16.10. Динамические гидродвигатели (гидротурбины)

В динамическом гидродвигателе силовое взаимодействие между рабочим органом и жидкостью, так же как и в динамическом насосе, происходит в проточной части, постоянно сообщенной с входом и выходом. В технике нашли широкое применение лопастные гидродвигатели – гидравлические турбины (гидротурбины).

Гидравлическая турбина – это гидромашина, обратная лопастному насосу, которая служит для преобразования механической энергии потока жидкости в механическую энергию на валу. Гидравлическая турбина по конструкции принципиально не отличается от лопастного насоса, но направление движения жидкости через турбину противоположно направлению ее движения через насос. Например, если к выходному патрубку лопастного насоса подвести поток жидкости под напором, то жидкость будет вытекать через входной патрубок, а вал насоса – вращаться. Следовательно, насос будет работать в режиме гидродвигателя. Таким образом, эти гидромашины являются обратимыми.

Из известных лопастных турбин на практике наибольшее применение получили осевые, радиально-осевые и диагональные гидротурбины.

У осевых гидравлических турбин поток жидкости перед контактом с лопатками рабочего колеса движется параллельно оси вращения турбины (при этом не следует учитывать возможную закрутку этого потока). Гидротурбины данного типа могут быть с жестко закрепленными лопатками или с поворотными лопатками. Первые называются пропеллерными, вторые – поворотно-лопастными.

У радиально-осевых турбин поток жидкости перед контактом с лопатками движется перпендикулярно оси вращения (имеет радиальное направление), а выходит из турбины параллельно оси. Они выполняются обычно с жестко закрепленными лопатками.

диагональные гидравлические турбины занимают промежуточное положение между первыми двумя типами турбин. Их лопасти устанавливаются под углом 45…60° к оси вращения, а жидкость перед контактом с ними движется под углом к оси вращения турбины.

Гидравлические турбины получили широкое применение на гидроэлектростанциях, а также при бурении скважин. Кроме того, гидравлические турбины являются составной частью гидродинамических передач.

Лекция №3 ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

17.1. Общие сведения о гидродинамических передачах

В подразд. 11.1 было отмечено, что гидропередача – это устройство для передачи механической энергии посредством потока жидкости. В состав гидропередачи входят насос, гидравлический двигатель и соединительные трубопроводы с рабочей жидкостью. Гидропередачи, использующие динамические гидромашины, называются гидродинамическими.

В гидродинамических передачах применяют лопастные насосы и в качестве гидравлического двигателя – лопастную турбину. Указанные машины предельно сближают и располагают соосно в общем корпусе, а так как они имеют общий корпус, то в дальнейшем насос будем называть насосным колесом, а турбину – турбинным колесом. В такой конструкции отсутствуют трубопроводы, поэтому жидкость из насосного колеса сразу попадает на турбинное колесо, а из турбинного – вновь на насосное колесо.

Гидродинамические передачи, применяемые в машиностроении, подразделяют на гидравлические муфты (гидромуфты) и гидравлические трансформаторы (гидротрансформаторы).

Гидравлические муфты, состоящие из насосного и турбинного колес, служат для передачи энергии без изменения вращающего момента, т.е. вращающие моменты на входном и выходном валах гидромуфты практически одинаковы.

Гидравлические транс форматоры, кроме насосного и турбинного колес, имеют хотя бы одно дополнительное колесо. Оно на большинстве режимов работы неподвижно, т.е. является неактивным (реактивным), поэтому его принято называть реактором. Включение в состав гидротрансформатора реактора позволяет ему изменять (трансформировать) передаваемый вращающий момент. Таким образом, вращающие моменты на входном и выходном валах гидротрансформатора на большинстве режимов работы различны.

На современных транспортных и самоходных машинах получили широкое применение комплексные гидротрансформаторы. Комплексным называют гидротрансформатор, который в широком диапазоне изменения своих передаточных отношений работает как гидротрансформатор, а при больших значениях передаточных отношений работает как гидромуфта. Это позволяет существенно повысить его коэффициент полезного действия.