Гидродинамический трансформатор

 

Использование: в транспортных гидропередачах. Сущность изобретения: реактор реверсивно соеднинен с турбиной механической нерегулируемой связью. Реактор дополнительно реверсивно связан с турбиной гидростатическим вариатором. Вариатор содержит гидронасос и нерегулируемый гидромотор. Эта связь снабжена обгонной муфтой и имеет скольжение. Гидронасос имеет механизм автоматического изменения цикловой подачи. Подача при больших моментах реактора мала и постоянна по величине, при малых моментах - велика и переменна. Механическая нерегулируемая связь снабжена другой обгонной муфтой. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в различных устройствах, например, на транспортере.

Известны гидродинамические трансформаторы [1] Их недостаток узкий диапазон i высоких КПД (i передаточное отношение [1] ).

В качестве прототипа выбран гидродинамический трансформатор, состоящий из лопастных колес: насоса, турбины и реактора, реверсивно связанного с турбиной с помощью гидростатического вариатора с нерегулируемым гидромотором и регулируемым гидронасосом с изменяемой цикловой подачей [2] Однако указанный вариатор в конструкции [2] передает наибольший момент реактора, следовательно ненадежен и имеет низкий КПД, так как не саморегулируем, что сужает зону i высоких КПД [2] Все это ухудшает надежность и экономичность гидродинамических трансформаторов.

Технической задачей изобретения является повышение надежности и экономичности.

Указанная задача достигается тем, что упомянутая связь снабжена обгонной муфтой и имеет скольжение; турбина дополнительно соединена с реактором механической нерегулируемой реверсивной связью через вторую обгонную муфту, а гидронасос имеет механизм автоматического изменения цикловой подачи и таким образом, что при большом моменте реактора цикловая подача мала и по величине постоянна, а при малых моментах велика и имеет переменное значение.

На фиг. 1 показана общая схема предлагаемого трансформатора; на фиг. 2 конструкция гидронасоса гидростатического вариатора; на фиг. 3 зависимость КПД ( η ) последнего от передаточного отношения трансформатора (i) при различных оборотах (n) насосного колеса.

Трансформатор состоит из насоса 1, турбины 2, реактора 3, механической реверсивной связи 4 и ее обгонной муфты 5, а также из параллельного ей гидростатического вариатора, включающего аксиально поршневой гидронасос 6 и нерегулируемый гидромотор 7, который может быть выполнен в виде лопастной гидромашины. Гидромотор 7 соединен с турбиной 2 через обгонную муфту 8.

На фиг. 2 показана конструкция гидронасоса 6, включающая вал-ротор 9, поршни 10 подвижно сбазированные в роторе 9 и гидравлически соединенные с коммутационным устройством 11 с одной стороны, а с другой с наклонной шайбой 12 посредством тяг, соединенных с звеньями 10 и 12 с помощью сферических шарниров. В свою очередь, шайба 12 шарнирно связана с корпусом гидронасоса 6 и через тягу 13 соединена с пружинной растяжкой 14 и с неподвижным упором 15.

Кроме того, гидронасос 6 соединен с гидромотором 7 с помощью нагнетательного трубопровода 16 и всасывающего трубопровода 17, гидравлически соединенного с подкачивающим устройством, не показанным на фиг. 1, 2.

Конструкция (фиг. 1, 2) работает следующим образом.

При передаче большого момента по кривой КПД ( η ) от i на отрезке "о-а" (фиг. 3) соответствующими радиальными, осевыми и тангенциальными силами нагружены все перечисленные звенья 1-17.

При передаче же малого момента по кривой КПД ( η ) на отрезке в-в разорван контакт звена 13 с упором 15, так как усилие пружины 14 становится больше, чем соответствующие усилия поршня 10, давящего на шайбу 12, пропорционального моменту ротора 9.

В результате увеличивается угол ϕ шайбы 12 и соответственно цикловая подача насоса 6, что ведет к торможению ротора 9 и к расклиниванию муфты 5, которая вместе с муфтой 8 заклинена на фазе большого момента.

Муфта 8 расклинивается в точке "в" кривой η (фиг. 3), когда реактор 3 имеет свободное противовращение в потоке, переходящее либо в подобное вращение, либо в стопор с помощью неподвижной связи, снабженной обгонной муфтой (не показана).

Передаточное отношение гидростатической связи на фазе большого момента примерно равно передаточному отношению механической реверсивной связи 4 и разнится лишь на величину скольжения, полученного, например, при открытии предохранительного клапана, встроенного в трубопровод 16 (не показан).

Этот клапан ограничивает момент насоса 6 до уровня момента реактора 3 в точке "а", который на порядок меньше момента реактора 3 в точке "о".

Угловая скорость реактора 3 ω₃ показана на фиг. 3, где на фазе большого момента реактор 3 разгоняется до ω₃ в точке "а", а на фазе малого момента плавно и автоматично тормозится. Это сопровождается уменьшением модуля ω₃ до величины последнего в точке "а".

На отрезках кривых η от i и ω₃ от i, обозначенных соответственно точками "в с" и "в с" реактор 3 имеет свободное противовращение в потоке и т. д.

В итоге общий КПД параллельного соединения указанных реверсивных связей фазы большого момента η_р= что намного больше, чем η_гс без скольжения (2); M_o момент реактора 3 в точке "0"; M_а то же, но в точке "а"; η₄ КПД связи 4; η_гс КПД гидростатической связи.

Все это повышает надежность и компактность гидростатической связи, а также экономичность конструкции (фиг. 1, 2), чем и достигается цель заявителя.

Формула изобретения

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР, включающий насосное колесо, турбину и реактор, при этом реактор реверсивно связан с турбиной, отличающийся, тем, что реверсивная связь выполнена многопоточной, состоящей по меньшей мере из двух потоков, один из которых выполнен в виде зубчатой нерегулируемой связи, снабженной обгонной муфтой, а другой - виде вариатора, снабженного другой обгонной муфтой, при этом передаваемый момент ограничен по величине посредством скольжения, а передачное отношение i₁ вариатора автоматически убывает с уменьшением передаваемого момента последнего, причем величины наименьшего и наибольшего i₁, характеризующего заклиниваение и расклинивание обгонных муфт соответственно, вариаторной и нерегулируемой связей реактора, подобраны исходя из ширины диапазона i трансформатора D_i при приемлемом среднем КПД данного диапазона η_ср так, что произведение D_i·η_ср оказывается наибольшим, где i = ω_т/ω_н, i₁=ω_p/ω_н, ω_p - угловая скорость реактора, ω_н - угловая скорость насоса, ω_т - угловая скорость турбины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3