Теоретичні відомості Гідродинамічні передачі

Будь-який гідропривід (об'ємний чи динамічний) складається з трьох основних частин: гідропередачі, пристроїв керування, обслу­говуючих пристроїв.

Гідропередача — це силова частина гідроприводу — насос і гідродвигун, яка здійснює перетворення механічної енергії приводного двигуна на енергію потоку рідини і потім перетворення енергії по­току рідини на механічну енергію виконуючого органа. Якщо як перетворювач енергії використати об'ємні насос і гідродвигун, то такі передачі називають гідрооб'ємними, а якщо лопатеві (динаміч­ні), то гідродинамічними.

В об'ємних гідропередачах використовується енергія тиску ріди­ни, в гідродинамічних — кінетична енергія рідини (швидкісний на­пір).

Пристрої керування призначені для керування потоком рідини, зв'язку ланок гідропередачі з привідним двигуном і взаємного зв'язку елементів гідропередачі.

До обслуговуючих пристроїв належать системи охолодження (нагрівання), живлення та очищення робочої рідини.

В автомобілях, тракторах і складних сільськогосподарських ма­шинах часто при передачі енергії між валами, що обертаються з різними і перемінними в процесі роботи частотами обертання, застосовують гідродинамічну передачу.

Гідродинамічною передачею називають сукупність механізмів і систем, що передають механічну енергію від двигуна до споживача за допомогою потоку рідини.

Гідродинамічні передачі, як правило, складаються з двох частин: насосної і турбінної.

У насосній частині механічна енергія перетворюється на енер­гію потоку рідини (динамічний напір). У турбінній частині гідравлічна енергія потоку рідини знову перетворюється на механічну.

У гідродинамічних передачах установлюють лопатеві гідрома­шини (рис. 13).

Рис. 13 - Принципова схема гідродинамічної передачі

Гідродинамічні передачі на мобільній техніці використовують як складову частину трансмісії, що встановлюється між валом двигуна внутрішньою згорання 1 і вхідним валом коробки зміни передач 6. Робоча рідина подається лопатевим насосом 2 по нагнітальному тру­бопроводі 3 до лопатевої турбіни 4 і, пройшовши через неї по усмок­тувальному трубопроводу 3а повертається до насоса 2. В усмоктуваль­ному трубопроводі 3а може бути встановлений направляючий апарат 5, що завдяки взаємодії потоку рідини з його лопатками дозволяє змінювати величину крутильного моменту на валу турбіни М_{кр т} у порівнянні з величиною моменту на насосі М_{кр н}. За рахунок великих втрат енергії на подолання сил тертя в нерухомих корпусах насоса 2 і турбіни 4 та трубопроводах к.к.д складає 50-65 %.

Німецький учений проф. Феттінгер запропонував ліквідувати трубопроводи і розташувати насос 2, направляючий апарат і турбіну 4 в одному обертальному кожусі, і назвав цю гідродинамічну передачу гідротрансформатором. При цьому максимальний ККД гідротрансфор­матора досягає 0,9...0,92.

Якщо в гідродинамічній передачі вимкнути направляючий апарат, то утворюється гідромуфта, максимальний ККД якої дорівнює 0,97...0,98, а крутильний момент на її вторинному валу дорівнює крутильному моменту на первинному.

Основна перевага гідродинамічних передач - це безступінчаста й автоматична зміна частоти обертання ведучого вала залежно від навантаження на веденому валу.

Інші переваги гідродинамічних передач полягають у швидко­хідності і плавності роботи (плавне зрушення з місця і плавний розгін), відсутності тертьових пар (практично відсутній знос в основних деталях), безшумності передачі, відсутності крутильних коливань, можливості здійснення дистанційного й автоматичного керування, експлуатаційної надійності.

У цілому застосування гідродинамічних передач робить зручним керування машинами і підвищує економічність останніх.

Гідродинамічні передачі в машинобудівній практиці застосо­вуються:

• для регулювання швидкості обертання веденого вала при збереженні постійної швидкості обертання ведучого вала;

• для розгону великих махових мас (наприклад, підключення і відключення стартера при запуску газових турбін);

• для відключення пристроїв і апаратів розгону на автомобілях, тракторах і тепловозах;

• для складання потужностей і реверса.