Главная | Обратная связь

Лабораторна робота № 8

Тема: Вивчення конструкції гідродинамічних передач.

Мета: Вивчити будову і принцип дії гідромуфти і гідротрансформатора.

 

Вказівки по підготовці до роботи.

1.1. Завдання по самостійній підготовці. Вивчити: призначення, принцип дії гідродинамічних передач, їх переваги і недоліки.

1.2. Питання для самоперевірки

– призначення гідродинамічних передач;

– принцип дії гідродинамічних передач;

– основні типи гідродинамічних передач.

 

Вказівки по виконанню роботи.

2.1. Програма роботи.

2.1.1. Вивчити конструкцію, робочий процес і характеристику:

– гідромуфти;

– гідротрансформатора.

 

Звітність по роботі.

3.1. Зміст звіту:

3.1.1. Привести кінематичну схему гідромуфти і гідротрансформатора.

3.1.2. Привести характеристики гідромуфти і гідротрансформатора.

3.1.3. Привести основні вимоги до характеристик гідромуфти і гідротрансформатора і способі їх покращення.

 

Конструкції гідродинамічних передач

Гідромуфти

Типова конструктивна схема гідромуфти (ГМ) представлена меридіональним перетином (рис. 1)

Рисунок. 1 Меридіональний перетин робочої порожнини гідромуфти.

Перетин гідромуфти, площиною яка проходить через її вісь, називається меридіональним. Гідромуфта складається з насосного колеса 1, установленого на ведучому валу 5 турбінного колеса 2, насадженого на відомий вал 3, і корпуса 4. Так як гідромуфта не має направляючих апаратів, то момент відомого вала дорівнює моменту ведучого, тобто не відбувається трансформації енергії. Між торцями насосного 1 і турбінного 2 коліс є деякий зазор. Енергія від насосного колеса 1 на турбінне 2 передається через робочу рідину.

Для робочих рідин в гідродинамічних передачах застосовуються масла: індустріальне 12, індустріальне 20 турбінне і трансформаторне. Температура робочої рідини повинна знаходитися в межах 55…135⁰С.

Щоб уникнути надмірного підвищення тиску в робочій порожнині при нагріванні рідини гідромуфти заповнюють на 85...87%.

Насосне колесо 1, обертаючись від двигуна, подібно відцентровому насосу, забирає рідину з турбінного колеса 2, що під впливом відцентрової сили відкидається до периферії, переміщаючи уздовж лопаток і обертаючись одночасно з колесом. Унаслідок цього робоча рідина здобуває запас кінетичної енергій і енергії тиску. З насосного колеса рідина попадає на лопатки турбінного колеса 2, перетворюючи цей запас енергії в механічну роботу обертання відомого вала. Утративши деяку кількість енергії на подолання опору обертанню турбінного колеса 2, рідина по його лопатах направляється до центру гідромуфти, де ,вона знову переходить на насосне колесо 1, і цикл її руху повторюється.

Таким чином, рідина в гідромуфті циркулює від насосного колеса 1 до турбінного 2 (відносний рух) - обертається разом з колесом (переносний рух) і утворює вихрове кільце (абсолютний рух), іменуєме кругом циркуляції.

При розрахунку гідромуфти потужність на валу насосного колеса і частота обертання двигуна відомі. Насосне колесо від двигуна одержує потужність

, (1)

де - ККД насосного колеса гідромуфти; η_Н =0,92…0,98, [45]

- може бути також визначена по формулі:

, (2)

- максимальна потужність двигуна;

- потужність, витрачена на допоміжні механізми.

. (3)

Коефіцієнт корисної дії гідромуфти

, (4)

- потужність турбінного колеса;

n_н, n_T - частота обертання насосного і турбінного коліс, хв^-1.

Відомо, що М_т = М_н, тоді

, (5)

і - передатне число.

Гідромуфта працює при наявності циркуляції рідини,

.

Різниця між частотою обертання насосного і турбінного коліс гідромуфти, віднесена до частоти обертання насосного колеса, називається коефіцієнтом ковзання гідромуфти.

або . (6)

Ковзання регулюється заповненням гідромуфти робочою рідиною і складає від 2 до 4%.

Гідромуфти виготовляють без тора чи з тором незначної величини. Внутрішнє кільце гідромуфти називається тором, тому що це вихрове кільце має геометричну форму у виді порожнього тора. Тор може бути металевий і повітряний.

Гідромуфти поділяються на регульовані і нерегульовані постійного і перемінного наповнення.

У регульованій гідромуфті швидкість обертання відомого вала залежить не тільки від швидкості обертання ведучого вала, але і від положення керованого ззовні регулюючого пристрою. Регульовані гідромуфти позволяють при одержувати різні величини М_т і n_т.

У регульованих гідромуфтах передбачається пристрій для керування потоком рідини усередині гідромуфти впливом ззовні.

До нерегульованих відносяться гідромуфти, у яких при постійній швидкості обертання ведучого вала швидкість обертання відомого вала залежить тільки від навантажувального моменту на відомому валу.

Для аналізу можливості використання і вивчення властивостей динамічних передач використовують їхні характеристики.

У залежності від збігу параметрів гідродинамічної передачі приведених на графіках характеристики бувають: зовнішні, універсальні і приведені.

Зовнішньою характеристикою гідромуфти називається залежність крутящого моменту і коефіцієнта корисної дії від частоти обертання турбінного колеса при постійній частоті обертання насосного колеса.

Вона будується за результатами іспиту гідромуфти при повному чи частковому заповненні її робочою рідиною.

Зовнішню характеристику гідромуфти (рис 2) будують так: на осі абсцис відкладають частоту обертання турбінного колеса чи відносну частоту обертання турбіни , або величину ковзання S, а на осі ординат - зміну крутячого моменту, значення ККД і потужність. За нормальну розрахункову точку приймається значення крутячого моменту, М=0 при ковзанні S = 4...2% ( =0,96...0,98). З графіка видно, що гідромуфта відноситься до передач, у яких кінематичні характеристики залежать від прикладеного навантаження. Максимальний ККД у зоні робочих режимів і_гм = 0,85...0,99 має місце на розрахунковому режимі і дорівнює = 0,96...0,98. Це основна особливість гідродинамічних передач.

Рисунок 2. Зовнішня характеристика ГМ ( ).

Рисунок 3. Універсальна характеристика ГМ

Універсальною характеристикою гідромуфти називають залежність її крутящих моментів, від частоти обертання турбінного колеса при різних частотах обертання насосного колеса ( рис. 3).Універсальну характеристику будують по зовнішнім характеристикам гідромуфти, що одержують у ході іспитів при постійних частотах обертання насосного колеса, приймаючи послідовно n_M =100%, n_H^′=90%, n_H^″=80% і т.д.

На універсальній характеристиці будуються графіки залежності крутящих моментів гідромуфти при однакових значеннях ККД, тобто М_гм = при = const для значення = 0,1; 0,2; 0,3; і т.д.

Універсальні характеристики гідромуфт використовують для побудови характеристики гідроприводу, що відображає спільну роботу передачі і двигуна.

Більш універсальними є приведені характеристики залежностей безрозмірних критеріїв одержаних на основі теорії подібності відповідно до основного рівняння лопатевих гідромашин (рівняння Эйлера). Ці характеристики будуються на основі даних отриманих при побудові зовнішніх характеристик і дозволяють знайти основні параметри гідродинамічної передачі на різних режимах роботи і при різній частоті обертання вала насоса.

Режим роботи гідромуфти регулюється різними способами.

Регулювання частоти обертання відомого вала і передаваємого моменту можна виконувати при постійній частоті обертання ведучого вала і при перемінній.

При роботі, гідромуфти з постійною частотою обертання ведучого вала регулювання частоти обертання відомого вала можна здійснювати трьома способами: різним ступенем заповнення робочої порожнини; механічною зміною форми .робочої, порожнини; перевантаженням гідромуфти шляхом прогресуючого збільшення передаваємого момента, чи навпаки, шляхом зняття навантаження.

Найбільше поширення одержав рідинний спосіб регулювання зміною ступеня наповнення рідиною робочої порожнини.

Регулювання зміною частоти обертання ведучого вала двигуна застосовується на транспортних (автомобілі, трактори) і вантажопідйомних машинах. Цей спосіб розглянемо на прикладі автомобіля. Якщо залишковий момент на валу гідромуфти менше, ніж опір автомобіля при його русі, то машину можна зупинити, не включаючи двигун, а тільки знизивши частоту обертання його вала.

Якщо ж залишковий момент у гідромуфти великий, то для зупинки машини застосовують гальма для ведучих осей.

Гідромуфти, керовані за рахунок зміни форми проточної частини при незмінному ступені заповнення, чи механічно керовані гідромуфти до останнього часу практично не застосовувалися головним чином через малу глибину регулювання по моменту.

Механічно керовані гідромуфти по способу впливу їхніх органів керування на потік рідини розділяють на дві групи:

- гідромуфти, регульовані при постійних розмірах робочих коліс;

- гідромуфти, регульовані при зміні розміру одного чи обох робочих коліс.

Дослідження показали, що друга група може дати велику глибину регулювання по моменту.

Глибиною регулювання по момент називають відношення крутячого моменту, при основному робочому режимі відомого вала до мінімального моменту на тім же валу при зупиненій турбіні.

Глибина регулювання по швидкості - це відношення номінальної частоти обертання відомого вала до мінімально можливої частоти обертання того ж вала.

Для здійснення рідинного регулювання застосовують кілька систем керування, але вони виконують ту саму задачу - змінюють величину відносного заповнення робочої порожнини гідромуфти.

Ці системи регулювання можуть бути розділені на три групи: з регулюванням потоку рідини на вході в гідромуфту; з регулюванням потоку рідини на виході з гідромуфти; з регулюванням потоку рідини при вході в гідромуфту і на виході із неї.

Системи регулювання можуть мати декілька конструктивних розбіжностей в окремих вузлах чи у компонуванні всієї гідромуфти.