Відповіді на екзаменаційні питання № 1-88 дисципліни "Гідродинамічні машини і передачі" (Основне рівняння лопатевих гідромашин. Режими роботи гідродинамічної передачі), страница 30

Найчастіше для одержання потрібної характеристики встановлюють попередню камеру (предкамеру) або поріг. Попередня камера являє собою колесо з невеликою кількістю лопатей, розташоване перед виходом з турбінного колеса й жорстко з’єднане з насосним колесом (див. рис. 7,а). В ній виникають зворотні течії й тому вона служить додатковим опором потоку, який виходить із турбінного колеса, що приводить до зменшення провалля в характеристиці. Ці ж функції виконує поріг, який використовується в деяких конструкціях ГДМ. На рис. 8,а для прикладу наведена схема ГДМ з динамічним самоспорожнюванням з порогом 1 ( Dа = 0,37м ), розробленої в ІГД ім. А.А.Скочинського, а на рис. 8,б її приведена характеристика, з якої видно, що коефіцієнт перевантаження при зміні наповнення не перевищує (2,3) та має місце несуттєвий провал.

Рис. 8. Обмежувальна ГДМ ТМ-25 з динамічним самоспорожнюванням

(Da=0,37м):

а — схема; б — приведена характеристика при різних ступенях наповнення робочої порожнини

56. ГДМ з статичним само спорожненням

ГДМ із статичним самоспорожнюванням робочої порожнини вперше була запропонована англійським дослідником Г.Сінклером в 1926 р. Розглянемо принципіальну конструктивну схему та особливості робочого процесу цієї ГДМ  (рис. 3).  В  ГДМ  є  симетричні  насосне та турбінне колеса, додаткова порожнина в турбінному колесі, яка утворена зовнішньою поверхнею турбінного колеса й внутрішньою поверхнею замикаючого кожуха,   та   поріг.   На   режимах   роботи,  близьких  до  оптимальних  (S─>O,  i─> i* ─>1), в робочій порожнині виникає циркуляція потоку навколо миттєвого центру О. На частку рідини М постійно діють дві протилежно направлені сили Р1 та Р2. Сила Р2 обумовлена відносним рухом рідини навколо точки 0 та залежить від швидкості Vm, яка, в свою чергу визначається режимом роботи (чим менше і, тим більші Vm та сила Р1 та навпаки). Сила Р2  обумовлена  переносним рухом рідини разом із додатковою порожниною з кутовою швидкістю ωp=(ω1+ω2)/2  (при ω1=const   чим більш ω2 , тим більше ωp  й сила P2 та  навпаки).

При великих ковзаннях, коли S─>1 i i─>O  сила P1 стає більше сили Р2, та під дією різниці гідростатичних тисків, діючих в робочій та додатковій порожнинах, рідина починає перетікати в додаткову порожнину до тих пір, поки не установиться рівновісний стан, який визначає момент, що передає ГДМ. При зменшенні ковзання процес йде в зворотному напрямку. Поріг, установлений в робочій порожнині ГДМ, зменшує швидкісний  напір рідини “закиданої” насосним колесом до порогу при великих ковзаннях, і момент також зменшується. На цих режимах роботи кінетична енергія рідини перетворюється на теплову. Додаткова порожнина та поріг сприяють зменшенню коефіцієнту Кпер до 3,5...5.

Численні досліди обмежувальних ГДМ зі статичним самоспорожнюванням показали, що вони мають добру характеристику тільки при визначеному ступені наповнення. Зменшення або збільшення ступеня наповнення у порівнянні з оптимальним приводить до збільшення Кпер, й перешкоджає використанню ГДМ з двигунами різної потужності. ГДМ зі статичним самоспорожнюванням мають малу швидкодію на перехідних режимах роботи. Рідина з робочої порожнини в додаткову та назад перетікає при невеликому перепаді тиску, й тому швидкість перетікання мала. Це явище викликає різке підвищення коефіцієнта перевантаження (Кпер=10...12), наприклад, при різкому гальмуванні вихідного валу, та відсутності обмеження момента, який діє в системі машини.

            Для поліпшення характеристики ГДМ були виконані всебічні та глибокі дослідження оптимальних форм та співвідношень об’ємів робочої та додаткової порожнин. В результаті було одержано, що поліпшенню характеристики ГДМ сприяє підрізка лопатей на вході до насосного колеса та на виході з турбінного колеса (штрихові лінії  на  рис. 3),  з  метою  утворення центральної безлопатевої порожнини. При малих ковзаннях центральна порожнина не заповнена рідиною. При великих ковзаннях після перебудови потік проходить через вільний простір без взаємодії з лопатями, тобто момент кількості руху потоку не змінюється.  Тому різка зміна форми потоку не викликає значного збільшення передаваного моменту, як в ГДМ без вільного простору.