, а, точки m и s), а турбина имеет характеристику, свойственную нормальной осевой турбине при Q=idem (линия крутящего момента прямая, перепад давления в турбине не зависит от частоты вращения — рис. 7.3, б).

При этих условиях график внешней характеристики гидропередачи выглядит так же, как график характеристики турбины, если p₂ и N₂ заменить соответственно пропорциональными им величинами М₁ и . Действительно, из очевидного условия 2M₁n₁₁ = p₂Q следует, что M₁  p₂; кроме того, N₂ = N₁, т. е.   N₂.

В действительности расход жидкости не остается постоянным, а колеблется из-за изменения перепада давления в турбине. Вследствие колебания расхода кривые характеристики турбины деформируются, но главные особенности сохраняются (рис. 7.3, в). Так, к. п. д. турбины, а следовательно, и к. п. д. передачи равен нулю при остановленной турбине (n₂ = 0) и при полной разгрузке (М₂ = 0), а в интервале между точками, характеризующими эти режимы, достигает максимума.

Положение точки оптимального режима зависит от конфигурации лопастных венцов гидропередачи. Линия М₂ может быть вогнутой, прямой или выпуклой, а линия М₁ — горизонтальной, падающей или восходящей.

2. На рис. 7.3, в отражена лишь часть полной характеристики гидротрансформатора, кривые которой для постоянной частоты вращения вала насоса построены в трех квадрантах (рис. 7.3, г). Точки линий в первом квадранте соответствуют так называемым тяговым режимам (М₂ > 0, n₂ > 0). Продолжения линий моментов во втором квадранте указывают на существование режимов противовращения (n₂ < 0). Они появляются, в частности, в процессе спуска груза с включенной гидропередачей, когда крутящий момент от груза превышает «стоповый» момент (при n₂ = 0). Режимы работы гидропередачи при М₂ < 0 (четвертый квадрант) называют обгонными. В этом случае для вращения колеса турбины к валу выходного звена следует приложить момент, совпадающий по направлению с направлением вращения этого вала.

3. Так же, как и для лопастных насосов, существуют универсальные характеристики гидропередачи, в данном случае зависимости М₁ и М₂ от n₂ при нескольких частотах насосного вала (рис. 7.3, д).

4. Кривые безразмерной характеристики (рис. 7.3, е) строятся по данным испытания гидропередачи. Вместо кривой М₁ наносят кривую изменения коэффициента момента входного звена ₁ = М₁/n²₁D⁵, где D – активный диаметр гидропередачи,  — плотность жидкости; кривую М₂ заменяют либо кривой коэффициента момента выходного звена ₂ = М₂/n²₁D⁵, либо кривой коэффициента трансформации К = М₂/М₁. По оси абсцисс откладывают передаточное отношение.

Из безразмерной характеристики, общей для серии геометрически подобных гидропередач, легко получить характеристику конкретной передачи, размер D которой известен, а n₁ и  заданы.

Если ₁ — постоянная, то крутящий момент, нагружающий двигатель, не зависит от нагрузки на выходном валу. При выполнении этого условия характеристику гидропередачи называют непрозрачной. Если же линия ₁ наклонена, то характеристика называется прозрачной.

38) Возвратно-поступательный насос относится к объемным насосам, принцип действия которых состоит в том, что жидкая среда попеременно заполняет рабочую (насосную) камеру и вытесняется из нее. Название этому насосу дано по характеру движения рабочих органов (поршней, плунжеров, диафрагм). Существуют и другие объемные насосы — роторные (с вращательным) и крыльчатые (с возвратно-поворотным движением рабочих органов).

39) Полезная мощность стандартных насосов, используемых в эксплуатационном и глубоком разведочном бурении, составляет 150—750 кВт, наибольшее давление 15—32 МПа, наибольшая подача 18—45 л/с. Среди насосов этой группы наиболее распространены кривошипные двухпоршневые насосы двустороннего действия. Типичный представитель — насос марки У8-6М (N_п=500 кВт), выпускаемый Уралмашзаводом.

Особенности приводной части насоса — чугунная станина и сварнолитой вал с двумя эксцентриками, расположенными по обе стороны от зубчатого колеса. Такая конструкция позволяет уменьшить расстояние между рядами насоса¹.

Насосы передвижных агрегатов

Насосы этой категории предназначены для повторных кратковременных операций при высоком давлении — цементирования скважин, гидравлического разрыва пластов и других работ в скважинах. Они более быстроходны, чем буровые, более компактны и менее массивны. Это позволяет размещать их на шасси грузового автомобиля, трейлере или прицепе. Как правило, частота ходов таких насосов регулируется посредством коробки передач, а число сменных втулок ограничено двумя-тремя.

В цементировочных автомобильных агрегатах завода «Красный Молот» используют насосы марок 11Т и 9Т, рассчитанные на давление 40 МПа. Частота ходов достигает 127 в минуту. Первый из них с полезной мощностью 260 кВт— трехпоршневой двухстороннего действия. Приводной механизм — с эксцентриковым коренным валом, составленным из двух частей. Трансмиссионный вал, расположенный в верхней части станины, выполнен заодно с двумя косозубыми шестернями. Менее мощный насос 9Т (N_n— 115 кВт)—двухпоршневой двухстороннего действия, отличается от всех известных насосов глобоидной червячной передачей между трансмиссионным валом, расположенным вдоль оси насоса в картере приводной части, и эксцентриковым коренным валом (см. рис. 8.3, б).

40) Двухцилиндровый насос двойного действия

Кривошипы двухцилиндровых насосов двойного действия смещены на 90° по отношению друг к другу. График подачи насосом жидкости будет образован четырьмя синусоидами (рис. 1.3, в). Характерно, что нулевых значений подачи насоса за полный оборот вала насоса при этом нет, т. е. жидкость поступает в нагнетательный трубопровод непрерывно.

42) Пневмокомпенсат о р ы служат для создания равномерного течения жидкости в трубах, благодаря чему снижаются пульсация давления и вибрация трубопроводов. С установкой пневмокомпенсатора на нагнетательной стороне выравнивается нагрузка на насос и двигатель. Пневмокомпенсатор на входе в насос улучшает процесс всасывания.

Простейший компенсатор — воздушный колпак, оборудованный водомерным стеклом и манометром. Воздушная подушка в таком устройстве создается из атмосферы и занимает при высоком давлении лишь небольшую часть колпака (например, при давлении, в сто раз превышающее атмосферное, составляет лишь 1%). Количество газа при работе насоса может изменяться: из нагнетательного колпака воздух постепенно уносится, а во всасывающем — накапливается.

Более совершенные компенсаторы предварительно заполняются сжатым воздухом или техническим азотом (рис. 8.7). По способу разделения жидкости и сжатого газа компенсаторы делятся на диафрагменные (а, б, в) и поршневые (д). Средствами удержания пневмоподушки после остановки насоса служат: решетка в присоединительном патрубке (б), перфорированная труба (а, б), обратный клапан (г). По направлению потока жидкости различают компенсаторы: тупиковый (а, б, г, д — с одним патрубком), проточный (в — с тремя патрубками).

Многообразие устройств компенсаторов² объясняется поисками наилучшей конструкции, удовлетворяющей требованию эффективности действия в сочетании с продолжительностью срока службы, удобством обслуживания и небольшой трудоемкостью ремонта. Параметры технической характеристики пневмокомпенсатора: объем камеры, давление предварительной закачки газа, наибольшее рабочее давление, масса.

При необходимости насос снабжают несколькими компенсаторами, действующими параллельно.