Гидравлика, гидравлический привод и газовая динамика (стр. 19 )

Максимальный момент гидромуфта развивает в момент включения, т. е. при nт = 0.

КПД гидромуфты и его связь со скольжением описывают следующими зависимостями:

При проектировании гидромуфт используют обобщенные характеристики, полученные при исследовании моделей и уравнения мощности и момента, найденные на основании теории подобия, а именно

где lNГ – коэффициент мощности ();

lMГ – коэффициент момента ().

Внешней характеристикой гидромуфты называют зависимость крутящего момента, мощности и КПД от числа оборотов турбинного (ведомого) вала при постоянном числе оборотов вала насосного колеса (ведущего вала).

Приведенной характеристикой называют зависимость коэффициента момента от скольжения, либо передаточного отношения.

Для построения графика совместной работы двигателя и гидромуфты необходимо располагать внешней характеристикой двигателя – Mдв = f(nдв) и приведенной характеристикой гидромуфты.

Поскольку насосный вал гидромуфты жестко связан с валом двигателя, то nн = nдв.

Задаются значением передаточного отношения i и по приведенной характеристике муфты находят соответствующее значение коэффициента момента lMГ. Используя уравнение момента, строят кривую моментов насосного колеса от его оборотов – M = f(nн). Точка пересечения этой кривой с характеристикой двигателя представляет собой точку совместной работы. Построения повторяют для различных значений передаточных отношений.

Гидромуфту можно считать приспособленной к двигателю, если соблюдаются два условия:

·  оптимальный режим (i = 0,97) муфты совпадает с оптимальным режимом двигателя;

·  при остановке турбинного вала из-за перегрузки двигатель развивает максимальный момент.

Задачи

Задача 1. Пользуясь характеристикой гидромуфты, определить расчетный и максимальный моменты, передаваемые ею, а также передаточное отношение, коэффициент полезного действия и скольжение при этих режимах, если активный диаметр гидромуфты D, частота вращения ведущего вала n1, рабочая жидкость – трансформаторное масло. Как изменятся передаваемый крутящий момент и мощность, если частоту вращения ведущего вала увеличить в полтора раза?

Характеристика гидромуфты

i = n2/n1	0	0,2	0,4	0,6	0,8	0,9	1,0
l1×107	60	56,5	51	43	32	24	0

Величина	Варианты
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D, мм	440	420	500	450	440	430	420	460	480	500
n1, об/мин	1500	2000	1500	1200	2200	1800	1400	1000	1300	1600

Задача 2. Пользуясь характеристикой, приведенной в задаче 7, определить активный диаметр и построить внешнюю (моментную) характеристику гидромуфты, предназначенной для работы с асинхронным электродвигателем, развивающим максимальный крутящий момент Mдмакс при частоте вращения nд. Рабочая жидкость – минеральное масло.

Указание. Активный диаметр может быть определен по уравнению моментов совмещением режимов гидромуфты при i = 0 и электродвига­теля при М дмакс.

Величина	Варианты
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
М дмакс, Н×м	300	350	250	400	300	350	250	400	270	280
nд, об/мин	2200	1100	1100	2200	1100	2200	2200	2200	1100	2200

Определение основных параметров гидротрансформатора

Определение основных параметров гидротрансформатора заключается в выборе типа, определении активного диаметра, проверке возможности совместной работы его с двигателем.

Расчет гидротрансформатора производят в следующем порядке:

1)  подбирают прототип по существующим наиболее подходящим внешним или безразмерным характеристикам;

2)  производят построение безразмерной характеристики гидротрансформатора по внешней характеристике прототипа (если безразмерная характеристика прототипа отсутствует);

3)  определяют активный диаметр проектируемого гидротрансформатора;

4)  строят характеристику совместной работы гидротрансформатора с двигателем и производят ее анализ;

5)  строят выходную характеристику гидротрансформатора.

При выборе типа гидротрансформатора для установки на тяговую машину необходимо исходить из типа двигателя, установленного на машине, назначения машины и требуемых запасов мощности.

Гидротрансформатор с прозрачной характеристикой дает возможность получить при одной и той же частоте вращения коленчатого вала двигателя большую, по сравнению с гидротрансформатором с непрозрачной характеристикой, частоту вращения турбинного колеса, а в месте с этим и большую скорость движения машины. При трогании машины с места с двигателя снимается больший крутящий момент, а при разгоне – увеличение частоты вращения двигателя позволяет получить большие скорости движения машины. Гидротрансформаторы с большим коэффициентом прозрачности иногда называют транспортными и устанавливают их на машинах, работающих длительное время в транспортном режиме.

На автомобилях, особенно с карбюраторными двигателями, чаще всего находят применение гидротрансформаторы с прозрачной характеристикой. Коэффициент прозрачности у одноступенчатых гидротрансформаторов, установленных на автомобилях с карбюраторными двигателями, находится в пределах 1,5–2,0.

Гидротрансформаторы с непрозрачной характеристикой или с малой прозрачностью (П = 1,1–1,3) устанавливают на тяжелых грузовых и лесовозных автомобилях, тракторах и дорожных машинах.

На грузовых автомобилях, тракторах и тягачах устанавливают гидротрансформаторы с коэффициентом трансформации 2,5–4,0.

На легковых автомобилях применяют гидротрансформаторы с коэффициентом трансформации 2–2,5 при высоком значении КПД в области больших величин передаточных отношений.

Для расширения рабочего участка внешней характеристики гидро­трансформатора за счет повышения КПД в диапазоне, расположенном правее точки k = 1 (Мт = Мн), применяют комплексные гидротрансфор­маторы с одним или двумя реактивными колесами.

На основании выбранного типа гидротрансформатора строится соответствующая безразмерная его характеристика.

При отсутствии безразмерной характеристики гидротрансформатора она может быть построена по данным пересчета внешней характеристики, полученной экспериментальным путем. Для пересчета значений внешней характеристики необходимо знать активный диаметр выбранного гидротрансформатора и плотность рабочей жидкости.

Коэффициенты моментов насосного и турбинного колес рассчитывают по формуле

для 5–7 значений моментов на насосном и турбинном колесах Мн и Мт, находящихся в пределах от минимального до максимального их значений, для задаваемых величин частоты вращения турбинного колеса nт. Эти же значения частоты вращения турбинного колеса используют для нахождения соответствующих значений передаточных отношений. По полученным расчетным данным и строят безразмерную характеристику.

Определение активного диаметра гидротрансформатора

Для вновь проектируемого гидротрансформатора активный диаметр рассчитывают по формуле

.

В данном случае величину коэффициента момента насосного колеса определяют по безразмерной характеристике для случая максимального значения КПД.

Из формулы видно, что изменяя в определенных пределах значения параметров Мн, lн, r либо nн можно получить различные значения активного диаметра.

Изменение Мн и nн можно осуществить за счет установки редуктора между двигателем и гидротрансформатором. Гидротрансформаторы с одинаковым активным диаметром могут иметь различные коэффициенты момента lн вследствие различных углов входа и выхода лопаток рабочего колеса.

Для более полного использования мощности двигателя при его работе с некомплексным гидротрансформатором обычно крутящий момент Ме и частоту вращения двигателя nе принимают соответствующими максимальной мощности двигателя, а значение величины коэффициента момента lн – значению, соответствующему максимальному КПД гидротрансформатора.