4.2. Гидротрансформаторы
Введение в конструкцию гидропередачи неподвижных венцов лопастного колеса, называемого реактором (рис. 3.7), позволяет автоматически преобразовывать крутящий момент на выходном валу и скорость вращения его в зависимости от нагрузки. Такая машина называется гидротрансформатором и является прообразом автоматической коробки передач.
На рис. 3.7 изображён комплексный гидротрансформатор. Реактор в этой гидромашине установлен на муфте свободного хода, поэтому он может работать и как гидромуфта. Главные свойства гидротрансформатора:
а) бесступенчатость передачи;
б) автоматическое изменение передаточного отношения в зависимости от нагрузки на валу;
в) крутящий момент двигателя может при этом оставаться неизменным.
Рис.3.7 – Схема комплексного гидротрансформатора
1 – турбинное колесо; 2 – насосное колесо; 3 – реактор;
4 – муфта свободного хода
Рабочей жидкостью служат минеральные масла, дизтопливо, их смеси, тормозные жидкости. Гидротрансформаторы и гидромуфты широко используются в приводе буровых установок.
Лекция № 4 Объёмные гидравлические машины
К объёмным гидравлическим машинам относятся:
1) роторные машины (роторно-вращательные, роторные радиально-поршневые, роторные аксиально-поршневые); 2) поршневые и плунжерные машины; 3) мембранные и шланговые машины; 4) гидроцилиндры, 5) гидропреобразователи.
1. Роторно-вращательные гидравлические машины
Подразделяются на: шестерённые, винтовые, пластинчатые, с вращающимися поршнями
1.1. Шестерённые гидравлические машины
Шестерённые насосы выполняются с шестернями внешнего (рис. 4.1) и внутреннего зацепления (рис. 4.2).
Рис. 4.1 – Схема насоса с шестернями наружного зацепления
Они могут использоваться как в качестве насосов, так и гидродвигателей. Шестерни бывают прямо, косозубыми или шевронными.
Гидравлические машины 1-го типа более распространены, так как имеют более простую конструкцию. При вращении шестерен жидкость, заключённая во впадинах зубьев переносится из камеры всасывания «в» в камеру нагнетания «н», которая образована корпусом насоса и зубьями шестерен. Разность объёмов, описываемых рабочими поверхностями, вытесняется в нагнетательную линию насоса.
Насосы отличаются: надёжностью, малыми габаритами и массой. Давления достигают 30 МПа, подачи – 20 м3/с. Частоты вращения до 4000 ÷18000 об/мин. Объёмный к.п.д., ηо достигает 0,98, а общий к.п.д., η – 0,9.
Рис. 4.2 – Шестеренный насос с внутренним зацеплением
1, 4 – отводящие и подводящие окна; 2 – внутренняя шестерня; 3 – наружная шестерня; 5 – уплотняющий серповидный элемент
Срок службы до 5000 часов. Насосы работают на жидкостях с диапазоном вязкостей – от 10 до 800 сст и выше. Предназначены для перекачки нефти, масел и нефтепродуктов (даже мазутов).
При расчётах насосов пользуются следующими формулами
1) теоретическая подача насоса определяется из выражения
,
где dн – диаметр начальной (делительной) окружности ведущей шестерни;
m – модуль зацепления;
b – ширина шестерни;
n – частота вращения вала.
2) модуль зацепления для эвольвентного профиля определяется по эмпирической зависимости
или
,
где h1 – высота зуба (проекция расстояния от точки зацепления до вершины зуба)
Qт – теоретическая подача, л/с.
3) диаметр делительной окружности определяется по формуле
,
где z – число зубьев.
Полученное выражение округляется до целого числа.
Эффективная подача определяется по формуле
,
где ηо – объёмный к.п.д.
4) приводная мощность определяется по формуле
,
где Рн – давление нагнетания;
ηм – механический к.п.д.
При конструировании насосов принимают b = (4…8)·m; b/dн = 0,4…0,6.
При расчёте гидродвигателя пользуются следующими формулами
1) рабочий объём
;
2) расчётный крутящий момент на валу
,
где Δр – перепад давления на входе и выходе из двигателя.
3) мощность на валу
.
4) эффективный момент
.
5) эффективная мощность
.
6) расчётный расход насоса для привода гидродвигателя
.
7) фактическая подача насоса
.
8) подводимая мощность
или
.
9) полный к.п.д.
.