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

§ 35. БЛОКИРУЕМЫЕ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРЫ

Из внешней характеристики некомплексного гидротрансфор­ матора следует, что при малых нагрузках (при i î> і*) к. п. д. гидротрансформатора резко падает и при М.г — 0 также стано­ вится равным нулю. Для увеличения к. п. д. в зоне высоких пере­ даточных отношений применяют комплексные гидротрансфор­ маторы. Однако исследования, проводимые различными органи­ зациями, показали, что наилучшие энергетические показатели на режиме гидромуфты имеет комплексная передача с симметрично

Рис. 104. Блокируемый гидротрансформатор У358011А:

механизм свободного хода: / — обойма; 2 — звездочка; 3 — ролик; толкатель; 5 — пружина; 6 — ведомый вал; б — характеристика бло­

кируемого гидротрансформатора

расположенными насосом и турбиной [15]. К таким типам гидро­ трансформаторов, как правило, относятся гидротрансформаторы с центростремительной турбиной. Попытки выполнить комплекс­ ную передачу с центробежной и осевой турбинами были неудач­ ными, так как на режиме гидромуфты для них были получены ха­ рактеристики с к. п. д. значительно меньшими, чем у комплекс­ ных гидротрансформаторов с центростремительной турбиной. Поэтому, чтобы уменьшить зону низких к. п. д. при высоких пе­ редаточных числах і в указанных гидротрансформаторах, ко­ торые широко применяются в приводах строительных и дорожных машин, а также на автомобилях, устанавливаются муфты сво­ бодного хода между насосом и турбиной (рис. 104, а). Муфта свободного хода по конструкции и принципу действия аналогична муфте комплексных гидротрансформаторов, но в отличие от по­ следних срабатывает автоматически при і = 1 (п2 = «і), не позволяя тем самым турбине обгонять насос.

На рис. 104, б показана характеристика блокируемого гидро­ трансформатора типа У358011А московского машиностроитель­ ного завода им. М. И. Калинина. К- п. д. блокируемого гидро-

180

трансформатора при малых нагрузках выше, чем у обычного ги­ дротрансформатора, так как гидротрансформатор превращается в один жесткий вал. При увеличении нагрузки на ведомом валу гидротрансформатора до / < і = 1, муфта свободного хода авто­ матически расклинивается, и гидротрансформатор начинает транс­ формировать момент. Применение муфты свободного хода между

насосом и турбиной существенно снижает потери мощности при холостом ходе, что, в свою очередь, позволяет на машинах иметь менее емкие теплообменники. Блокирование насоса и турбины может также осуществляться при помощи фрикционных муфт, управляемых извне или в зависимости от режима работы гидро­ трансформаторов. Для этих целей часто применяют центробежные регуляторы, установленные на ведомом валу гидротрансформа­ тора. Подобный блокируемый гидротрансформатор типа ТБ-325 (рис. 105) успешно прошел испытания на тракторе. Блокирование гидротрансформатора при помощи фрикциона лучше производить

181

в зоне малых нагрузок (при і ^ 0,8—0,85) во избежание резких толчков и ударов вследствие мгновенного возрастания момента. Блокируемые гидротрансформаторы не имеют обгонного режима, так как в этом случае нагрузка через муфту свободного хода жестко передается на двигатель. В то же время наличие этого механизма между насосом и турбиной позволяет осуществлять запуск ма­ шины «с буксира», что бывает важно для работы машин в зимнее время.

§ 36. РЕВЕРСИВНЫЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

При рассмотрении способов реверсирования приводов с при­ менением гидродинамической передачи можно выделить три ха­ рактерных случая: реверсирование после гидропередачи; ревер­ сирование до гидропередачи и реверсирование при помощи гидро­ передачи.

В первом случае реверсирование осуществляется при помощи механического реверса. Существенных особенностей в работе гидродинамической передачи не возникает. Во втором случае направление вращения насоса гидротрансформатора (или гидро­

< 0 относительно плоскости, проходящей через ось вращения рабочих колес.

Наибольший интерес представляет третий случай реверсиро­ вания при помощи самой гидродинамической передачи. В настоя­ щее время известны следующие способы реверсирования при по­ мощи гидродинамической передачи:

двухциркуляционные передачи с использованием гидротранс­ форматора (или гидромуфты) переднего хода и гидротрансфор­ матора обратного хода;

реверсирование заменой рабочих колес; реверсирование изменением соединения рабочих колес с вы­

водными валами.

Двухциркуляционные гидропередачи в настоящее время ши­ роко применяются в судовых силовых установках для реверса

в одном направлении. При реверсе происходит опорожнение по­ лости гидротрансформатора переднего хода и одновременное за­ полнение гидротрансформатора обратного хода / . При этом на­ правление вращения ведомого вала изменяется, п2 < 0.

182

Так как при данной схеме реверсирования гидротрансформа­ тор обратного хода выполнен в виде отдельного агрегата, то может быть получен наибольший к. п. д. на обратном ходе. Известно, что у современных гидротрансформаторов обратного хода к. п. д. и* достигает 66—73% [1] . К недостаткам двухциркуляционной реверсивной передачи следует отнести ее большие габариты; значительное время переключения, связанное с опорожнением и заполнением рабочих полостей; значительные вентиляционные потери при вращении колес отключенного гидротрансформатора.

При выполнении реверса во втором и третьем случаях гидро­ передача является одноциркуляционной. Известны следующие случаи реверсирования заменой рабочих колес в рабочей полости; заменой реактора (рис. 106, б); заменой турбины в тепловозной передаче (рис. 106, в). В первой схеме имеем для прямого и об­ ратного хода гидротрансформатор I I класса типа НРТ; во второй схеме — гидротрансформатор I класса типа НТР . Исследованиями установлено, что гидравлический к. п. д. гидротрансформаторов обратного хода при последовательности колес насос — турбина— реактор (НТР) значительно ниже, чем при последовательности НРТ, и аналогично для переднего хода к. п. д. гидротрансфор­ матора — ниже при последовательности колес НРТ, чем при по­

в рабочей полости невозможно добиться больших значений к. п. д., поэтому в настоящее время такие передачи не используются.

Рассмотрим схему реверсирования путем замены соединения рабочих колес с валами (рис. 106, г). В схеме, показанной на рис. 106, г, для обеспечения прямого хода турбина 3 гидротранс­ форматора I класса типа НРТ соединена с ведомым валом 6 пере­ дачи. В данном случае соединение осуществляется через пара­ зитные шестерни 5 и муфту свободного хода 7. При этом реактор 2 заторможен тормозом / . Для обеспечения обратного хода турбина затормаживается тормозом 4 и становится реактором обратного

при прямом и обратном ходе используется наиболее целесообраз­ ная последовательность расположения колес в рабочей полости.

Теоретические исследования показали, что при применении для реверсирования серийного гидротрансформатора У358011А

При использовании меридионального сечения серийного гидро­ трансформатора У358С11А, но при изменении углов входа и вы­ хода на рабочих колесах, числа лопаток и т. д. было получено значительное повышение гидравлического к. п. д. обратного хода при незначительном снижении к. п. д. на прямом ходу (рис. 107).

183

185

Напор насоса

Напор турбины

На основании уравнений (см. с 11) мы можем записать

186

В уравнениях (117) и (118) передаточное отношение гидро­ трансформаторов обратного хода

Все гидравлические потери в гидротрансформаторах разделим на два вида: потери, пропорциональные квадрату расхода {см. уравнение (33)], и потери на входе в рабочие колеса.

Рис. 108. Треугольники скоростей рабочих колес гидротрансформа­ тора обратного хода:

а — турбины; б — реактора; в — насоса

187

для турбины

соотношений:

188

М р о = pQ(c„P 2 rP 2 [Xp —СиНгИн^нг) =

Дальнейший расчет характеристик гидротрансформаторов не отличается от аналогичных расчетов гидротрансформатора Iкласса, изложенных в § 29. Следует отметить, что гидротрансформаторы

189