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

ГЛАВА VII

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРА

§ 49. РАСЧЕТ МУФТЫ СВОБОДНОГО ХОДА

Муфта свободного хода — один из наиболее нагруженных элементов в блокируемых и комплексных гидротрансформаторах. От нее в значительной степени зависит надежность и работоспо­ собность гидропередачи в целом. Наряду с надежностью и высокой работоспособностью муфта должна обладать компактностью, а также иметь минимальные потери на режиме свободного хода для увеличения к. п. д. передачи. На отечественных гидротранс­ форматорах большее распространение получили роликовые муфты, как более надежные.

На рис. 172, а и б показаны применяющиеся на отечественных гидротрансформаторах муфты свободного хода. Муфта, показан­ ная на рис. 172, а, устанавливается на блокируемом гидротранс­ форматоре У358011А между ведущей и ведомой частями и сраба­ тывает при t ' = l . Ее тихоходная звездочка жестко связана со ступицей турбины, а быстроходная обойма при помощи шлицевого соединения связана с ротором, приводящим насос. Ролики раз­ мером 15 х25 (8 шт.) прижимаются к обойме подпружиненными толкателями. Муфта, показанная на рис. 172, б, устанавливается на комплексных гидротрансформаторах между реактором и не­ подвижным картером и срабатывает при К = 1. В этой муфте наружная звездочка с пазами выполнена вращающейся. Обойма механизма — неподвижная, цилиндрическая жестко связана с кор­ пусом. Выступы наружной звездочки опираются на внутреннюю обойму, которая является по отношению к ней подшипником. Чтобы уменьшить потери на трение и предотвратить возможность задиров, выступы наружной звездочки покрываются специаль­ ными антифрикционными материалами (омедняются, или зали­ ваются баббитом). Контактные поверхности муфты (так же, как и на рис. 172, а) и ролики имеют повышенную твердость HRC 56—62 и шероховатость Ѵ8—ѴІО.

Как показал опыт эксплуатации гидропередач, для надежной работы муфты свободного хода необходимо соблюдать отношение

312

с желанием уменьшить контактные напряжения. Однако в этом случае правильнее применять двухрядную муфту, что и делают в отдельных случаях для сильно нагруженных гидротрансфор­ маторов [14].

Одним из важных конструктивных элементов муфты свободного хода является прижимное устройство, прижимающее ролик к поверхностям звездочки и обоймы. Пружины прижимают ролики

лексного гидротрансформатора

через толкатели или без них. Пружины могут быть цилиндриче­ ские или пластинчатые. Величина прижимного усилия в раз­ личных конструкциях муфты свободного хода колеблется в пре­ делах 3,9—7,8 Н.

Для увеличения долговечности муфты свободного „хода целе­ сообразно центрировать звездочку относительно обоймы. Лучше

вынесением этой муфты из колес. Центрирование звездочки и обоймы позволяет значительно снизить касательные напряжения на рабочих поверхностях, так как при этом обеспечивается более равномерная нагрузка на ролики. Кроме центрирования вводят

Расчет муфты свободного хода производится на контактную прочность. Этому предшествует проверка угла заклинивания ролика а (см. рис. 172, а) по соотношению

313

Затем определяется минимальная, номинальная и максималь­ ная величина угла заклинивания с учетом допусков на размеры С,

С учетом реальных нагрузок, действующих на муфту свобод­ ного хода, можно проверить внутренний диаметр обоймы по выра­ жению

D = 1 6 , 6 j / ^ ,

314

а минимальную толщину обоймы (рис. 172, а) по выражению

§ 50. РАСЧЕТ ОСЕВЫХ СИЛ В ГИДРОТРАНСФОРМАТОРЕ

Осевые силы для конкретных конструкций гидротрансформа­ торов определяются аналитически и проверяются эксперимен­ тально. Они обусловливаются силами, возникающими вследствие воздействия рабочей жидкости на колесо. Если эти силы спроекти­ ровать на ось вращения гидротрансформатора, то их можно раз­ делить на силы, действующие на наружную и внутреннюю поверх­ ности колеса. Составляющая осевого усилия в первом случае может быть определена интегрированием по отдельным участкам:

нарі

где R — текущий радиус.

315

Вторая сила этой составляющей определяется давлением пи­ тания рп и величиной так называемой неуравновешенной площади /о, т. е. площади, только с одной стороны омываемой рабочей жидкостью и подверженной давлению питания. Эта площадь всегда перпендикулярна оси вращения и осевая сила, обусловлен­ ная давлением питания

ходимо суммировать значения интегралов по отдельным поверх­ ностям колеса.

Составляющая осевых сил, действующих на внутреннюю по­ верхность колеса, интегрированием не может быть получена, так как не"известен закон распределения давлений. Но при исполь­

Угол а находится между осью вращения и направлением ме­ ридиональной скорости на входе в колесо и выходе из него по средней струйке (рис. 173). Тогда суммарная осевая сила, дей­ ствующая на колесо:

В уравнении (150) первый член pgHJ0 пропорционален ква­ драту линейных размеров и заданному давлению питания рп, второй и третий члены пропорциональны pgn2 D*. Следовательно, исключив составляющую осевой силы, обусловленную давлением питания, можно записать

где Кос — постоянный коэффициент пропорциональности.

316

Из вышесказанного можно заключить, что осевая сила на колесах гидротрансформатора зависит от давления питания, не­ уравновешенной площади, распределения давлений в полости гидротрансформатора, площадей, на которые действуют эти давления, и расхода в рабочей полости.

Распределение давлений и расход в рабочей полости зависят от режима работы гидротрансформатора, следовательно, это же относится и к осевым силам. Пользуясь формулой (151), можно

г — расчетная зависимость Q — f (і) для гидротрансформатора У358011А; д — расчетные напоры на рабочих колесах; е — зависимость напора за турбиной //у = f (і)

выразить коэффициент осевого усилия, который принят по ана­ логии с другими приведенными величинами, в виде

Р = p £ ( 0 , 0 1 n 2 ) 2 D a 4 "

Рассмотрим пример определения осевых сил в гидротрансфор­ маторе типа У358011А (рис. 173, б). Расчет начинаем с определения внутренних характеристик гидротрансформатора Q = / (і) и ста­ тических напоров в зазорах между рабочими колесами и в поло­ стях I и I I гидротрансформатора.

Для расчета известны внешняя характеристика гидротранс­

317

для расчета статического давления по внутреннему тору

АС и = С- Н2

Тогда статические напоры за насосом по наружному и вну­ треннему торам:

что полная энергия перед насосом при расчете принята равной нулю, и что статический напор будет равен динамическому напору

режимах работы гидротрансформатора при условии отсутствия

кривая / ) .

319

б) Осевые силы в боковых полостях насоса. Для определения осевых усилий, действующих со стороны жидкости на боковую стенку в полости / / между насосом и турбиной, необходимо знать распределение давлений по отдельным участкам поверх­ ности в полости. Известно, что на участках между вращающимися дисками, имеющими разные угловые скорости, жидкость также

Если в боковой полости между насосом и турбиной выделить элементарное кольцо толщиной dR, осевая сила, действующая на это кольцо:

ваний получим выражение для определения осевой силы в общем виде:

320