МУ по ГИДРАВЛИКЕ

Поскольку преобразование энергии происходит с потерями, то максимальный КПД = i = 0,97÷0,98. Таким образом, при передаче мощности через гидромуфту частота вращения выходного (турбинного) вала nт всегда меньше частоты вращения входного (насосного) вала nн.

Разность частот вращения входного и выходного валов, отнесенная к

частоте вращения входного вала, называется скольжением (S = 0,02 0,03). Гидротрансформаторы, как правило, служат для увеличения крутящего момента, т. е. k > 1. Обычно для гидротрансформаторов k = 1,75 1,1, мак-

симальный КПД max = 0,8 0,9 и передаточное отношение i = 0,5 0,8. Внешней характеристикой гидродинамической передачи называют-

ся графики, выражающие зависимость мощности и моментов на входном и выходном валах и КПД от передаточного отношения при постоянных вязкости, плотности рабочей жидкости, а также частоте вращения входного вала. Такие графики изображены на рис. 10.3.

N

Рис. 10.3. Внешние характеристики гидродинамической передачи: а – гидромуфты; б – гидротрансформатора

Из рис. 10.3, а видно, что для полностью заполненной жидкостью гидромуфты при i = 0 (nт = 0) момент на турбинном колесе (Мт = Мн) будет максимальным. В зависимости от конструкции величина максимального момента может составлять Мmax = (5 7) Mном. С увеличением i момент падает до нуля.

То же самое можно сказать и о мощности на входном валу Nн. Мощность на ведомом валу NТ равна нулю при i = 0, i = 1, а максимальное значение Nт наблюдается при 0 < i < 1, КПД с увеличением i увеличивается и изображается прямой линией, идущей от 0 до 1.

51

Однако КПД не может равняться единице, так как при i = l передаваемая мощность стремится к нулю. Поэтому в области i = l кривая КПД изображается круто снижающейся пунктирной линией.

Внешняя характеристика гидротрансформатора (рис. 10.3, б) отличается от таковой для гидромуфты. Момент на турбинном колесе имеет мак-

симальное значение при i = 0, затем падает до нуля.

Момент на насосном колесе может быть постоянным (кривая 1), уменьшаться (кривая 2) или возрастать (кривая 3).

КПД увеличивается с возрастанием i, имеет максимум при i = 0,5– 0,7, затем падает до нуля при i = l.

Кроме внешней, используются универсальная и приведенная характеристики (рис. 10.4).

Универсальная внешняя характеристика гидродинамической передачи представляет собой совокупность внешних характеристик при различных частотах вращения входного вала (см. рис. 10.4, а).

Рис. 10.4. Характеристики гидродинамической передачи: а – универсальная; б – приведенная

Приведенная характеристика гидродинамической передачи показывает зависимость коэффициента момента входного вала , коэффициента трансформации момента K, полного КПД от передаточного отношения i при постоянных вязкости и плотности рабочей жидкости к частоте вращения входного вала.

Коэффициент момента входного вала определяется по формуле:

где М, n – момент и частота вращения входного вала; D – активный диаметр гидродинамической передачи; – плотность жидкости.

52

Режим работы гидромуфты выбирают так, чтобы при номинальном режиме (длительная эксплуатация) она работала вблизи оптимального ре-

жима, для которого ном max.

В связи с этим iном = ном = 0,94÷0,98. Момент номинальный Мном в несколько раз ниже максимального момента.

Момент, передаваемый при i = 0, можно уменьшить, снизив расход жидкости через лопастные колеса, что достигается уменьшением наполнения гидромуфты. При меньшем наполнении гидромуфты уменьшается расход на всех режимах работы и крутизна характеристики, что ведет к

снижению КПД на нормальном режиме ном.

Пуск таких гидромуфт производят при минимальном наполнении, а в нормальном режиме они работают при полном наполнении. Регулируемые гидромуфты применяют для самых тяжелых условий пуска, разгона машины с большим моментом инерции и для регулирования в небольших пределах частоты вращения nт.

Для гидродинамических передач, особенно больших мощностей, необходима система питания для обеспечения охлаждения, устранения утечек и для изменения наполнения передачи, а также поддержания необходимого давления, обеспечивающего бескавитационную работу гидропередачи.

Установка (рис. 10.5) состоит из электромотора постоянного тока 2, непроточной гидромуфты 3, тормоза 4 и контрольно-измерительной аппаратуры. Последняя служит для замера частоты вращения насосного nн (датчик и прибор 1) и турбинного nт (датчик и прибор 5) колес и крутящего момента на тормозе 4 (весовое устройство 7 с плечом 6).

В качестве тормоза можно применить индукторный тормоз типа ИМС. Насосное колесо гидромуфты соединено с валом электромотора постоянного тока, позволяющего изменять частоту вращения nн, а турбинное колесо – с тормозом.

При включении электромотора начинает вращаться насосное колесо, вовлекающее в движение рабочую жидкость, которая приводит в движение турбинное колесо и связанный с ним тормоз. По мере нагружения тормоза частота вращения турбинного колеса nт падает и при полностью заторможенном колесе (nт = 0) момент становится максимальным.

При полностью заторможенном турбинном колесе работа гидромуфты допускается в течение ограниченного времени (не более трех минут), так как при этом вся подводимая мощность идет на нагрев рабочей жидкости и в случае увеличения её температуры до 90–100 С° срабатывает тепловая защита и жидкость выбрасывается из гидромуфты.

Установка предназначена для испытания непроточных гидромуфт.

53

По данным табл. 10.1 построить внешнюю и приведенную характеристики, типовая форма которых приведена на рис. 10.2 и 10.3.

Для построения универсальной характеристики (см. рис. 10.3) получить ряд внешних характеристик при различных значениях частоты вращения насосного колеса nн.

Библиографический список

1.Гиргидов А. Д. Механика жидкости и газа (гидравлика) : учебник для вузов / А. Д. Гиргидов. – Изд. 3-е, испр. и доп. – СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2007. – 544 с. : ил.

2.Лепешкин А. В. Гидравлика и гидропневмопривод. Ч. 2. Гидравлические машины и гидропневмопривод : учебник / А. В. Лепешкин, А. А. Михайлин, А. А. Шейпак ; под ред. А. А. Шейпака. – М. : МГИУ, 2003. – 352 с.

3.Чугаев Р. Р. Гидравлика (техническая механика жидкости) : учебник / Р. Р. Чугаев. – 5-е изд., репринт. – М. : Бастет, 2008. – 672 с. : ил.

55

Учебное издание

ГИДРАВЛИКА

Методические указания к лабораторным работам

Составители:

А. Б. Пономарев, И. П. Пылаев, Е. В. Русанова, Е. А. Соловьева, В. И. Штыков, А. А. Яковлев

Под редакцией В. И. Штыкова

Редактор и корректор И. А. Шабранская Компьютерная верстка М. С. Савастеевой

План 2014 г., № 127

Подписано в печать с оригинал-макета 15.12.2015. Формат 60×841/16. Бумага для множ. апп. Печать ризография. Усл. печ. л. 3,6. Тираж 250 экз.

Заказ 1185.

ФГБОУ ВПО ПГУПС. 190031, СПб., Московский пр., 9. Типография ФГБОУ ВПО ПГУПС. 190031, СПб., Московский пр., 9.

57