Принцип работы гидромуфты и простого гидротрансформатора

Принцип работы гидромуфты и простого гидротрансформатора.

Гидромеханическая передача – это силовая передача, в которой вращающий момент от двигателя передаётся к колёсным парам как механическими элементами (КПП, карданными валами, осевыми редукторами, РРР), так и гидравлическими элементами (гидропередачей).

Гидропередача – это передача, состоящая из двух гидромашин, связь между которыми происходит при циркуляции в них жидкости. Механической связи между ними нет. Первая гидромашина – центробежный насос (насосное колесо), а вторая – турбина (турбинное колесо).

Гидропередачи подразделяются на гидромуфты и гидротрансформаторы.

Гидромуфта

Гидромуфтой называется агрегат, у которого имеется два колеса – насосное и турбинное.

Гидромуфта состоит из:

1. Первичного вала, на котором установлено насосное колесо;

2. Вторичного вала, на котором установлено турбинное колесо;

Оба колеса расположены на небольшом (1,5 – 2 мм) расстоянии друг от друга и имеют радиальные лопатки, причём количество их у колёс разное.

3. Колокола (корпуса), который крепится к фланцу насосного колеса. Колокол закрывает турбинное колесо, т.е. охватывает его с небольшим зазором.

Внутренние полости колёс заполнены маслом и образуют общую полость, называемую кругом циркуляции. Для подачи масла в круг циркуляции служит насос, который необходим для постоянной подачи масла в круг циркуляции, а также замены нагревшегося при работе масла охлаждённым и пополнения утечек масла из полостей насосного и турбинного колёс через зазор между ними. При вращении первичного вала и насосного колеса масло будет захватываться лопатками насосного колеса и под действием центробежных сил по каналам между лопатками поступать на лопатки турбинного колеса. Воздействуя на лопатки турбинного колеса масло отдаёт большую часть кинетической энергии и за счёт этого турбинное колесо, а следовательно и вторичный вал будут вращаться в сторону вращения насосного колеса. Срываясь лопаток турбинного колеса масло вновь попадает на лопатки насосного колеса и будет циркулировать по кругу. При этом, когда масло попадает на лопатки насосного колеса, оно притормаживает его. Чем меньше будет скорость вращения турбинного колеса, тем затормаживающее усилие будет большим.

Нормальная работа гидромуфты обеспечивается при условии, чтобы скорость вращения турбинного колеса была меньше скорости вращения насосного колеса. При равенстве их скоростей вращения прекратиться циркуляция масла, т.е. прекратиться сила удара струи масла, а значит прекратиться передача вращающего момента от насосного к турбинному колесу. Отставание вращения турбинного колеса от насосного называется скольжением. Оно должно быть в пределах 2 – 5%.

Гидромуфта, как и любая соединительная муфта, может только передавать вращающий момент не изменяя его величины. Гидромуфта выполняет роль эластичного соединения ведущего и ведомого валов.

Гидротрансформатор.

Простой гидротрансформатор может не только передавать вращающий момент, но и изменять его величину.

Он имеет:

1. Первичный вал с насосным колесом. Это колесо занимает примерно 120º круга циркуляции;

2. Вторичный вал с турбинным колесом, которое также занимает примерно 120º круга циркуляции;

3. Остальные 120º круга циркуляции занимают лопатки неподвижного колеса направляющего аппарата (колеса реактора), который жёстко крепится к корпусу. Корпус выполнен вместе с колоколом и неподвижен. Внутренние поверхности трёх колёс образуют общую полость - круг циркуляции, которая при помощи насоса заполняется маслом. Все колёса имеют наклонные лопатки. При вращении насосного колеса масло захватывается его лопатками и с силой подаётся на лопатки турбинного колеса, заставляя его вращаться. С лопаток турбинного колеса потоки масла попадают на лопатки неподвижного направляющего аппарата и вновь отражаются на лопатки турбинного колеса. Затем потоки масла меняют своё направление и безударно входят на лопатки насосного колеса. В результате второго, встречного направления удара струи масла, скорость вращения турбинного колеса замедляется, а сила тяги увеличивается. 

По мере увеличения скорости вращения турбинного колеса изменяется угол, под которым потоки масла попадают на лопатки колеса направляющего аппарата и отражаются от него на лопатки турбинного колеса. Поэтому турбинное колесо будет вращаться быстрее.

Таким образом, простой гидротрансформатор можно сравнить с одноступенчатым понижающим редуктором.

Когда вращающиеся моменты насосного и турбинного колеса сравняются между собой, момент направляющего аппарата будет равен нулю и он станет уменьшать вращающий момент на турбинном колесе.  Поэтому в тяговой гидропередаче применяют комплексные гидротрансформаторы.