книги из ГПНТБ / Стесин С.П. Гидродинамические передачи учебник

тяговые качества машины, то уменьшение к. п. д. с увеличением частоты вращения турбины является неоправданным, потому что условия работы машины будут хорошими благодаря снижению сопротивления на ведомой части. Исключить эту зону с низкими значениями к. п. д. можно, например, за счет блокирования тур­ бины с насосом.

Рис. 98. Комплексный гидротрансформатор:

Гидротрансформаторы, у которых осуществляется автомати­ ческий переход с режима гидротрансформатора на режим гидро­

Если реактору конструктивно дать возможность свободно вра­ щаться и предположить, что момент сопротивления при его вра­ щении равен нулю, то гидротрансформатор будет работать как гидромуфта. При этом, слева от точки А реактор будет вращаться в направлении, противоположном направлению вращения тур-

170

(т. е. когда момент насоса меньше момента турбины), а реактор должен быть жестко закреплен.

Справа от точки А к. п. д. гидромуфты больше к. п. д. гидро­ трансформатора, момент на турбине меньше, чем момент на насосе и, таким образом, освобождение реактора и обеспечение свободного вращения является желательным. При этом двигатель не перегру­ жается, так как момент мал, и в то же время увеличивается к. п. д.

Рис. 99. Конструктивная схема комплексного гидротрансформатора:

а — с одним реактором; б — с двумя реакторами: / — внутренняя обойма; 2 — наружная обойма; 3 — ролик; 4 — пружина; 5 — реактор

системы. Характеристика комплексного гидротрансформатора имеет вид, показанный на рис. 98, б (сплошные линии). Пунктир­ ные линии характеризуют работу гидротрансформатора и гидро­ муфты.

Представленная на рис. 98, б характеристика является идеаль­ ной, так как она получена в предположении, что момент сопротив­ ления при вращении реактора равен нулю. В реальных условиях имеют место потери при вращении реактора, и действительная характеристика комплексного гидротрансформатора имеет вид, показанный на рис. 98, в. Момент сопротивления при вращении

его освобождения применяются различные конструкции муфт свободного хода, одна из которых вместе со схемой комплексного трехколесного гидротрансформатора представлена на рис. 99, а. Неподвижная, жестко закрепленная на полом валу реактора, внутренняя обойма / охватывается наружной обоймой 2, которая жестко связана с реактором 5. Наружная обойма имеет пазы

171

с наклонными плоскостями; между обоймой / и наклонными пло­ скостями обоймы 2 установлены ролики 3, которые поджимаются пружинами 4.

При наличии на реакторе положительного момента +7WP реактор с обоймой 2 стремится вращаться слева направо, и на­ клонные плоскости обоймы находят на ролики. Так как угол наклона плоскости меньше угла трения, то происходит заклини­ вание, и наружная обойма с реактором останавливается. При этом передача работает на режиме гидротрансформатора.

При наличии на реакторе отрицательного момента —Мр реактор с наружной обоймой вращается справа налево. Этому ничто не препятствует, так как наклонные плоскости наружной обоймы стремятся отойти от роликов, и реактор может свободно вместе с обоймой вращаться. При этом передача работает на ре­ жиме гидромуфты.

Требования, которые предъявляются к гидропередаче и транс­ миссии в целом, иногда не удовлетворяются из-за значительного снижения к. п. д. на участке от оптимального режима работы гидротрансформатора с максимальным к. п. д. до перехода на режим гидромуфты (рис. 98, б). Для устранения этого провала применяют комплексный гидротрансформатор с разрезным ре­ актором, каждая из частей которого поставлена на свою муфту свободного хода (рис. 99, б).

Для более наглядного представления о работе комплексного гидротрансформатора с одним и двумя реакторами рассмотрим треугольники скоростей на входных и выходных кромках.

Лопатка неразрезного реактора показана на рис. 100, а. Для простоты полагаем, что расход не зависит от режима работы и оптимальный режим совпадает с безударным входом в реактор.

будет иметь, как правило, отрицательный знак. При увеличении і

172

первого реактора ß P i 2 = 90° или близок к нему и сиР2 m 0. Если угол наклона потока на входе равен 90°, то момент на первом

реакторе равен нулю, а при увеличении угла наклона потока мо­ мент становится отрицательным, и первый реактор начинает вра­ щаться. При этом он уже не участвует в преобразовании момента, и гидротрансформатор работает с новой лопастной системой, вклю­ чающей второй реактор. В этом случае суммарные ударные по­ тери на режимах с большими і уменьшаются и к. п. д. возрастает.

чем 90°. При дальнейшем изменении режима работы в сторону

Lmp1

гидротрансформаторов и одной гидромуфты, причем переключе­ ние с одного режима на другой происходит автоматически. На участке О—А мы имеем гидротрансформатор с очень искривлен­ ным реактором. На участке А—Б исключается из работы первый реактор, и мы имеем гидротрансформатор с малоискривленным реактором. На участке Б—/ из работы исключается второй ре­ актор, и мы имеем гидромуфту.

Рассмотрим некоторые особенности расчета комплексного ги­ дротрансформатора по сравнению с расчетом обычного гидротранс­ форматора. При расчете обычного гидротрансформатора все пара­ метры, определяющие его размеры, берутся из условия получе­ ния максимального к. п. д. и заданного коэффициента трансфор­ мации для расчетной точки. Так как п1 = const, рабочая точка

173

жению момента насоса, так как возможное незначительное увели­ чение скорости сиН2 недостаточно для нейтрализации их действия. Следовательно, в этих условиях передача может работать как гидромуфта только при понижении передаваемого момента, т. е. при неполном использовании подводимой мощности. Это пониже­

гидромуфты, начиная с точки перехода, происходит при неизбеж­ ном понижении момента насоса. Этого можно избежать увеличе­

нижение момента насоса будет незначительным, если с переходом на режим гидромуфты возрастет частота вращения. Исходя из вышеизложенного, рекомендуют расчет комплексной передачи при работе ее на режиме гидротрансформатора производить при несколько пониженной (на «*20%) частоте вращения насоса [5] .

§ 34. РЕГУЛИРУЕМЫЕ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРЫ

Для гидротрансформаторов единственным параметром, опре­ деляющим частоту вращения ведомого вала при постоянной ча­ стоте вращения ведущего вала, является нагрузка на ведомом валу. По мере увеличения нагрузки частота вращения ведомого вала уменьшается вплоть до полной остановки. В некоторых случаях возникает необходимость изменения частоты вращения ведомого вала при неизменной его нагрузке и постоянной частоте вращения ведущего вала. Так бывает, например, при применении гидротрансформатора с электродвигателем переменного тока или при групповом приводе от дизеля, когда отдельные ведомые валы, приводимые в движение через гидротрансформаторы, требуют независимого регулирования скорости вращения.

Изменение выходной мощности гидротрансформатора может со­ вершаться следующими способами: изменением частоты вращения вала двигателя, изменением степени заполнения рабочей полости гидротрансформатора, изменением формы проточной части гидро­ трансформатора, комбинацией первого способа с другими двумя.

Первый способ имеет наибольшее значение для транспортных средств (автомобили, тепловозы), применительно к которым такое регулирование хорошо изучено. Известно, что при таком регули­

175

Кроме того, ЭТОТ способ не пригоден для тех случаев, когда опре­ деленное изменение выходных характеристик необходимо обеспе­ чить при N2 = const. Регулирование мощности N2 за счет изме­ нения заполнения рабочей полости гидротрансформатора сопро­ вождается, как правило, уменьшением его к. п. д. Во ВНИИ-

M-W'1

Рис. І01. Характеристики гидротрансформаторов при объемном регу­

установлено, что любой режим работы тем менее экономичен,

такой же вид, как и в случае регулирования передачи изменением частоты вращения вала двигателя. На рис. І01 приведены харак­ теристики регулируемых гидротрансформаторов при помощи из­ менения наполнения и при помощи дроссельной заслонки. Же­ сткость статических выходных характеристик передачи при этом остается для всех величин заполнения примерно одинаковой.

176

Это обеспечивает возможность устойчивого регулирования по частоте вращения при постоянном моменте в диапазоне изменения

Кроме того, изменение углов лопаток турбины не влияет на изме­ нение прозрачности. Лопатки реактора должны иметь максималь­ ную изогнутость для получения предельно высоких значений про­ зрачности и коэффициента К0, и малую изогнутость — для полу-

чения высоких значений максимального к. п. д. При меньшей изогнутости лопатки ее можно повернуть на больший угол. Оп­ тимальной изогнутостью для поворотных лопаток реактора можно считать угол 30—40°, но при этом трудно получить Ко >> 2. При повороте лопаток насоса вокруг поперечной оси^ удается

значительного изменения параметров гидротрансформатора при малом угле поворота лопаток насоса вокруг продольной оси [15]. Следует отметить, что при повороте лопаток, расположенных между двумя криволинейными поверхностями вращения, возможна разная интенсивность изменения углов входа и выхода при одном

178

и том же изменении угла оси поворота лопатки. Изменение углов входа и выхода а равно изменению угла х оси поворота, умножен­ ному на коэффициент пропорциональности m, который имеет раз­ личные значения от 0 до 1 в зависимости от положения кромки лопатки. Если оси поворота лопаток направлены не поперек ло­ патки, а вдоль (рис. 102, в) потока жидкости в средней части ло­ патки при расположении входной и выходной кромок в рабочей полости по одну, а не по обе стороны от оси поворота,то изменение углов входа и выхода различно по знаку; если угол входа увели­ чивается ( + « і ) , то угол выхода уменьшается (—а2 ) и наоборот. Следовательно, в этом случае при повороте лопаток изменяются не только углы входа и выхода, но и кривизна развертки лопаток, хотя лопатка при этом не изменяет своей формы. Отметим некото­

угол поворота ограничен из-за увеличения зазоров между бо­ ковыми кромками лопаток и корпусом колеса при повороте ло­ паток между цилиндрическими, тороидальными и другими по­ верхностями;

при любой схеме поворота лопаток можно получить опре­ деленное и ограниченное изменение характеристик. При этом для каждой лопастной системы можно определить пределы изме­ нения характеристик;

для схемы поворота лопаток насоса с продольной осью угол поворота 40—50° можно считать допустимым по величине зазоров между боковыми кромками лопаток и корпусом колеса и доста­ точным для различных случаев применения. При этом рацио­

тимальное значение углов входа и выхода. Поворот лопаток ре­ актора позволяет значительно изменять энергоемкость при не­ значительном изменении коэффициента трансформации. Поворот лопаток насоса не имеет жестких ограничений параметров полу­ чаемых характеристик, как при повороте лопаток реактора, и в частности, можно получить очень высокие значения коэффи­ циента Ко, обеспечивая более интенсивное изменение характеристик

ибольшую экономичность, чем при повороте лопаток реактора. Сравнительную оценку способов регулирования проводят по

регулировочным характеристикам, учитывая дополнительные тре­

матора. Исследование особенностей и пределов изменения харак­ теристик при регулировании производится обычно после выбора типа и оптимальных геометрических параметров гидротрансфор­ матора в нерегулируемом исполнении.