Действительные моментные характеристики не полностью заполненных жидкостью гидромуфт не имеют монотонного изменения особенно при малых заполнениях, а имеют вид, приведенный на рис. 10.1, б. Объясняется это тем, что при частичном заполнении рабочей полости форма потока жидкости будет определяться не только конфигурацией внутренней поверхности рабочих колес, но и силами, действующими на жидкость.

На рис. 10.2, а, б, в, г представлены меридиональные сечения потока жидкости в гидромуфте без тора при частичном ее запол­нении и разных нагрузках, а на рис. 10.2, д — соответствующая моментная характеристика.

При нагрузке М = О, s = 0 и Q = 0, т. е. в рабочей полости отсутствует циркуляция жидкости между колесами. Поэтому под действием центробежных сил жид­кость будет отжата к периферии колес; поверхности равных давлений будут концентричными цилиндрами (см. рис. 10.2, а). На моментной характеристике М = f ( t ) этому режиму соответствует точка а (см. рис. 10.2, д).

С увеличением нагрузки до М_б > 0, s ₆ > 0 и Q₆ > 0 в рабочей полости появится циркуляция жидкости. На нее станут действовать, кроме упомянутых центробежных, гидродинамические силы от взаимодействия с лопатками колес. В насосном колесе обе эти силы будут направлены от оси вращения к периферии, в турбинном — гидродинамическая сила будет направлена обратно. Так как при s > 0 п_Н > n_т, то в турбинном колесе будет меньшей центро­бежная сила, а в итоге и равнодействующая сил, действующих на жидкость. Под действием всех рассмотренных сил часть объема жидкости переместится в турбинное колесо и не будет участво­вать в передаче энергии между валами (см. рис. 10.2, б). По этой причине уменьшится величина Q, а следовательно, и момент М — вместо ожидаемого режима, определяемого точкой б, будет пере­даваться момент, определяемый точкой б (см. рис. 10.2, д).

 а                           б                  в                г

При дальнейшем увеличении нагрузки до М_в > М_б, s_b > s ₆ и Q_B > Q_б по вышеназванным причинам в турбинном колесе еще больше уменьшится равнодействующая сил, действующих на жидкость, и еще больший ее объем не будет участвовать в пере­даче энергии (см. рис. 10.2, в), а следовательно, еще больше будут отличаться моменты, определяемые точками в и в' (см. рис. 10.2, д).

При каком-то критическом моменте М_Г> > М_В, s_г > s_b равно­действующая сил, действующих на жидкость в турбинном колесе, станет настолько малой, а в насосном — настолько большой, что жидкость достигнет минимального радиуса R₁ (см. рис. 10.2, г). После этого в меридиональном сечении рабочей полости жидкость создаст кольцо, прижатое к чашам колес. При этом резко увеличится передаваемый момент как за счет увеличения Q (весь объем жидкости участвует в передаче энергии, Q_г>> q_В)  и величины R₂C_u2 –R₁C_u1. Переход от одной формы движения жидкости к другой происходит скачкообразно. Поэтому на моментной характеристике появляется разрыв.

На рис. 10.2, д вместо режима, определяемого точкой г^’ , по­явится режим, определяемый точкой г (М_г >> М_Г).

При дальнейшем увеличении нагрузки участок моментной ха­рактеристики М= f ( i ) левее точки г будет оставаться устойчивым До i = 0.

Гидромуфта с частично заполненной рабочей полостью может работать неустойчиво. Так, при работе под нагрузкой, определяе­мой характеристикой М_м = f (i), рабочий режим будет устойчивым. Определяется он точкой е. При увеличении нагрузки до М^’_м  = = ƒ( i ) режим станет неустойчивым.

Действительно, с увеличением нагрузки резко увеличится скольжение и рабочий режим из точки е пройдет через точки в, г', г. Но в точке г М_Г > М_М, поэтому начнется разгон системы и режим пройдет через точки г, в', в. В точке в М_В < М^’_М, поэтому произойдет замедление системы и процесс повторится. Он будет изменяться до тех пор, пока статические характеристики М = ƒ( i ) и М_м = f (i) не станут пересекаться правее точки в или левее точки г.На практике неустойчивость режима проявляется в резком колебании моментов и скоростей в природе. Чем меньше заполне­ние рабочей полости гидромуфты, тем больше амплитуда колеба­ний момента, тем больше диапазон неустойчивых режимов (см. рис. 14,7, б).

Сглаживание характеристик.

На основании вышерассмотренного можно  предложить следующие способы сглаживания моментных характе­ристик и предотвращения неустойчивых режимов: установка порога на выходе из турбинного или на входе в насосное колесо и придание меридиональному сечению рабочей по­лости асимметричной формы; применение гидромуфт с внутренним тором; удаление рабочей полости от оси вращения.

Первый способ является наиболее эффективным и рациональ­ным. Он основан на том, что наличие порога в рабочей полости не позволяет формироваться жидкости в кольце­вой поток при больших скольжениях, а следовательно, не происходит и резкого увеличения момента. Значение минимального входного радиуса ri для насосного колеса в этом случае ограничивается высотой порога. Меридиональное сечение такой гидромуфты асимметричное. По рекомендациям разных институтов отношение диаметра порога к активному диаметру должно находиться в пределах 0,4—0,5.

Величину заполнения рабочей полости гидромуфты следует выбирать так, чтобы при длительном эксплуатационном режиме (малое скольжение) вся рабочая жидкость циркулировала выше порога. Однако установка порога приводит к увеличению потерь напора в муфте и ее перегреву.

Применением гидромуфт с внутренним тором также пытаются исключить возможность преобразования формы потока с изменением скольжения. Однако это мероприятие дает менее значительный эффект сглаживания моментных характери­стик, чем порог, а потери напора в таких муфтах больше. Поэтому гидромуфты этой конструкции почти не получили распростра­нения.

Удаление рабочей полости от оси вращения необходимо для уменьшения разности между входным и выходным радиусами R₃ и R₂. И в этом случае сглаживание моментных характеристик менее эффективно, чем у муфт с порогом. Однако потери напора в проточной части значительно меньше, поэтому такие гидромуфты находят некоторое применение.

                                  Вопросы для самопроверки.

1. Что такое гидромуфта?

2. Способы регулирования гидромуфт.

3. В чем заключается немонотонность характеристик гидромуфты?

4. В чем заключается сглаживаемость характеристик гидромуфты?

    Литература: 2, 3

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1. Башта Т.М., Руднев С.С, Некрасов Б.Б. и др. Гидравлика,
гидромашины и гидроприводы. 2 М.: Машиностроение, 1982. - 424 с.

2. Сборник задач по машиностроительной гидравлике / Под ред.
И.И.Куколевского и Л.Г.Подвидза. - М.: Машиностроение, 1981. -
464 с.

Дополнительная

3. Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины. Изд.
Харьковского университета, 1970. - 396 с.

4. Чугаев P.P. Гидравлика. - Л.: Энергия, 1982. - 672 с.

5. Альтшуль А.Д., Киселев. П.Г. Гидравлика и аэродинамика. -
М.: Стройиздат, 1975. -323 с.

 Осовский Дмитрий Иванович

Гидромеханика

Методические указания

по выполнению практических занятий

с контрольными заданиями

для курсантов специальности

26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок»

очной и заочной форм обучения

Тираж_______ вкз. Подписано к печати________

Заказ №______Объем 3,95 п.л

ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской

технологический университет»

298309 г.Керчь,ул.Орджоникидзе,82