20. Гидравлические передачи. Гидромуфты. Конструктивная схема и механические характеристики. Принцип действия и внешняя характеристика комплексного гидротрансформатора.

В гидромеханических передачах механические передачи соче­таются с гидродинамическими. В приводе буровых установок пре­имущественно используют гидротрансформаторы.

Гидротрансформаторы конструктивно отличаются от гидро­муфт тем, что в их рабочей полости, кроме тур­бинного 1 и насосного 2 колес, устанавливается неподвижный лопаточный аппарат 5, называемый реактором. Преобразование момента в гидротрансформаторе происходит в результате воз­действия лопаток реактора на скорость и направление потока жидкости, поступающей из насосного колеса на турбину.

Преобразующие свойства гидротрансформатора и высокий к. п. д. гидромуфты в определенной степени совмещаются в комплексном гидротрансформаторе, конструктивное отличие кото­рого состоит в том, что реактор соединяется с корпусом через муфту свободного хода МСХ 4. При больших нагрузках, когда момент на турбине М больше момента насосного колеса М_Н, на реакторе возникает момент М_р, заклинивающий МСХ и удер­живающий реактор в неподвижном состоянии.

При уменьшении нагрузки, когда момент на турбине оказывается равным или меньше момента насоса колеса, МСХ расклинивается и реактор вращается в сторону насосного колеса, не влияя на поток рабочей жидкости. Таким образом, комплекс­ный гидротрансформатор способен работать в режимах гидро­трансформатора и гидромуфты. В любом случае алгебраическая сумма моментов, приложенных к гидротрансформатору, равна нулю:

М + М_Р - М = 0.

Из рассмотренного условия следует, что момент на валу тур­бины М_Т, расходуемый на преодоление внешней нагрузки, равен по абсолютной величине сумме моментов, затраченных на за­кручивание потока рабочей жидкости:

М = М + М_Р.

Основные параметры гидротрансформатора:

коэффициент трансформации момента вращения

К= М / М =1+ М_Р / М

коэффициент полезного действия

η = М n / М n

где i = n / n — передаточное отношение гидротрансформатора.

Внешняя характеристика комплексного гидротрансформатора, показанная на рис. XVI.16, б сплошными линиями, представляет собой графически выраженную зависимость к. п. д. и вращаю­щих моментов насосного и турбинного колес от передаточного отношения при постоянной частоте вращения насосного колеса. Как видно, внешняя характеристика комплексных гидротранс­форматоров разделена на зоны ГТ и ГМ, определяющие работу соответственно в режимах гидротрансформатора и гидромуфты.

В приводе буровых насосов гидравлические передачи обеспе­чивают автоматическое изменение давления и подачи при изме­нении гидравлических сопротивлений в системе циркуляции про­мывочного раствора. Способность гидротрансформатора разви­вать большие вращающие моменты при малой частоте вращения турбинного колеса создает условия для пуска насосов под на­грузкой, т. е. без применения пусковых задвижек. В приводе ро­тора гидромеханическая силовая передача по сравнению с меха­нической передачей обеспечивает более благоприятный режим бурения и снижение аварий с бурильными трубами,