Регулирование изменением формы проточной части

Регулирование изменением формы проточной части может осуществляться при помощи различных шиберных устройств, перегораживающих поток на выходе из насоса или за счет пово­рота лопаток одного или нескольких решеток рабочих колес гид­ротрансформатора.

Регулирование гидротрансформаторов при помощи шиберных устройств по своим характеристикам (моментным и к. п. д.) на­поминает регулирование изменением заполнения рабочей поло­сти передачи.

По сравнению с этим способом регулирования шиберное ре­гулирование отличается значительно более высокой маневрен­ностью. Однако при таком способе регулирования полностью от­ключить двигатель от приводимой машины не удается.

Наиболее экономичным способом регулирования, особенно если речь идет о стационарных машинах, т.е. машинах, работаю­щих с нерегулируемыми по числам оборотов двигателями, явля­ется регулирование поворотом лопаток рабочих колес пере­дачи.

Этот способ регулирования был предложен применительно к поворотно-лопастным гидравлическим турбинам. На рис. 25 пред­ставлена конструктивная схема передачи, изготавливаемой фир­мой Крупп. Однако широкого распространения эта передача в таком исполнении не получила, хотя фирма опубликовала ее характеристики, превосходящие по экономичности регулировоч­ные характеристики электропередач, выполняемые по схеме Г — Д. На рис. 26 показаны эти зависимости.

Можно предположить, что причиной этому была сложность конструкции узла перемещения лопаток. Этот узел представляет собой клиновой механизм, при помощи которого поступательное движение поршня сервомотора превращается в поворотное дви­жение лопаток. Это обстоятельство является до сих пор основ­ным препятствием к широкому применению таких передач, могу­щих во многих случаях заменить приводы постоянного тока.

По сравнению с приводами постоянного тока эти приводы не только более дешевы, но, что самое главное, требуют меньше места, так как имеют малогабаритное вспомогательное оборудова­ние (холодильники) и могут изготовляться на любую мощность при любых числах оборотов. Так, например, если осуществление привода постоянного тока на мощность 5000 кет при 1500 об/мин уже является проблемой, то привод, состоящий из синхронного двигате­ля и регулируемого гидротрансфор­матора, и на большую мощность может быть просто осуществлен. Поэтому исследовательские работы по таким передачам продолжаются, например, фирмой Фойт. Эти пере­дачи имеют другую конструкцию, чем передачи «Крупп».

Схема одного из первых отечест­венных гидротрансформаторов

Схема одного из первых отечест­венных гидротрансформаторов, уп­равляемых изменением формы про­точной части и спроектированного во ВНИИМЕТМАШе, показана на рис. 27.

В этой конструкции предусматривались два исполнения: ли­бо применение поворотно-лопастного осевого насоса, либо такой же турбины. В обоих случаях этим колесам предшествовал реак­тор с поворотными лопатками. Как и в случае работы турбин В. Каплана, откуда заимствована эта схема регулирования, пово­рот лопаток реактора и рабочего колеса должен быть различным для того, чтобы обеспечить сохранение высокого к.п.д. в боль­шой области изменения нагрузки. Оба исполнения передачи не позволяют снять момент с насоса.

Если поворотно-лопастной выполнена турбина, то остаточный момент на валу насоса будет составлять такую величину, кото­рая определяется моментом на валу насоса при уменьшенном расходе и положительной циркуляции, т. е. примерно 0,25 — 0,4 номинального значения. Экономичность такого регулирования должна быть высокой.

При применении поворотно-лопастной турбины «чистота» вы­ключения будет большей, но и в этом случае момент на насосном валу не может быть снят полностью, поскольку величина мо­мента дискового трения не может быть уменьшена, так как на­ружный размер насоса при регулировании не изменится.

На рис. 28 показана первая опытная передача, в которой на­сос имеет поворотные лопатки. В этой опытной машине была предусмотрена также возможность регулирования шибером 2, снабженным направляющим козырьком 3.

Неэкономичное регулирование шибером в сочетании с изме­нением первичных чисел оборотов может обеспечить широкую область высоких к.п.д. при большом диапазоне изменения на­грузки.

На рис. 29 в координатах (где индекс 20 относится к номинальному режиму) представлены сплошными ли­ниями 2 характеристики входа передачи при регулировании чис­лом оборотов двигателя. Линии 3 изображают те же характери­стики передачи при изменении открытия шибера.

Цифры на них показывают долю открытия. Семейство кривых характеризует постоянный к.п.д. (в долях от наибольшего значения).

Во ВНИИМЕТМАШе был построен гидротрансформатор (рис. 30), предназначенный для привода волочильного стана. Ло­патки насоса в нем могут поворачиваться относительно осей, параллельных оси передачи.

На рис. 31 показан такой гидротрансформатор мощностью 130 л. с. Особен­ность работы конусной дробилки — возможность ее полной раз­грузки и опасность работы двигателя вразнос. В этом случае в трансформаторе устанавливают регулятор числа оборотов. Ха­рактеристика такой передачи с регулятором изображена на рис. 32.

Регулирование поворотом лопаток насоса позволяет полно­стью разгрузить двигатель при выключенной передаче.

Диапазон регулирования для этих передач составляет 15—20 для