§ 5.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

Различают характеристики гидропередачи внешние и внутренние. Для потребителя представляют интерес такие характеристики, которые получают при испытании передачи и связывают между собой ее внешние показатели - крутящие моменты на валах, мощности, частоты вращения и КПД.

Внутренние характеристики связывают расход, скорость и давление рабочей жидкости, удельную работу лопастей турбинного и насосного колес, гидравлические потери, изменяющиеся в зависимости от передаточного отношения. Такие характеристики используют при расчете и проектировании передач.

Характеристика гидротрансформатора

1. Представим сначала, что при постоянной частоте вращения входного вала n₁в последовательности насос - реактор - турбина сохраняется постоянный расход жидкости Q. Это означает, что насос действует в некотором режиме, который характеризуется постоянными ∆p₁, N₁, M₁, η₁(рис. 7.3, а, точки т и s), а турбина имеет характеристику,

свойственную нормальной осевой турбине при Q = idem (линия крутящего момента прямая, перепад давления в турбине не зависит от частоты вращения - рис. 7.3, б).

При этих условиях график внешней характеристики гидропередачи выглядит так же, как график характеристики турбины, если ∆p₂и N₂заменить соответственно пропорциональными им величинами M₁и η. Действительно, из очевидного условия

В действительности расход жидкости не остается постоянным, а колеблется из-за изменения перепада давления в турбине. Вследствие колебания расхода кривые характеристики турбины деформируются, но главные особенности сохраняются (рис. 5.3, в). Так, КПД турбины, а следовательно, и КПД передачи равен нулю при остановленной турбине (n₂ = 0) и при полной разгрузке (M₂ = 0), а в интервале между точками, характеризующими эти режимы, достигает максимума.

n₁ = idem

Рис. 5.3. Характеристики гидродинамических передач

Положение точки оптимального режима зависит от конфигурации лопастных венцов гидропередачи. Линия M₂может быть вогнутой, прямой или выпуклой, а линия M_i- горизонтальной, падающей или восходящей.

2. На рис. 7.3, в отражена лишь часть полной характеристики гидротрансформатора, кривые которой для постоянной частоты вращения вала насоса построены в трех квадрантах (рис. 7.3, г). Точки линий в первом квадранте соответствуют так называемым тяговым режимам (M₂> 0, n₂> 0). Продолжения линий моментов во втором квадранте указывают на существование режимов противовращения (n₂< 0). Они появляются, в частности, в процессе спуска груза с включенной гидропередачей, когда крутящий момент от груза превышает «стоповый» момент (при n₂ = 0). Режимы работы гидропередачи при M₂< 0 (четвертый

квадрант) называют обгонными. В этом случае для вращения колеса турбины к валу выходного звена следует приложить момент, совпадающий по направлению с направлением вращения этого вала.

3. Так же, как и для лопастных насосов, существуют универсальные характеристики гидропередачи, в данном случае зависимости M₁и M₂от n₂при нескольких частотах насосного вала (рис. 7.3, д).

4. Кривые безразмерной характеристики (рис. 7.3, е) строятся по данным испытания гидропередачи. Вместо кривой M₁наносят кривую изменения коэффициента момента входного звена l₁ = M₁/ pn²₁D⁵, где D- активный диаметр гидропередачи, ρ- плотность жидкости; кривую M₂заменяют либо кривой коэффициента момента выходного звена

l₂= M₂/ pn²₁D⁵, либо кривой коэффициента трансформации К=M₂/M₁.По оси абсцисс откладывают передаточное отношение.

Из безразмерной характеристики, общей для серии геометрически подобных гидропередач, легко получить характеристику конкретной передачи, размер Dкоторой известен, а n₁и ρзаданы.

Если λ₁- постоянная, то крутящий момент, нагружающий двигатель, не зависит от нагрузки на выходном валу. При выполнении этого условия характеристику гидропередачи называют непрозрачной. Если же линия λ₁наклонена, то характеристика называется прозрачной.

Характеристика гидромуфты

В рабочей полости гидромуфты не предусмотрены неподвижные лопасти, воспринимающие опорный момент, и поэтому M₁ ≈ M₂. Вместо двух кривых моментов имеется только одна, показывающая изменение n₂в зависимости от нагрузки (рис. 5.3, ж). Линия Mв другом масштабе является линией мощности N₁на первичном валу. Согласно формуле (5.3), η = i,т. е. при n₁ = idem линия к. п. д. представляет собой прямую, проходящую через начало координат. При n₂,приближающейся к n_1;КПД муфты теоретически стремится к единице (пунктир). Поскольку в окружающей среде существует трение, то небольшой опорный момент существует; M₁несколько отличается от M₂, вследствие чего при n₂ ≈ n₁КПД резко снижается до нуля. Оптимальному режиму гидромуфты (η_max = 0,97 - 0,98) соответствуют передаточные отношения io = 0,97 - 0,98.