Лекція № 6 « Гідродинамічні передачі.

Гідромуфти і гідротрансформатори.»

.

В результаті вивчення цього розділу Ви повинні знати:

- призначення, основні параметри і принцип роботи гідродинамічної передачі;

- основні характеристики гідродинамічних передач;

- основні корисні властивості і недоліки гідродинамічних передач;

- принцип роботи і застосування гідродинамічних гальм.

На основі набутих теоретичних знань Ви повинні вміти:

- визначати основні параметри і знати принцип роботи гідромуфт, гідротрансформаторів та гідродинамічних гальм, а також їх переваги і нкдоліки.

План

(логіка викладу і засвоєння матеріалу)

1. Загальні відомості про гідродинамічні передачі.

2. Схема і принцип роботи гідромуфти.

3. Характеристики гідромуфт.

4. Основні корисні якості і особливості ГМ.

5. Схема і принцип дії гідротрансформатора.

6. Характеристики гідротрансформатора.

7. Основні корисні властивості та недоліки ГТ.

Література:

1. Гідропривід сільськогосподарської техніки.: Навчальне видання / О.М.Погорілець, М.С.Волянський, В.Д.Войтюк, С.І.Пастушенко; За ред.. О.М.Погорільця – К.: Вища освіта, 2004. – 368 с.: іл.

2. Дідур В.А., Савченко О.Д., Пастушенко С.І., Мовчан С.І. Гідравліка, сільськогосподарське водопостачання та гідропневмопривод, - Запоріжжя, Прем'єр. 2005. – 464 с. : іл.

3. Ловкис З. В. Гидроприводы сельскозяйственной техники.- М.: ВО Агропромиздат. 1990.- 239 с.

Загальні відомості про гідродинамічні передачі

Гідродинамічні передачі (ГДП) встановлюють в агрегатах передачі енергії тільки силові зв'язки. Де означає, що, при постійній частоті обертання ведучого вала, збільшення навантаження веде до автоматичного зниження частоти обертання веденого вала. І навпаки, при зменшенні навантаження частота обертання веденого вала підвищується. Ця цінна природна властивість ГДП використовується в тягових машинах, де потрібна автоматична зміна швидкості в залежності від опору рухові машини.

Плавність рушання з місця та переходу з одного режиму на інший, широкий діапазон регулювання частоти обертання веденого вала при збереженні постійною ведучого, обмеження крутних коливань та захист від динамічних навантажень, практично відсутність зносу деталей передачі все це зумовлює поширення ГДП.

Головними елементами ГДП є насосне колесо (насос), безпосередньо з'єднане з ведучим валом, турбінне колесо (турбіна), пов'язане з веденим валом, та робоча рідина, що заповнює простір між насосом та турбіною. Енергія від насосного до турбінного колеса передається шляхом гідродинамічної взаємодії потоку робочої рідини і лопатевих систем робочих коліс. Таким чином, використовується кінетична енергія робочої рідини, що підкреслюється в назві цих передач - гідродинамічні.

В ГДП крутний момент від ведучої частини до веденої передається трьома способами: основним - за рахунок зміни моменту кількості руху при циркуляції рідини між насосним та турбінним колесами, та другорядними - за рахунок механічного тертя та тертя рідини між ведучою та веденою частинами.

ГДП, які мають, крім насоса і турбіни, реактивний напрямний апарат (інакше - реактор, в деяких випадках нерухомий), можуть, крім перетворення швидкості, трансформувати і крутний момент. Такий пристрій називають гідродинамічним трансформатором (гідротрансформатором).

При відсутності в ГДП реактора крутні моменти на ведучому та веденому валах рівні між собою при будь-якому режимі роботи. Таку ГДП називають гідродинамічною муфтою (гідромуфтою), здатною при рівності вхідного та вихідного крутильних моментів широко змінювати передаточне відношення по швидкості.

Співвідношення крутильних моментів для гідромуфти (ГМ):

М_н - М_т = 0 (2. 1)

для гідротрансформатора (ГТ):

М_н - М_т ± М_р = 0 (2. 2)

де: М_н - момент, що діє на насосному колесі (на ведучому валу);

М_т - момент, прикладений до турбінного колеса (до веденого валу);

М_р - момент, що сприймається реактором.

Перетворення крутного моменту ГДП оцінюють коефіцієнтом трансформації к:

к = М_т / М_н. (2. 3)

Для ГМ к = 1, для ГТ – к = (0...8).

Перетворення частоти обертання ГДП характеризує передаточне відношення ι:

ι = n_т / n_н (2. 4)

де : n_т та n_н - частоти обертання турбінного та насосного коліс, відповідно.

Для ГМ та ГТ ι = 0...1.25.

Передаточне відношення більше 1, що на практиці означає частоту обертання вихідного (турбінного) вала більшу, ніж частота обертання вхідного (насосного), одержують за рахунок криволінійної форми лопаток робочих коліс. Не слід плутати передаточне відношення ι з передаточним числом ι’, яке є відношенням частоти обертання вхідного валу n_н до частоти обертання вихідного n_т і застосовується для характеристики механічної передачі:

ι' = n₁ / n₂ = 1 / ι (2.5)

Різницю між частотами обертання ведучої та веденої частин ГДП називають ковзанням. Ковзання може бути вираженим як S = n_н – n_т, у натуральних одиницях виміру (хвˉ ¹, рад/с), у частках одиниці

S = (n_н – n_т )/ n_н =1- ι (2.6)

або у відсотках S = (1 - ι)·100%. (2.6.а)

Втрати енергії в ГДП оцінюють коефіцієнтом корисної дії η (ККД), який дорівнює відношенню потужності на веденому валу до потужності на ведучому валу:

η = (М_т · n_т)/ (М_н · n_н) = к · ι. (2.7)

ККД ГДП є величиною несталою, залежною від режиму роботи, і змінюється від 0 (при повністю зупиненій турбіні, коли n_т = 0, або відсутності навантаження при М_т = 0) до максимального значення, яке досягає 0,97 для ГМ і 0,8…0,93 для ГТ.

Один з важливих параметрів ГДП, який характеризує будову та використовується для розрахунків, - активний діаметр ГДП D_а. Він визначає діаметр насосного колеса ГДП по вихідних кромках його лопаток. При розрахунках ГДП користуються емпіричною залежністю між конструктивними і експлуатаційними параметрами:

М_т = λ·ρ·ω²·(D_а)⁵ (2 .8)

де: λ - безрозмірний коефіцієнт моменту. Він не є постійна величина і може змінюватися при зміні режиму роботи гідропередачі. Коефіцієнт λ пропорціональний моменту на валу насосного колеса М_н.

ρ - питома вага робочої рідини, кг/м³;

ω - частота обертання насосного колеса, рад/с;

D_а - активний діаметр ГДП, м.

Потужність на валу турбінного колеса визначається за формулою:

N = М_т· ω = λ·ρ·ω³·(D_а)⁵

Зміна коефіцієнта моменту λ (або М_н) в залежності від їх передаточного відношення ι характеризує прозорість ГТ.

ГТ у яких величина моменту М_н і коефіцієнта моменту λ не залежить від моменту М_т і частоти обертання ω₂ турбінного колеса називають непрозорими.

Такий ГТ не передає навантаження з веденого вала на ДВЗ, Якщо такий ГТ використовується на автомобілі, то на двигун не буде передаватися навантаження від дороги, і він працює в усталеному режимі незалежно від дорожніх умов. ДВЗ з таким ГТ «не бачить дороги».

ГТ у яких навантаження з веденого вала передається на ДВЗ називають прозорими. У автомобіля з таким ГТ при підвищенні опору кочення знижується величина ι, тоді коефіцієнт моменту λ зростає, тобто збільшується момент на валу ДВЗ. ДВЗ з таким ГТ «бачить дорогу».

Коефіцієнт прозорості П дорівнює відношенню коефіцієнта моменту λ₀ при передаточному відношенні ι = 0, до коефіцієнта моменту λ при передаточному відношенні ι при якому ГТ переходить в режим роботи ГМ.

П = λ₀/ λ