4 .2. Основные параметры

Наряду с такими параметрами, как подача и напор, характерным параметром гидропередач является внутренний КПД, определяемый как отношение полезной мощности турбины к подводимой мощности насоса:

Отношение скорости вращения валов турбинного колеса и насосного колеса называется передаточным отношением:

, (4.1)

где и – угловые скорости валов насоса и турбины.

Учитывая, что

,

Внутренний КПД гидропередачи

. (4.2)

Отношение момента турбины к моменту насоса называется коэффициентом трансформации

. (4.3)

Учитывая (4.1), (4.2), (4.3),

Из приведенных величин, наряду с , энергетические качества гидропередач оцениваются коэффициентом мощности , момента и осевой силы , которые выражают мощность, момент и осевую силу подобной гидропередачи, имеющей характерный размер м, скорость вращения насосного вала об/мин и рабочую жидкость с объемным весом кг/м³.

Применив формулы подобия гидромашин и приняв и одинаковыми для модели и натуры, получим

. (4.4)

Решив (4.4) относительно , имеем

.

Соответственно для коэффициентов момента и осевой силы:

;

.

В настоящее время более широко применяются безразмерные коэффициенты момента, мощности и осевой силы, определяемые по следующим формулам:

4.3. Гидромуфты

Гидравлической муфтой называется гидродинамическая передача, предназначенная для передачи мощности с ведущего на ведомый вал без жестких связей посредством взаимодействия жидкости с лопастными системами, без преобразования крутящего момента.

Гидромуфта (рис. 116, в) состоит из колес центробежного насоса 1 и турбины 2, которые соединены с ведущим I и ведомым II валами.

Насосное и турбинное колеса гидромуфты располагаются соответственно в непосредственной близости друг от друга. Необходимыми элементами гидромуфты являются также кожух 3, обычно прикрепленный к насосу и уплотнение.

Проточная часть (круг циркуляции) ограничена двумя поверхностями: чашей (а) и тором (б), к которым крепятся лопасти. Гидромуфты могут быть также и без тора.

Гидромуфты применяются для гибкого соединения валов, обеспечения работы нескольких двигателей на один вал, разгона тяжелых масс, регулирования скорости вращения ведомого вала.

Рабочий процесс в гидромуфте определяется балансом энергии:

.

Крутящиеся моменты на рабочих колесах (рис. 93)

,

.

В зазоре между колесами момент окружной скорости на средней линии тока принимается постоянным ( ). Кроме того, из конструкции находим и .

Таким образом, без учета потерь, моменты на рабочих колесах насоса и турбины одинаковые .

Cледовательно в гидромуфте отсутствует преобразование крутящего момента.

Внутренний КПД гидромуфты

.

Преобразование энергии в гидромуфте сначала механической в гидравлическую (в насосном колесе), а затем гидравлической в механическую (в турбинном колесе) не может происходить без потерь. Поэтому для любого режима работы гидромуфты справедлива зависимость , откуда следует, что . Таким образом, при передаче мощности через гидромуфту число оборотов ведомого вала всегда меньше числа оборотов ведущего вала.

Отношение разности скоростей вращения ведущего и ведомого валов к скорости вращения ведущего вала называется скольжением гидромуфты:

или .

Минимальное значение скольжения гидромуфт обычно составляет от 3 до 5%, откуда .

О ценку энергетических и эксплуатационных качеств гидромуфты производят с помощью внешних, универсальных, приведенных и тяговых характеристик.

Внешняя характеристика (рис. 94) гидромуфты представляет собой зависимость крутящего момента , мощности и КПД от числа оборотов турбины при постоянном числе оборотов насосного колеса. В большинстве случаев ограничиваются нанесением значений крутящего момента и КПД.

Кривая изменения мощности насоса имеет тот же вид, что момент, и отличается только масштабом изображения. Скорость вращения турбинного колеса изменяется от 0 до. Мощность турбины при и равна нулю, а в промежутке между указанными значениями имеет максимально значение. КПД гидромуфты линейно зависит от передаточного отношения, т.к. .

М аксимальное значение КПД соответствует режиму, при котором пересекаются кривые момента турбины и момента сопротивления холостого хода . Обычно гидромуфты рассчитывают так, чтобы их КПД равнялся .

Приведенная характеристика (рис. 95) представляет собой зависимость коэффициентов момента и мощности от КПД или скольжения .

Эта характеристика для подобных гидромуфт не зависит от скорости вращения насосного колеса и от размеров проточной части. Приведенная характеристика позволяет сравнить влияние вязкости рабочей жидкости на эксплуатационные качества гидромуфты.