CC BY
10
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 263 1975
К РАСЧЕТУ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ ГИДРОМУФТ ПРИ ЧИСЛАХ РЕЙНОЛЬДСА РАВНЫХ ИЛИ МЕНЬШИХ ЕГО КРИТИЧЕСКОГО
ЗНАЧЕНИЯ
А. В. МУРИН
(Представлена научным семинаром кафедры прикладной механики)
Часто одну и ту же гидромуфту, для которой получены механические характеристики при какой-то определенной скорости вращения насосного колеса, приходится использовать при иных скоростях ее ведущего звена. Для однополостных гидромуфт с симметричным профилем рабочей полости известна методика получения механических характеристик в таком случае [1, 2]. Расчеты механических характеристик для других номинальных скоростей насосного колеса гидромуфты по имеющейся характеристике возможны лишь для динамически подобных режимов циркуляционного потока [3]. Расчеты на основании закона подобия применяются и для предохранительных гидромуфт с несимметричными профилями рабочих колес [4, 5]. Такие муфты, как известно, работают при частичных заполнениях их рабочей полости.
Для обеспечения подобных режимов в геометрически подобных гидромуфтах, работающих при частичных заполнениях и с различными числами оборотов насосного колеса, следует соблюдать равенство скольжений, относительных заполнений и чисел Рейнольдса [6]). Однако при неизменном активном диаметре и использовании одной и той же рабочей жидкости для геометрически одинаковых гидромуфт, работающих при различных скоростях насосного колеса, можно обеспечить лишь кинематическое подобие [3]. При больших Ие, превышающих его критическое значение, обеспечиваются автомодельные режимы, и изменениями. этого числа можно пренебречь [3, 6]. Для маломощных гидромуфт (Ы 5 кет) при использовании обычно применяемых в качестве рабочей жидкости масел величины Ие или 'близки, или даже меньше его критического значения. Для гидродинамических передач рекомендуется подсчитывать число Рейнольдса по зависимости [3, 7, 8] "
о п °2 Ие --,
о
где
п — угловая скорость;
О — активный диаметр гидропередачи;
V — кинематический коэффициент вязкости. Автомодельность режимов для однополостных гидромуфт с симметричными профилями рабочих колес обеспечивается при значениях критерия Рейнольдса, подсчитанного по этой зависимости при размерности
скорости рад/сек, равных > 106 [9, 10]. Причем указанное значение
/?е необходимо для обеспечения подобных режимов нри / = — близ-
пх
ких к единице; при больших скольжениях необходимы меньшие значения этого числа [10].
Для экспериментальной проверки пригодности упомянутой методики расчета механических характеристик при иных скоростях насосного колеса применительно к маломощным предохранительным гидромуфтам с несимметричным профилем рабочей полости и дополнительным объемом со стороны ведущего звена была использована муфта названного типа с активным диаметром 280 мм [11]. Рабочей жидкостью служило масло индустриальное 12 (ГОСТ 1707-51). Были получены механические характеристики этой муфты при практически постоянной скорости насосного колеса, равной соответственно 1440, 950,
5
Мпс 04
М»1
Мп*
04
02
Заполнение $-60%
ара --
Запоя не пае $*65%
ч
Мпс Мп„
б 04
02
сь
04
0.2 04 0 6 заполнение
о. г о* об оё
02
!Л
» ям» <
I"1
Т: Ч± гч 41] ? """
1
02
О ь
06
он
Рис. 1. Относительные величины моментов (отнесенные к их значениям при скорости насосного колеса, равной 1440 об ¡мин), передаваемых предохранительной гидромуфтой, полученные на основании закона подобия (прямые 1, 2) и экспериментально (кривые 3, 4), 1 и 3— ягпост = = 950 об/мин; 2 и 4 —пгпост== 725 об ¡мин
725 об/мин и различных заполнениях. Число Рейнольдса при температуре рабочей жидкости 50—70° С и этих скоростях составляло соответственно около 1,2 X Ю6, 0,8 X Ю6, 0,6 X Ю6. На рис. 1 приведены относительные значения моментов при таких скоростях (по отношению к их значениям при п\ = 1440 об/мин), полученные расчетным путем (прямые 1 и 2) и на основании экспериментальных данных (кривые 3 и 4).
7. Заказ 5504.
97
Как видно из приведенных графических зависимостей, только при малых заполнениях (¿/ = 60%) значения относительных моментов, полученные расчетом и на основании экспериментальных данных, достаточно хорошо совпадают, что, очевидно, свидетельствует об автомодельное™ режимов при указанных числах Рейнольдса.
Следует иметь в виду, что пересчет механической характеристики на другие скорости насосного колеса по закону подобия не вполне точен даже для однополостных гидромуфт с симметричными профилями рабочих колес [1]. В связи с этим при скоростях насосного колеса, отличающихся на 30—40% от скорости, при которой получена используемая для пересчета характеристика, для уточнения расчетов А. П. Кудрявцевым [1] рекомендуется вводить поправку с помощью полученной им зависимости. С аналогичной целью предлагаются зависимости и другими авторами [7].
Таким образом, метод построения механических характеристик предохранительных гидромуфт названного выше типа при различных п\ на основании закона подобия по известной характеристике, полученной при Re > ReKp, дает удовлетворительное совпадение с экспериментом только при заполнении q = 60% (Re == (0,8—0,6) X Ю6) и на рабочих участках при больших заполнениях. На остальной части характеристик при q > 65% этот метод дает значительные погрешности (до 100%).
ЛИТЕРАТУРА
1. А. П. Кудрявцев. Проектирование, постройка и испытание гидравлических турбопередач. Машгиз, 1947.
2. А. Е. Максимов. Гидроэлектропривод рудничных подъемных машин. Уг-летехиздат, 1951.
3. В. Н. Прокофьев. Автомобильные гидропередачи. Машгиз, 1948.
4. W. Rogner. Entwicklung und experimentelle Untersuchung von Strömungskupplungen. «Maschinenbautechnik», 1961, Jg. 10, H. 12.
5. Б. А. Гаврил енко, JI. И. Рымаренко. Исследование работы предохранительных гидромуфт на прозрачных моделях. «Вестник машиностроения», 1967, № 2.
6. Б. А. Г а в р и л е н к о, В. А. Минин. Гидродинамические муфты. Оборонгиз, 1959.
7. К. Р ante 11. Aufwertungsformeln für Turbomaschinen. «ZVDI», 1953, Bd. 95, № 4.
8. F. Kugel. Strömungskupplungen zum Antrieb Kraftfahrzeugen. «ATZ», 1951, Ig. 53, № 3.
9. С. H. Козлов. Влияние элементов лопастной системы гидродинамической муфты на ее характеристики. Труды ВИГМ, XXXI, 1962.
10. О. В. Яременко. Исследование гидродинамических муфт с наклонными лопатками. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М., 1964.
М. А. В. М у р и н. Некоторые результаты экспериментального исследования двух-двигательного подвесного конвейера с гидромуфтами. Известия ТПИ, т. 158, 1968.
