Відповіді на екзаменаційні питання № 1-88 дисципліни "Гідродинамічні машини і передачі" (Основне рівняння лопатевих гідромашин. Режими роботи гідродинамічної передачі), страница 7

12. Связь между крутними моментами на колесах гидромуфты и гідротрансформатора

Для гидромуфты

                3

ГДТ (рис. 9) кроме насосного 3 (Н) и турбіноого 2 (Т) колес содержит еще и неподвижный реактор 6 (Р). Реактор 6 соединено с неподвижным корпусом 5 и он динамически взаимодействует с потоком жидкости, изменяя его направление. При этом на реакторе возникает крутний момент МР. Тому біля ГДТ момент М1 на входном валу не 1 ровный моменту М2 на исходном валу.    Если вместо крутних моментов М1 и М2 использовать гидравлические       крутні моменты насосного МН и турбинного МТ колес, то их                   зависимость от  передаточного отношения и - отношение частоты        вращения исходной ланти к частоте вращения входного звена Связь между гидравлическими крутними моментами на колесах ГДТ оказывается такой зависимостью, которую с учетом знака гидравлического момента на реакторе можно записать в виде:МТ = МН  МР.

Для гідротрансформатора и после добавления левых и правых частей уравнений

MH - МТ + МР = 0                      Это есть уравнение баланса моментов на колесах в ГДТ.

13. Кавітація в насосах і кавітаційний запас

Кавітацією називається порушення суцільності рідини, що тече, в результаті появи в ній бульбашок або порожнин, заповнених парою або газом. Розриви суцільності (каверни) утворюються в тих місцях потоку, де тиск понижується до величини, що відповідає тиску насиченої пари при даній температурі рідини. При цьому рідина закипає або з рідини виділяється розчинений в ній газ. У потоці рідини такий спад тиску, як правило, протікає при підвищених швидкостях.

Початок кавітації характеризується появою в потоці дуже малих парогазових бульбашок, які відносяться потоками в область підвищеного тиску і там руйнуються. Розвиток кавітації приводить до утворення стійких парогазових порожнин, від яких весь час відділяються та виносяться потоком парогазові бульбашки.

На рис. 1. зображений розподіл тиску по лопаті робочого колеса. Рідина натікає на лопать з відносною швидкістю  . В точці А розгалуження потоку відносна, швидкість дорівнює нулю. Тому тиск тут більший, чим перед входом у робоче колесо за рахунок перетворення швидкісного напору в п'єзометричний. При обтіканні вхідної кромки лопаті струмочки вигинаються. На частину рідини діють відцентрові сили, бажаючи відірвати їх від лопаті, що сприяє сильному зниженню тиску. В точці М та N мають місце мінімуми тиску.

Із зворотного боку лопаті є ще другий мінімум тиску в точці К, який зв'язаний з виникненням перепаду тиску на лопаті. Тиск з лицьового боку збільшується, а з зворотного - падає.

      

Як правило тиск у точці М менший, чим у точці К. Але зона зниженого тиску тут мала і кавітація в ній не впливає на характеристики насосу. Тому перший критичний режим зв'язаний з кавітацією не в зоні М, а в значно більшій області К. Відрив потоку при другому критичному режимі виникає в точці лопаті більше близький до вхідної кромки, чим точка К. Цим пояснюється менша залежність першого критичного запасу від форми носика лопаті, чим другого, тому що" при другому - область кавітації значно ближча до носика профілю, чим при першому.

Таким чином у відцентрових насосах область мінімального тиску знаходиться з зворотного боку лопаті біля вхідної кромки.

Кавітація чітко відображається на характеристиках насоса (рис.2).

Процес розвитку кавітації в. насосі можна розділити на декілька стадій (рис.2):

- виникнення кавітації - точка 1;

- початкова, або неусталена стадія кавітації - область 1-2;

- частково розвинута, або усталена, стадія кавітації - область 2-3;

- повністю розвинута, або зривна. стадія кавітації - область 3-4.

Кавітаційним запасом енергії  називається перевищення питомої енергії рідини при вході в насос над питомою енергією, відповідної тиску насиченої пари Рп рідини, що перекачується.

 (),                                      де Рв - тиск на вході в насос.