Відповіді на екзаменаційні питання № 1-88 дисципліни "Гідродинамічні машини і передачі" (Основне рівняння лопатевих гідромашин. Режими роботи гідродинамічної передачі), страница 47

83. Гальмівна та демпфувальна властивості ГДТ

Гальмівна властивість ГДТ (гальмівний режим роботи ГДТ) — це властивість його передавати крутний момент М2 на режимі протиобертання і на обгінному режимі.

Показником гальмівної властивості ГДТ являється жорсткість характе-ристики:

                                              і критичне передатне відношення іКР, яке відповідає точці перегину графіка функції , тобто , що наприклад має місце для ГДМ і ГДТ з доцентровими турбінними колесами на режимах протиобертання. Часто для умов експлуатації ГДТ в приводах монтажних кранів або автомобілів, які працюють у горах, потрібна стійка робота ГДТ на гальмівному режимі, що має місце при жорсткості . Тому ГДМ або ГДТ з доцентровим турбінним колесом не використовують в приводі монтажного крану, так як на режимі протиобертання при  — жорсткість характеристики Ж < 0 і при спуску вантажу на цьому режимі відбудеться його різке падіння ( різко зросте), що може привести до аварії або нещасного випадку на будівельній пло-щадці.

Жорсткість характеристики також є функцією геометрії лопатевої системи ГДТ і залежить від компоновки його вузлів, яка визначає значення і характер зміни втрат дискового тертя при роботі передачі на гальмівних режимах.

Демпфувальна властивість ГДТ — це властивість його гасити крутильні коливання, які виникають на одному із валів. Вона оцінюється по коефіцієнту демпфування насосного і турбінного коліс, які запропонував і обгрунтував канд. техн. наук Б.М. Бім-Бад. Демпфувальна властивість визначається здатністю ГДТ розсіювати енергію. Розсіювання (дисипація) енергії відбу-вається в основному в потоці робочої рідини і обумовлено наявністю втрат. Моменти від дисипативних сил, прикладених до насосного і турбінного коліс:

;              ,                             (11)

де — теоретичні гідравлічні моменти насосного і турбінного коліс без урахування в’язкого тертя.

Із теорії коливань відомо, що при наявності в системі нелінійних сил тертя момент Мд від дії дисипативних сил можна подати нелінійною функцією швид-кості руху, тобто

  ,                             де kд — коефіцієнт демпфування; n — фактор затухання; — відносна швидкість поверхонь тертя.

Вираз (12) припускає, що дисипація відбувається при зосередженні сил демпфування по якійсь одній поверхні. В ГДТ таких поверхней багато. Відносні швидкості їх руху визначаються розподілом полів швидкостей і тисків в робочій порожнині, які в свою чергу, є функціями кутових швидкостей Н та Т, а також геометрічних параметрів лопатевої системи. Ураховуючи, що для конкретного ГДТ ці параметри постійні, запишемо вираз для моменту диси-пативних сил, які є прикладеними до насосного колеса, в вигляді суми N функцій демпфування (поверхней тертя):

,                         (13)

де  — відносна швидкість руху розглянутих поверней насосного колеса.

Поблизу кожного фіксованого значення і зміна відносних швидкостей буде залежити тільки від аргументу Н. Тоді

,                                             (14)

де  та — відносна швидкість руху розглядаємих поверхней і деяка функція кутової швидкості насосного колеса поблизу фіксованого значення і.

Рівняння (14) приведемо до вигляду

,                                                     (15)

де — коефіцієнт демпфування насосного колеса поблизу фіксованого значення і.

Якщо прирівняти праві частини рівнянь (14) і (15) та врахуючи, що при турбулентному характері потоку фактор затухання може бути прийнятим рівним двом, визначимо коефіцієнт демпфування насосного колеса:

.                                                               (16)

Аналогічно для турбінного колеса одержимо

.                                                      (17)