Гидротрансформатор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 29 А 1 1)5 Г 16 Н 41/24 ПИС НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ марин, П,А.Г рные и гидромехаесных гусеничных ение, 1966, с. 361(54) ГИДРОТРАН(57) Изобретенв трансмиссияизобретения -упрощение ко МАТОРт быть использовано одных машин Цсль ние эффективности и и. Основные геом .тие може х са мох повыше нструкци о а и, создаваемыи насос г, 1), пройдя турбинно к колесу 3 реактораГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Петров А.В, Планенические передачи комашин. - М.: Машиност363, рис, 230,Изобретение относится к гидродинамическим передачам и может быть использовано в трансмиссиях самоходных мап.ин.Цель изобретения - повышение эффек.тивности и упрощение конструкции,На фиг. 1 представлена рабочая полостьгидротрансформатора; на фиг. 2 и 3 - обтекание лопастей колеса реактора известногои предлагаемого гидротрансформаторовпри передаточном отношении, равном нулю(на стоповом режиме); на фиг. 4 - сравнительные экспериментальные характеристикиизвестного и предлагаемого гидротрансформаторов.Гидротрансформатор содержит насосное колесо 1, турбинное колесо 2 и колесо 3реактора.Гидротрансформатор работает следующим образом,Поток жидкостным колесом 1 (фи еколесо 2, подходит с рические параметры рабочей полости гидротрансформатора определяются из следующих соотношений: Ос,/О = 0,416; А/О = =0,330 (1/Оа = 0,180 В/Оа = 0,0536; Ь/Оа = =0,867, где Оа - активный диаметр гидро- трансформатора; О - внутренний диаметр рабочей полости; А .-ширина рабочей полости по наружному тору; а - ширина рабочей полости по внутреннему тору; В - ширина межлопастного канала на выходе из насосного колеса и входе в турби,"пос колесо; Ь - ширина ме опастно .: Канала в колесе реактора, На колесе реактора создается об 1 екани;., о н а с т,: и с,. г р и ц а 1 . л ь н ы м откло; ение.м потока в д,1- . -,:, ереда точнь;х от о сний о = 0 до = 0 4-0,5 направлением, зависящим от Гереддточго отношения идротрансфооматора, Н стоп-режиме, когда турбинное колесо неподвижно, это направление совпадает с углом установки лопастей на выходе из турбинного колеса (примерно 25 - 30" при отсчете углов между относительной скоростью и отрицательным направлением окружной скорости). На фиг. 2 показано, чтс в этсл 4 случае при достаточно удлиненных лопастях реактора. что имеет месчри обычно выбираемых углах установки лопастей реактора на выходе в пределах 145-155 (кон. ,.ые значения углов, показанные на фиг, 2 и 3, соответству от реальным испытанным образцам колес турбины и реактороо),и относительно небольшом размере мех,:ду лопастями на выходе, что также является следствием указанного угла установки лопе".гей, возникающая вихревая зона над выпуклой поверхностью лопасти, очерченная пунктирной линией, локализуется внут.ри межлопастного канала. Угол схода потока с лопасти реактора в этом случае практически совпадает с углом установки лопастей (фиг, 2). При уменьшении угла установки лопастей на выходе (фиг. 3) до 130 - 135 лопасть реактора, оставаясь в пределах меридиональной проекции (размер 1), становится короче, размери вместе с ним степень раскрытия межлопастных каналов при том же угле лопастей увеличивается. При том же подводимом к колесу реактора потоке под углом 25 - 30 вихревая зона над выпуклой поверхностью лопасти теперь простирается до выходной кромки лопасти, угол схода потока с колеса реактора теперь не совпадает с углом установки лопасти, поскольку спинка лопасти оказалась перепрофилирована вихревым слоем. Появилось отрицагельноа отклонение потока (- Л, а угол схода потока не изменился по сравнению с показанным на фиг. 2,Таким образом, показатели нагрузочной характеристики (энергоемкость) гидро- трансформатора с реакторами на фиг. 2 и 3 должны совпадать на рассматриваемом режиме трогания, Приведенные на фиг, 4 экспериментальные характеристики это практически подтверждают. При этом пунктиром изображена характеристика базового (известного) гидротрансформатора, а сплошными линиями - предлагаемого гидротрансформатора, которые отличаются друг от друга только колесами реактора, Колеса реактора базового и предлагаемого гидротрансформаторов, имея одну и ту же меридиональную проекцию (размер , фиг.2 и 3), а также одинаковые входные участки по углам установки и толщинам профилей, отличались лишь углами установок лопастей на выходе, Сравнение характеристик показывает, что при практическом совпадении значений коэффициентов трансформации К и коэффициента полезного действияв диапазоне передаточных отношений от режима трогания ( = О) до режима гидромуфты ( = 0,9) имеет место существенное (в 1,26 раза) повышение величин Л у 10 (которые4и характеризуют энергоемкость гидротрансформатора) в диапазоне передаточных отношений от= 0,5 до= 0,9, тогда как на стоповом режиме ( = О) это превышение составляет всего 1,05, что является следствием описанного выше механизма обтекания лопастей реактора. Из сравнения характеристик видно также, что "подрезка" энергоемкости к стоп-режиму (графики Л у 10 ) начинается на передаточных отно 4шениях=. 0.4-0,5, когда углы при входе нэ лопасти реактора АУ(фиг, 2 и 3) становят 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ся достаточными для генерации вихревого слоя на спинке лопасти и появления отрицательного отклонения потока. На передаточных отношениях примерно от= 0,5 до= 0,7 обтекание лопастей реактора происходит с уменьшающимся до нуля углом атаки и на этих режимах интенсивных вихревых зон в межлопастных каналах не образуется и направление потока на выходе практически совпадает с углами установки лопастей. Сходная картина течений в сравниваемых колесах реактора имеет место и на передаточных отношениях= 0,7-1,0,Рассматривая внешнюю характеристику предлагаемого гидротрансформатора (фиг. 4,сплошные линии), следует отметить, что ее наиболее существенным отличием от базовых (известных) характеристик является непрозрачность нагрузочной характеристики т.е. горизонтальность графика Л 1 у 10 ) на участке передаточных отношений= 0-0,4 при высокой прозрачности(наклоне) ее на участке= 0,4 - 0,9, что позволяет существенно повысить используемый КПД гидротрансформатора на сходственных частотах вращения двигателя без ухудшения режима совместной работы двигателя и гидротрансформатора при трогании самоходной машины с места,Оптимальность геометрии лопастей колеса реактооа, на котором реализуется отрицательное отклонение потока, была установлена серией экспериментов с неизменными насосным и тербинным колесами при изменении геометрии лопастей колеса реактора, общим у которых была входная часть лопастей, а различие заключалось в изменении углов установки лопастей на выходе,При этом для заданной рабочей полости должна была быть найдена такая степень "раскрытия" межлопастных каналов на выходе из колеса реактора, при которой при передаточном отношении= 0,4 - 0,5 возникает и далее автоматически поддерживается обтекание лопастей реактора с отрицательным, возрастающим к столовому режиму, отклонением потока,В результате экспериментов были установлены оптимальные геометрические параметры рабочей полости гидротрансформатора,Так, основные геометрические параметры рабочей полости определяются из следующих соотношений:-= 0,416; - = 0,330; - = 0,180,Оа Оа Оэ-0,536; - = 0,0867,В ЬОа Оагде Оа - активный диаметр гидротрансформатора;О - внутренний диаметр рабочей полости;А - ширина рабочей полости по наружному тору;а - ширина рабочей полости по внутреннему тору; 10В - ширина межлопастного канала нд выходе из насосного колеса и входе в турбинное колесо;Ь - ширина межлопастного канала в колесе реактора. 15При этом наружный тор описан четырьмя сопряженными радиусами, равными 0,182 Оа, 0,135 Оа (двэ радиуса) и 0,197 Оа, а внутренний тор радиусами 0,111 О,;0,0705 Оа (два радиуса) и 0,110 О Размер 20 от оси симметрии рабочей полости до входной кромки насосного колеса по внутреннему тору равен 0,0632 Оа, по наружному тору 0,113 Оа, соответствующие радиусы равны 0,314 Оа и 0,244 Оа, а размер до выходнои 25 кромки насосного колеса от оси симметрии рабочей полости равен 0,0038 Оа Размер от оси симметрии рабочей полости до ы одной кромки турбинного колеса по зу,. нему тору равен 0,0632 Оа, о нау плу 30 тору 0,113 Оа, соотвествуюне р,диуг, равны 0 314 Оа и 0,244 Оа, э ра .ч:р,о пх.)дной кромки турбинного колесот оси сим метрии рабочей полости равен 0 0038 Оа.Размеры от оси симметрии рабочей поло 35 сти до входной и выходной крома; колеса реактора по внутреннему тору рды 0,0538 Оа, а по наружному тору 0,080 О;, э соответствующие радиусы 0,309 Оа и 0,225 Оа, Лопасть турбинного колеса ил; .1 40 закругленную входную и заостренную выходную кромки, угол установки логасти по вогнутой линии профилей нд входе равен 130, нэ выходе 28 на внутреннем торе и 130 и 32 на наружном торе при числе ло пэток 22 и аибольшем утслщении профилей лопастей, расположенном в месте перехода через угол 90", равном на внут реннем горе 0,0320 Оа, а на наружном торе 0,0347 Оа и радиусе закругления входной 50 кромки, равном 0,0042 Оа, Лопасть колеса реактора имеет закругленную входную и заостренную выходнуо кромки, угол установки лопасти по вогнутой линии профилей на входе равен 80, на выходе 135 на внутрен нем торе и 103 и 133 на наружном торе при числе лопастей 13 и наибольшем утол.щении профилей лопастей, равном на вну- реннем торе 0,309 Оа, на наружном торе 0,0411 Оа и радиусе закругления входной кромки, равном 0,0102 Оа. Наибольшее утолщение профилей лопасти колеса реактора расположено от входной кромки вдоль вогнутой линии профиля на расстоянии 0,0169 Оа на внутреннем торе и на расстоянии 0,0367 Оа на наружном торе. При виде вдоль оси вращения лопастных колес, принятой за вершины углов охвата, угол охвата входной кромки турбинного колеса, соединяющей начала вогнутых профилей лопасти, равен 2, а угол охвата выходной кромки равен 10"; угол охвата начало - конец вогнутого профиля на внутреннем торе равен 12, а на наружном торе 20, Угол охвата входной кромки лопасти колеса реактора, соединяющей начала вогнутых профилей лопасти, равен 50, а угол охвата выходной кромки равен 15; угол охвата начало - конец вогнутого профиля на внутреннем торе равен 13,50, а на наружном торе 23,5. Входные и выходные кромки лопастей турбинного колеса и колеса реактора выполнены прямолинейными.Формула изобретения Гидротрансформатор, соединяющий центробежное насосное колесо, центростремительное турбинное колесо и осевое колесо реактора, образуоцие симметричную отцссигельно вэртик льной срабочую полость с нэр,жны и ву.н.нним го,эми, между которьми рэзм. щень лопасти, причем лопасти насосного колеса имеют угол наклона на входе в колем 60-90 уго,"эклсд на выоде 0 140, а число лопастей нэ-.осного кс леса сос 1 авляет 26 30 о т л и ч э ю ш и и с я тем, что, с целью повышения эффективности и упрощения конструкции. основные геометрич.ские па. рдметры оэбочей полости определяются из следующих отношений- =- 0,416; - = 0,330; - = 0,180; Оа Оа Оа- = 0,0536; = 0,0867,В ЬОаОагде Оа - активный диаметр гидротрагформатордОо - внутрении диаметр рабочей полоси;А -ширина рабочей полости по наружному тору;а ширина рабочей полости по внутреннему тору;В - ширина межлопастного канала на выходе из насосного колеса и входе в турбинное колесо;Ь - ширина межлопэстного канала в колесе реактора.1622679 РГ 10 ф ОО аг 0 УСоставитель Я. БрацлавскийРедактор Е. Папп Техред М.Моргентал Коррек Бескид аказ 102 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101% ДаИ ги ог фЮО Оо а аг а 05 Оиг. 4