6.2.2. Характеристики непрозорого гідротрансформатора

Описані процеси, які відбуваються у ГТ при його роботі, ілюструє характеристика (рис.6.6), побудована аналогічно характеристиці ГМ при постійній частоті обертання насоса n = сопst.

П ри загальмованій турбіні на ній буде розвиватися максимальний крутильний момент М_т, який буде частково сприйматися реактором М_р і частково передаватиметься на насос М_н. ККД ГТ в цьому режимі дорівнює нулю. В міру зростання частоти обертання турбіни момент М_т буде знижуватися, а момент М_н залишатися майже незмінним. Природно, момент на реакторі М_р = М_т – М_н також буде зменшуватися. ККД ГТ зростає інтенсивніше, ніж у ГМ, бо коефіцієнт трансформації к > 1, тоді як для ГМ к = 1.

Рис.6.6.Характеристики непрозорого ГТ (пунктиром показана крива ККД для ГМ)

При вирівнюванні моментів М_н = М_т (положення цього режиму на осі абсцис залежить від профілю лопаток робочих коліс) ККД ГТ стає меншим від ККД ГМ. Це пояснюється більшими втратами енергії за рахунок тертя в робочій рідині при її циркуляції.

Подальше збільшення частоти обертання турбіни веде до зниження вихідного моменту М_т при майже постійному моменті М_н. Навантаження на двигун створює момент на реакторі М_р. Робота непрозорого ГТ в цьому режимі нагадує роботу гідродинамічного гальмівного пристрою, а його ККД різко зменшується до нуля. Як видно з характеристики, при збільшенні навантаження на турбіну дещо збільшується навантаження і на насос. Величину цього збільшення оцінюють відношенням моменту насоса при загальмованій турбіні М_нmax до номінального значення моменту насоса М_нnom при коефіцієнті трансформації к = 1 (М_y = М_n), яке називають коефіцієнтом прозорості П гідротрансформатора:

П = М_нmax / М_нnom

Коефіцієнт прозорості ГТ залежить як від властивостей робочої рідини, які впливають на величину втрат енергії, так і від параметрів лопатевих апаратів робочих коліс. Крім того, при роботі ГТ з реальним привідним двигуном частота обертання насосного колеса не залишається постійною, що також впливає на коефіцієнт прозорості. Значення П для ГТ тракторів і автомобілів знаходиться у межах 1,1 < П < 2,5. Існують ГТ з П < 1, що досягається профілюванням лопаток або примусовим приводом реактора від турбіни через планетарний механізм.

Аналіз розглянутої характеристики дозволяє зробити такі висновки:

Область режимів роботи ГТ від к = к_max до к = 1 характеризується підвищеним у порівнянні з ГМ ККД, досягнутим за рахунок дії реактивного моменту на реакторі, спрямованого проти напряму обертання насосного колеса.

При переході до режимів з к < 1 ККД різко зменшується. При цьому на реактор ГТ починає діяти крутний момент, спрямований у бік обертання насосного колеса.

Властивість змінювати напрямок дії крутного моменту на реакторі при переході до несприятливих режимів використовується для переводу ГТ в режим ГМ шляхом звільнення реактора і забезпечення йому можливості вільно обертатися в потокові рідини, практично з нею не взаємодіючи. Для здійснення такої зміни режимів реактор встановлюють на муфті вільного ходу, яка дозволяє йому вільно обертатися в сторону обертання насосного колеса. ГТ з муфтою вільного ходу називають комплексним.

6.2.3. Комплексний гідротрансформатор і його характеристика.

Кінематична схема комплексного ГТ показана на рис. 6.7. Від непрозорого він відрізняється наявністю муфти вільного ходу 5, на якій встановлено реактор 4, і яка дозволяє реактору обертатися в бік обертання насосного колеса 3. Характеристика комплексного ГТ наведена на рис.6.7. При к > 1 реактор утримується муфтою вільного ходу у нерухомому стані, і гідро передача працює як непрозорий ГТ.

При зниженні коефіцієнта трансформації до к < 1 крутний момент на реакторі змінює напрямок, муфта вільного ходу дозволяє реактору вільно обертатися з потоком робочої рідини, і передача автоматично переходить у режим ГМ. У порівнянні з ГМ комплексний ГТ має розширену зону режимів з достатньо великим ККД, але максимальне значення ККД у ГМ більше, ніж у ГТ

Рис.6.7. Кінематична схема комплексного ГТ:

1 - ведучий вал; 2 - турбіна; 3 - насос; 4 - реактор; 5 - муфта вільного ходу; б - вал реактора; 7 - ведений вал

ГТ може мати декілька турбінних коліс. У цьому випадку його називають багатоступінчастим (дво- або триступінчастим за числом турбін). Для одержання спеціальних характеристик інколи застосовують примусове обертання реактора, для чого його кінематично зв'язують з турбінним колесом за допомогою зубчастої (планетарної) передачі.

Рис.6.8. Характеристика

комплексного ГТ

Рис. 6.9 Конструктивні схеми гідротрансформаторів:

а, б) – одноступінчасті з одним реактором; в) – одноступінчастий з двома реакторами; г) – двоступінчастий з двома реакторами; г) – триступінчастий з двома реакторами