Гидравлическая передача

Гидравлическая передачатепловоза передает мощность дизеля движущим колесным парам через жидкость, циркулирующую в замкнутом объеме. Гидравлические передачи делят на гидростатические (гидрообъемные) и гидродинамические. В гидравлических передачах происходит двойное преобразование энергии: сначала механическая энергия вращения коленчатого вала дизеля в гидравлическом насосе сообщается жидкости, а затем в гидравлических двигателях энергия, полученная жидкостью, снова преобразуется в механическую энергию, но теперь уже в энергию вращения колесных пар.

Рисунок 69. Схема гидростатической передачи: 1 - ведущий вал; 2 - гидронасос; 3 - вспомогательный насос; 4 - клапан ограничителя давления; 5 - гидромотор; 6 - ведомый вал

 

В гидростатическихпередачах гидравлическими аппаратами являются гидронасос и гидромотор, выполненные в виде поршневых или роторных машин, в которых изменение объема происходит принудительно. Работа происходит за счет высоких давлений жидкости при неизменных ее расходах. Гидростатические передачи не нашли применения в качестве силовых передач тепловозов из-за различных технических трудностей (большие потери на трение, наличие утечек при высоких давлениях и т. д.). Такие передачи небольшой мощности используются для привода вспомогательных агрегатов тепловозов (например, вентилятора холодильника на пассажирских тепловозах).

В гидродинамических передачах используется энергия кинетическая энергия жидкости, циркулирующей в замкнутом постоянном объеме.

Гидродинамические передачи подразделяются на передачи, в которых мощность передается только через гидравлические элементы на всех режимах работы тепловоза, и передачи, где мощность частично или полностью на отдельных режимах передается через гидравлические аппараты, через коробку скоростей (механическую передачу) называют гидромеханическими. Гидродинамические передачи имеют ряд достоинств, которые способствуют их использованию в тепловозостроении. Основными их преимуществами по сравнению с электрической передачей являются меньшие габаритные размеры, вес и стоимость на единицу мощности, а также малый расход цветных металлов. Однако преобразование энергии в гидропередачах происходит с несколько большими потерями, что приводит к повышенному расходу топлива тепловозом (примерно на 5 % в среднем).

Рисунок 70. Кинематическая схема унифицированной тепловозной гидропередачи УГП750, 1200: 1 - входной вал; 2,3 - зубчатая пара; 4 - гидромуфта; 5, 11 - зубчатая передача; 6,7 - гидротрансформатор; 8,9 - зубчатая пара; 10 - вал;12,13,16,19,21 - шестерня; 14,20 - кулачковая муфта; 15,17 - зубчатая пара; 18 - выходной вал

Рисунок 71. Принципиальная гидравлическая схема системы автоматического управления унифицированной гидропередачи: Д – дизель; ГТІ, ГТІІ – гидротрансформатор; ГМ – гидромуфта; 1 - картер гидропередачи; 2,27 – трубопровод; 3 - питательный насос; 4,5,6,7,10,11,12,13,15,20,23,24,25 - трубопровод; 8, 9, 14 - электрогидравлические вентили; 16 - распределительное устройство; 17 – трехпозиционный золотник; 18,22 – каналы; 19 - двухпозиционный золотник

Гидромуфта (рисунок 72) конструктивно состоит из трех основных деталей. Насосное колесо жестко связано с ведущим валом. Турбинное колесо находится на ведомом валу. Каждое из колес состоит из наружного тороидального корпуса и внутреннего тора, пространство между которыми перегорожено радиальными лопатками. Для ограничения рабочего пространства гидромуфты от утечек жидкости служит наружный корпус, который в данной конструкции жестко соединен с насосным колесом и вращается вместе с ним. Рабочее пространство круга циркуляции гидромуфты представляет собой замкнутые каналы между лопатками насосного и турбинного колес, которые в процессе работы заполнены жидкостью.

Рисунок 72. Гидромуфта: Н - насосное колесо; Т - турбинное колесо; 1 - ведущий вал; 2 - ведомый вал; 3 - наружный корпус (колокол)

 

Жидкость в межлопаточных каналах совершает сложное движение. Входя в насосное колесо частица жидкости движется в радиальном направлении под действием центробежной силы. Одновременно вместе с колесом частица вращается с переносной (окружной) скоростью. При перемещении частицы жидкости от входа на лопатки к выходу она по инерции стремится сохранить свою окружную скорость и в новом положении, но лопатка колеса обладает в этой точке большей переносной скоростью. Поэтому колесо как бы стремится обогнать частицу и своей лопаткой давит на нее. Частице жидкости от лопаток сообщается энергия, которая ускоряет ее и заставляет двигаться со скоростью лопатки колеса. В каналах турбинного колеса жидкость, наоборот, движется от периферии к центру, поэтому в них происходит обратная картина. Здесь жидкость, перемещаясь к центру, теряет окружную скорость. Поэтому она давит на лопатки турбинного колеса, и, отдавая им энергию, заставляет вращаться турбинное колесо. Таким образом, происходит замкнутое движение жидкости в круге циркуляции.

Гидротрансформатор(рисунок 73) в отличие от гидромуфты, помимо насосного и турбинного колес, имеет неподвижный направляющий аппарат (реактор), который, так же как и рабочие колеса, состоит из специально спрофилированных лопаток. Направляющий аппарат меняет направление потока жидкости и обеспечивает постоянный угол входа жидкости на лопатки насосного колеса. Момент на любом валу прямо пропорционален мощности и обратно пропорционален частоте вращения, при постоянной мощности и уменьшении частоты вращения турбинного вала момент на нем увеличивается (и наоборот).

Рисунок 73. Гидротрансформаторы: а - первого класса; б - второго класса; Н - насосное колесо; Т - турбинное колесо; НА - направляющий аппарат (реактор)

Направляющий аппарат в круге циркуляции гидротрансформатора может быть расположен или перед насосным колесом (рисунок 73, а), или перед турбинным колесом (рисунок 73, б). Для гидротрансформаторов первого класса турбинное колесо может вращаться только в направлении вращения насосного колеса, для гидротрансформаторов второго класса направление вращения турбинного колеса может быть любым - в зависимости от расположения лопаток направляющего аппарата. В обоих случаях назначение НА - увеличивать кинетическую энергию жидкости (динамический напор) за счет преобразования части статического давления путем изменения скорости и направления потока на неподвижных лопатках вследствие их реакции.

Если направляющий аппарат расположен перед входом в турбинное колесо (второй класс), то он увеличивает момент, передаваемый турбинному валу, по сравнению с моментом на ведущем валу. Если направляющий аппарат расположен перед насосным колесом (первый класс), то реактивный момент (момент на направляющем аппарате) складывается с моментом, приобретаемым жидкостью в насосном колесе, что в конечном итоге также приводит к увеличению момента на валу турбинного колеса. В обеих схемах осуществляется преобразование момента и скорости вращения ведомого вала при постоянных моменте и скорости вращения ведущего вала. Гидротрансформатор может быть использован не только для передачи мощности между двумя нежестко связанными валами, но и для изменения момента на ведомом валу в зависимости от частоты его вращения при постоянной мощности и частоте вращения вала двигателя.

return false">ссылка скрыта