ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к самоходным транспортным средствам.
Известны гидродинамические передачи, которые содержат насосное и турбинное колеса, кожух; ведомый и ведущий валы. Насосное колесо жестко связано с ведущим валом, а турбинное - с ведомым валом. (Гавриленко Б.А., Семичастнов И.Ф. Гидродинамические передачи: Проектирование, изготовление и эксплуатация. - М.: Машиностроение, 1980. - с. 7). (Дизель 8ДВТ-330. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 44-11ТО. Под ред зам. главного конструктора Волгоградского моторного завода Г.Г. Меньшенина. М.: «Машиностроение», 1986. - с. 32).
Колеса гидромуфты выполняются как с внутренним тором, так и без него и содержат лопатки межлопаточные каналы, образованные боковыми поверхностями двух соседних лопаток, и внутренними поверхностями внутреннего и наружного торов - внутренней и наружной образующими канала
Колеса гидромуфт без тора выполняются с разными формами рабочих полостей. Форма поверхности тора существующих колес гидродинамических передач в меридиональном сечении выполняется, как правило, в виде радиуса окружности. (Стесин С.П., Яковенко Е.А. Гидродинамические передачи: М., Машиностроение, 1973. - с. 28.)
У колес гидродинамических передач площади проходного сечения на входе в межлопаточный канал и на выходе из него равны между собой. Равенством этих площадей определяется положение внутреннего тора. Площадь проходного сечения вдоль потока рабочей жидкости формируется на основе экспериментальных данных, т.е. конструкция элементов выбирается в зависимости от активного диаметра колес. Анализ показал, что конструктивная форма существующих межлопаточных каналов насосного и турбинного колес с внутренним тором или без такового не обладает свойствами, обеспечивающими строго постоянную площадь проходного сечения вдоль потока рабочей жидкости гидродинамических передач (Гавриленко Б.А., Семичастнов И.Ф. Гидродинамические передачи: Проектирование, изготовление и эксплуатация. - М.: Машиностроение, 1980. - с. 40 - принят за прототип).
Как следствие, скорость потока рабочей жидкости в каналах колес гидромуфты неравномерна, т.е. не обеспечиваются минимально возможные гидравлические потери, что является недостатком существующей конструкции.
Полезная модель решает задачу повышения коэффициента полезного действия гидропередачи за счет обеспечения постоянной площади проходного сечения вдоль потока рабочей жидкости, т.е. создает условия для плавного равноскоростного течения, при этом снижаются гидравлические потери и повышается КПД.
Сущность предлагаемой полезной модели, как технического решения задачи, заключается в реализации совокупности отмеченных признаков и формы внутренней поверхности наружного тора (наружной образующей канала), формирование которой основано на принципе линейно изменяющейся площади проходного сечения вдоль потока жидкости насосного и турбинного колес гидродинамических передач. Формирование формы внутренней поверхности наружного тора осуществляется расчетом, согласно разработанной методике.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показаны конструктивные элементы канала в меридиональной плоскости продольного разреза передачи. На фиг. 2 дан вид на форму и расположение лопаток колес гидродинамической передачи.
На фиг. 3 показаны геометрические параметры, поясняющие расчет и профилирование межлопаточного канала колес гидромуфты.
Гидродинамическая передача содержит насосное колесо 1, турбинное колесо 2, корпус (кожух) 3, ведомый вал 4, кулачковую муфту 5, внутренние торы 6 и 7, соответственно, насосного и турбинного колес. Внутренние торы имеют внутренние поверхности 8 и 9. Наружные торы 10 и 11 имеют внутренние поверхности 12 и 13.
На фиг. 2 показана форма межлопаточных каналов 1′, образованная боковыми поверхностями двух соседних лопаток 2′ и внутренними поверхностями 8, 9 (фиг. 1) внутреннего тора 6, 7 и внутренними поверхностями наружного тора 10, 11.
Насосное колесо 1 жестко связано с корпусом 3 и кулачковой муфтой 5, через которую передается вращение от двигателя к ведущему (насосному) колесу 1. Турбинное колесо 2 установлено в корпусе 3 и жестко связано с ведомым валом 4.
Гидродинамическая передача работает следующим образом.
t
Насосное колесо 1 (Фиг. 1) через кулачковую муфту 5, вращаясь от двигателя, сообщает рабочей жидкости кинетическую энергию. На выходе из насосного колеса 1 жидкость попадает на лопатки 2′ (Фиг. 2) турбинного колеса 2 (Фиг. 1), отдавая ему энергию насосного колеса 1. После турбинного колеса 2 (Фиг. 1) жидкость поступает на лопатки 2′ (Фиг. 2) насосного колеса 1 (Фиг. 1) и вновь проходит по межлопаточным каналам 1′ (Фиг. 2), и цикл повторяется. Скорость жидкости на протяжении всего круга циркуляции остается постоянной, что снижает гидравлические потери, т.е. повышает КПД передачи. Известным способом метода подобия рассчитываем и уточняем значение теоретического напора H и другие параметры при конечном числе лопаток (Стесин С.П., Яковенко Е.А. Е.А. Гидродинамические передачи: М., Машиностроение, 1973, - с. 28).
н
н
0
где Нн - напор, создаваемый лопатками насосного колеса; η - КПД насосного колеса, η=0,97…0,98. p - поправка, учитывающая конечное число лопаток.
н
где z - число лопаток насосного колеса.
t
2н
Учитывая значение H, определим окружную скорость на выходе из насосного колеса u
гм
гм
где η - КПД гидромуфты, η=9,95…0,97;
2
g - ускорение свободного падения, м/с.
Затем определим новое значение диаметра средней линии тока на выходе из колеса гидромуфты.
н
-1
где n - частота вращения насосного колеса гидромуфты, мин.
2н
Ширина канала в меридиональном сечении на выходе из межлопаточного пространства насосного колеса b определится по формуле:
mb
где c - меридиональная скорость на входе в насосное колесо при бесконечном числе лопаток, м/с.
Согласно выражению скорректируем активный диаметр гидромуфты
c2н
2н
a
1
2
В результате уточненного расчета параметров колес гидромуфты, связанного с изменением теоретического напора при конечном числе лопаток, получены новые значения геометрических параметров (D, b и D) на выходе из насосного или турбинного колеса. Проверяем наличие равенства площадей проходного сечения на входе F и на выходе F из каналов.
1
Значение F берется из предварительного расчета (фиг. 2)
T
T
T
T
Определяем длину тора l колес (у тора в виде полусферы длина тора равна диаметру, т.е. l=d=2r).
где Do - наибольший диаметр канала в межлопаточном пространстве на входе в насосное или турбинное колесо (берется из предварительного расчета). Диаметр центра тора определяется из выражения
k
k
Общий угол поворота линии тока (межлопаточного канала) φ в меридиональной плоскости для колес гидромуфты с тором и без тора составляет 180 град. Профиль меридионального сечения канала гидромуфты рассматриваем относительно центра тора - точки z. Разбиваем угол поворота канала n равных участков (n=6…12). Тогда длина элементарного угла поворота Δφ канала определится:
где φ - угол поворота канала колеса гидромуфты, град., 0<φ<180°.
i
Следует заметить, что длину канала необходимо разделить таким образом, чтобы значение текущего угла φ не было равно 90°, т.к. cos 90°=0.
i
Текущее значение угла поворота канала φ будет равно:
k
где i - порядковый номер текущего значения элементарного угла Δφ, i=0…n
Текущая площадь проходного сечения вдоль межлопаточных каналов Fi определяется:
ci
i
где D - текущее значение диаметра точки (центра окружности d), лежащей на средней линии тока i-ого сечения, м;
i
d - текущее значение высоты канала в i-ом меридиональном сечении, м.
Текущее значение диаметра точки, лежащей на средней линии тока i-го сечения, определяется
T
T
где r, d - радиус и диаметр тора, м,
В результате решения задачи автором Закомолдиным И.И. получено уравнение (15), которое позволяет получить канал вдоль потока постоянной площади при наличии тора разной формы.
i
i
После определения d на каждом i-ом луче откладываем его значение от внутренних поверхностей 8 и 9 (фиг. 1) внутренних 6, 7 торов. Затем проводим плавную линию mpn (фиг. 2) касательно к окружностям диаметром d. Данная линия является внешней образующей межлопаточных каналов.
Совокупность отмеченных существенных признаков и отличительной особенности формирования наружной образующей канала позволяет обеспечить технический результат, заключающийся в повышении коэффициента полезного действия гидродинамической передачи