Общие понятия

Назначение и область применения гидродинамических передач. Принцип действия и классификация. Рабочая жидкость.

Методические указания

Гидродинамические передачи предназначены для передачи механи­ческой энергии с вала двигателя на вал приводной машины.

В практике эксплуатации машин-орудий все чаще требуется ис­кусственное приспособление характеристики двигателей к характерис­тикам приводных машин. С этой целью для изменения как частоты вращения, так и крутящего момента на валу приводной машины по сравнению с частотой вращения и крутящими моментами на валу дви­гателя применяются гидродинамические передачи.

Основными элементами гидродинамической передачи являются: рабочее колесо центробежного насоса — источник гидравлической энергии; рабочее колесо радиально-осевой или осевой гидротурбины — гидравлический двигатель; рабочая жидкость, а также реактор (на­правляющий аппарат), питающие и отводящие устройства.

В проточной части гидродинамической передачи при взаимодейст­вии лопастных систем с рабочей жидкостью происходит преобразова­ние механической энергии ведущего вала (двигателя) в механическую энергию рабочей жидкости, которая в свою очередь превращается в механическую энергию ведомого вала (приводной машины). По прин­ципу действия гидродинамические передачи делятся на два вида: гидро­динамические трансформаторы крутящего момента и гидродинамиче­ские муфты (сцепления). Следует рассмотреть ценные свойства гидро­динамических передач, которые определили применение их в различных областях техники.

В гидродинамических передачах в качестве рабочей жидкости применяются минеральное масло, вода, синтетические жидкости. Не­обходимо ознакомиться с требованиями, предъявляемыми к рабочим жидкостям, их физическими характеристиками, эксплуатационными свойствами, областью применения.

Литература: [1, с. 291-307]; [3, с. 230-232]; [6, 379-382]; [8. с. 68—80]; [9, с. 249—252].

Вопросы для самопроверки

1. Каковы назначение и область применения гидродинамических передач? На каких машинах и установках они применяются? Приведите примеры. 2. Изобразите принципиальные схемы гидротрансформатора и гидромуфты и поясните принцип их действия. 3. Каковы достоинства и недостатки гидродинамических передач? 4. Какие требования предъ­являются к рабочим жидкостям?

Гидродинамические муфты

Устройство и рабочий процесс. Основные параметры, уравнения и характеристики. Совместная работа гидромуфты с двигателем. Ре­гулирование гидромуфт.

Методические указания

Гидродинамическая муфта состоит из двух основных элементов: насосного и турбинного колес, которые крепятся соответственно на ведущем и ведомом валах. Замыкающий кожух, как правило, кре­пится к фланцу насосного колеса. Лопатки рабочих колес в большин­стве случаев плоские; радиальные. При вращении насосного колеса возникает силовое взаимодействие лопастей с обтекающим их потоком. При этом в потоке создается приращение момента количества движе­ния жидкости. Из насосного колеса жидкость поступает в турбинное колесо, где момент количества движения жидкости уменьшается, за счет чего на турбинном колесе возникает крутящий момент. Так как в гидромуфте отсутствуют устройства, способные изменить момент ко­личества движения жидкости в круге циркуляции, то увеличение мо­мента количества движения в насосном колесе всегда равно его умень­шению в турбинном колесе. Следовательно, если не учитывать меха­нические потери и потери трения о воздух, которые обычно малы, то в гидромуфте крутящий момент с ведущего вала на ведомый пере­дается без изменения.

Рабочий процесс в гидромуфте изложен здесь схематизировано. При его изучении следует рассмотреть треугольники скоростей на входе и выходе насосного и турбинного колес, проанализировать уравнения моментов количества движения. Следует уяснить, почему крутящий момент может передаваться, только когда частота вращения ведомого вала меньше частоты вращения ведущего (передаточное отношение меньше единицы), почему КПД гидромуфты равен передаточному отношению.

Оценка энергетических и эксплуатационных качеств гидромуфт мо­жет быть проведена с помощью характеристик. Различают внешние (моментные), универсальные и приведенные характеристики. Следует знать методику построения характеристик и уметь ими пользоваться при изучении работы гидромуфты в системе силовой трансмиссии.

Высокие эксплуатационные качества гидромуфт (гашение крутиль­ных колебаний и пульсаций крутящего момента, благоприятные ус­ловия запуска двигателя, ограничение передаваемого крутящего момента и пр.) определяется особенностями рабочего процесса и конст­руктивными особенностями гидромуфт.

Двигатель в сочетании с гидромуфтой представляет собой сило­вой агрегат, более полно удовлетворяющий требованиям приводной машины. Следует уяснить методику определения размеров гидромуф­ты (активного диаметра), методику построения выходной характерис­тики агрегата «двигатель — гидромуфта» и уметь пользоваться ею для анализа совместной работы гидромуфты с двигателем.

В эксплуатационной практике часто возникает необходимость из­менять частоту вращения ведомого вала гидромуфты, не изменяя пе­редаваемый крутящий момент, т. е. необходимость в регулировании гидромуфты. В зависимости от конструкции и назначения гидромуфт применяются различные способы их регулирования. Студенту необходи­мо знать наиболее распространенные способы регулирования, их физи­ческую сущность, достоинства и недостатки.

Литература: [1, с. 307-323]; [2, с. 339-345]; [3, с. 232-256]; [6, с. 382—390]; [8, с. 307—339]; [9, с. 252—255].

Вопросы для самопроверки

1. Поясните принцип и особенности работы гидромуфты. 2. При­ведите уравнение моментов для гидромуфты и поясните его. 3. Укажите соотношения подобия (пропорциональности). Для каких целей приме­няются эти соотношения? 4. Каковы преимущества и недостатки при­менения гидромуфты в системе силового привода? 5. Поясните метод построения выходной характеристики агрегата «двигатель — гидромуф­та». 6. Ответьте на 4-й вопрос, используя выходную характеристику агрегата с гидромуфтой. 7. Каково назначение регулирования гидро­муфты? Какие вам известны способы регулирования гидромуфты?