Гидравлические передачи мощности локомотивов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Локомотивы»

Курсовая работа на тему:

по дисциплине «Локомотивы»

на тему:

«Гидравлические передачи мощности локомотивов»

Вариант 36

Задание выполнил студент

2 курса 701 группы

КуликовА.В

Задание проверил:

Петухов С.А

Самара 2012



Введение

В данной курсовой работе мы рассмотрим принцип работы, и устройство гидравлической передачи мощности локомотивов, а также сравним её с механической передачей и выясним все плюсы и минусы работы этих предач. Так же в курсовой работе будут рассмотрены еще две темы: датчики скорости с блок - клапаном, карданные валы гидравлических предач а также их связь с ней.



Задание на выполнение курсовой работы

1.Конструкция и принцип работы гидроаппаратов

2.Конструкция и принцип работы основных узлов и систем гидропередач, их параметры.

1) В чем заключается преимущество гидромеханической передачи по сравнению с гидродинамической передачей.

2) Кинематические схемы карданных передач тепловозов с двухосными тележками и двумя силовыми установками.

3) Эластичные муфты.

3.Определение основных размеров колес гидротрансформатора.

Таблица 1.

Параметры	Числовые значения
Ne	600
n	12,5
i	0,7

N_e- мощность двигателя, кВт;

n - частота вращения ротора двигателя, с^-1;

i - передаточное число гидротрансформатора, i = n_н / n_т.

Следующие исходные данные во всех вариантах задания одинаковы:

з_н = 0,9 - КПД насосного колеса;

г = 800 кг/м³ - удельный вес жидкости;

R_2T / R_1Т=1,2 - отношение радиуса на выходе из турбины к радиусу на входе в турбину

Подпись студента____________

Подпись преподавателя_______



Содержание

1.Введение

2.Задание на выполнение курсовой работы

3.Конструкция и принцип работы гидроаппаратов

4.Конструкция и принцип работы основных узлов и систем гидропередач, их параметры

1) В чем заключается преимущество гидромеханической передачи по сравнению с гидродинамической передачей

2) Кинематические схемы карданных передач тепловозов с двухосными тележками и двумя силовыми установками

3) Эластичные муфты

5.Определение основных размеров колес гидротрансформатора

6.Заключение

7.Библиографический список



1.Конструкция и принцип работы гидроаппаратов

гидроаппарат карданный передача тепловоз

Гидроаппаратами называются устройства, предназначенные для изменения или поддержания заданных параметров потока рабочей жидкости (давления, расхода, направления движения). По характеру выполнения своих функций все гидроаппараты делятся на регулирующие и направляющие. Являются важными элементами современных гидравлических систем.

Регулирующий -- это гидроаппарат, в котором изменение соответствующего параметра потока рабочей жидкости происходит путем частичного открытия или перекрытия проходного сечения в нем.

Направляющий -- это гидроаппарат, который изменяет направление потока рабочей жидкости путем полного открытия или полного перекрытия проходного сечения в нем.

Под проходным сечением гидроаппарата понимается сечение потока, площадь которого определяет расход рабочей жидкости, проходящей через гидроаппарат.

Основным элементом гидроаппаратов является запорно-регулирующий элемент -- деталь (или группа деталей), при перемещении которой частично или полностью перекрывается проходное сечение гидроаппарата. По конструкции запорно-регулирующего элемента гидроаппараты делятся на:

золотниковые, в который запорно-регулирующим элементом является цилиндрический (рис. 1, а) или плоский (рис. 1, б) золотник; крановые, в которых запорно-регулирующим элементом является плоский (рис. 1, в), цилиндрический (рис. 1, г), конический (рис. 1, д) или сферический (рис. 1, е) кран;

клапанные, в которых запорно-регулирующим элементом является шариковый (рис. 1, ж), конусный (рис. 1, з), игольчатый (рис. 1, и) или плоский (рис. 1, к) клапан.



Гидроаппараты бывают регулируемые и настраиваемые.

Регулируемый -- это гидроаппарат, характеристики которого (проходное сечение, поджатие пружины и др.) могут быть изменены по сигналу извне во время работы гидросистемы.

Настраиваемый -- это гидроаппарат, характеристики которого могут быть изменены только в условиях неработающей гидросистемы. Для этого, как правило, требуется разборка гидроаппарата.

Гидромуфта.Рабочие колеса имеют лопатки, чаще всего прямые радиальные.

Гидромуфта является сочетанием в одной машине колеса центробежного насоса, колеса реактивной турбины и охватывающего ее вращающегося кожуха. Первое соединено с ведущим валом, второе - с ведомым. Колесо насоса, вращаясь от двигателя, передает работу последнего жидкости, заполняющей гидромуфту, сообщая ей запас скоростной энергии и энергии давления. Жидкость с этим запасом энергии поступает на лопатки турбины, преобразуя ее в механическую работу на ведомом валу и заставляя последний вращаться. Выйдя из турбины, жидкость вновь попадает в насос, и в гидромуфте устанавливается замкнутая циркуляция жидкости по пути насос - турбина - насос и т. д. Отсюда следует, что связующим звеном в гидромуфте между ведущим и ведомым валами является жидкость!

Такая передача энергии происходит с определенными потерями, внешне выражающимися в том, что ведомый вал несколько отстает от ведущего, как говорят, проскальзывает.Через гидромуфту передается энергия от двигателя на ведомый вал, следовательно, гидромуфта служит для передачи мощности от двигателя к приводимому механизму, так как энергия, отнесенная к единице времени, есть мощность.

Отметим ряд основных свойств гидромуфт.

1. Независимое вращение ведомого вала от ведущего. Ведомый вал может быть неподвижным при вращении ведущего или иметь какие-то промежуточные значения угловой скорости, в пределе доведенной до максимума. Однако эта предельная скорость никогда не может достигнуть величины скорости ведущего вала и должна быть меньше ее на 2-3%.

2. Плавноетрогание с места и плавный разгон.

3. Отсутствие трущихся пар и вследствие этого отсутствие практического износа у основных деталей гидромуфты.

4. Ограничение крутильных колебаний.

5. Бесшумность передачи.

6. Высокий к. п. д., доходящий в расчетной точке до 0,96-0,98.

7. Эксплуатационная надежность.

Эти основные свойства гидромуфт, определяя область их назначения, позволяют во многих случаях просто решить задачу о преооразовании характеристики двигателя, сообразуясь с условиями работы приводимой машины, а также и с характеристикой последней.

Установка гидромуфт, как правило, делает более удобным управление машинами и повышает экономичность и надежность системы.

Гидротрансформатор.В отличие от гидромуфты гидротрансформатор имеет промежуточное -- реакторное -- колесо, изменяющее направление и силу потока масла на турбинном колесе. Регулировка передаваемого крутящего момента в гидромуфте осуществляется изменением количества рабочей жидкости (масла) на лопатках насосного и турбинного колеса. Для повышения КПД гидропередачи используются самоблокирующиеся обгонные муфты, пакеты фрикционов, на определенных режимах замыкающие элементы передачи. Гидравлическая передача легче электрической, не требует расхода цветных металлов. Однако гидропередача -- прецизионно точный агрегат, требующий высокой квалификации и технической культуры обслуживающего персонала, а так же высокого качества масла; ввиду несоблюдения указанных «условностей» и недоведенности конструкций эксплуатация тепловозов ТГ в СССР не была успешной. Состоит из насосного колеса, статора (реактора), турбинного колеса и механизма блокировки. Все детали собраны в общем корпусе, расположенном на маховике двигателя автомобиля. Гидротрансформатор наполнен маслом, которое активно перемешивается при его работе.Насосное колесо жёстко связано с корпусом гидротрансформатора, при вращении вала двигателя оно создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора (реактора) и турбину.

Конструктивным отличием гидротрансформатора от гидромуфты является наличие реактора. Статор (реактор) связан с насосным колесом через обгонную муфту. При значительной разнице оборотов насоса и турбины, статор (реактор) автоматически блокируется и передает на насосное колесо больший объём жидкости. Благодаря статору (реактору) происходит увеличение крутящего момента до трёх раз при старте с места.

Благодаря тому, что передача крутящего момента внутри гидротрансформатора происходит без жесткой кинематической связи, исключаются ударные нагрузки на трансмиссию и автомобиль приобретает большую плавность хода. Негативным эффектом гидротрансформатора является «проскальзывание» турбинного колеса по отношению к насосному -- это приводит к повышенному выделению тепла (в некоторых режимах гидротрансформатор может выделять больше тепла, чем сам двигатель) и увеличению расхода топлива.

Моменты вращения на насосном и турбинном колёсах в подавляющем большинстве режимов не равны друг другу, в отличие от гидромуфты, у которой моменты вращения всегда можно считать равными.

Для повышения топливной экономичности, в конструкцию современных гидротрансформаторов вводится механизм блокировки, позволяющий жёстко связать насос и турбину.



2.Конструкция и принцип работы основных узлов и систем гидропередач, их параметры

Гидропередачи должны обеспечивать: автоматическое переключение скоростей в зависимости от скорости движения тепловоза и угловой скорости вала дизеля; при переключении передач и работе дизеля по внешней характеристике снижение силы тяги не более чем на 40%; принудительную смазку вращающихся частей; нормальную и безаварийную эксплуатацию при температурах от -50 до +40 °С; время реверсирования передачи не более 2 с момента мгновенного уменьшения нагрузки двигателей при заторможенном тепловозе; отношение скорости движения на горизонтальном участке пути к скорости на руководящем подъеме, равное 5 для магистральных и 10-12 для маневровых тепловозов; широкую унификацию узлов и деталей.

Применяют гидропередачи следующей мощности: до 230, 230- 370, 550-880 и 1000-1470 "Вт. Для выбора и расчета гидропередачи проектируемого тепловоза исходными Данными являются номинальная мощность дизеля, коэффициент свободной мощности дизеля, номинальная угловая скорость сон коленчатого вала дизеля, минимальная угловая скорость вала дизеля, при которой допускается его работа по внешней характеристике, длительная и" и конструкционная скорости движения тепловоза, безразмерные характеристики гидро машин.

Выбор тягового оборудования гидро передачи заключается в определении ее кинематической схемы, основных- параметров и характеристик гидро машин. Кинематическую схему выбирают в зависимости от мощности и назначения тепловоза. Для автомотрис и промышленных локомотивов малой мощности можно применять гидромеханическую передачу, включающую гидромуфту или гидротрансформатор в сочетании с механической коробкой передач. Для тепловозов мощностью до 370 кВт целесообразно использовать один пусковой гидротрансформатор и две гидромуфты.

Диапазон регулирования скорости у такой передачи не превышает 4,5. Однако применение режимного устройства, переключаемого на стоянке, позволяет в 2 раза увеличить максимальную скорость движения тепловоза. Тепловозы средней мощности (550-880 кВт) в основном выполняют маневровую работу, но в некоторых случаях их используют для передвижения местных грузовых и пригородных пассажирских поездов. Тяговая характеристика таких тепловозов должна обладать большей универсальностью, и коэффициент регулирования скорости не должен быть меньше 6-7. Этим требованиям удовлетворяют передачи, состоящие из двух гидро трансформаторов и одной гидромуфты. Для магистральных тепловозов с дизелями мощностью 1400-2200 кВт значения длительной и конструкционной скорости выравниваются, поэтому требуемый диапазон регулирования скорости не превышает 3,5. Такой диапазон обеспечивается при гидропередаче с одним гидротрансформатором и двумя гидромуфтами. Однако использовать гидропередачу с диапазоном регулирования скоростей меньше 5 в этом случае нецелесообразно, так как уменьшается экономичность ее работы в зоне высоких скоростей при частичных нагрузках дизеля.

Окончательно кинематическую схему уточняют на основании сопоставления предельной и частичных тягово-экономических характеристик локомотива при различных вариантах кинематической схемы гидро передачи. К основным параметрам гидро машины относятся мощность, поглощаемая насосным колесом, угловая скорость сон входного вала и активный диаметр (наибольший диаметр по кругу циркуляции) При определении основных размеров гидро передач и других расчетах широко используют теорию подобия и приведенные характеристики гидро машин.

Приведенными характеристиками гидро трансформаторов и гидромуфт называются характеристики, соответствующие подобным гидро машинам и зависящие их размеров и угловых скоростей ведущего вала. В этом случае моменты насоса и турбины выражаются формулами. Мощность, поглощаемая насосным колесом гидро машины, пропорциональна кубу угловой скорости насосного колеса. При заданной величине целесообразно увеличивать.

Это приводит к уменьшению диаметра, а следовательно, размеров передачи и объема рабочей жидкости. Наибольшее значение со" ограничено прочностью колеса (предельной окружной скоростью) и затруднениями, возникающими при отводе тепла от рабочей жидкости при малых размерах гидро машин больших мощностей.

В современных конструкциях гидро трансформаторов угловая скорость насосных колес составляет не более 370 рад/с. Поскольку угловая скорость вала тепловозных дизелей не превышает 150-160 рад/с, то между валом дизеля и валом насосного колеса устанавливают повышающий редуктор. При использовании в передаче имеющихся гидро аппаратов передаточное число повышающего редуктора определяют из условия равенства моментов; подводимого от дизеля к насосному колесу и воспринимаемого гидро машиной т. е.

1) В чем заключается преимущество гидромеханической передачи по сравнению сравнениюс гидродинамической передачей

Гидродинамическая передача (турбопередача) -- устройство для передачи механической энергии посредством потока жидкости, в которое входят динамические гидромашины. В качестве динамическихгидромашин используются лопастные гидродвигатели и лопастные насосы. Последние не следует путать с пластинчатыми насосами.

В машиностроении наибольшее распространение получили два вида гидродинамических передач -- гидротрансформаторы и гидромуфты.

Гидромуфты служат для передачи вращающего момента без изменений.

Вращающие моменты на входном и выходном валах гидротрансформатора отличаются в большинстве режимов работы. Главное конструктивное отличие гидротрансформатора от гидромуфты -- наличие неактивного колеса (реактора), которое в большинстве случаев неподвижно.Гидродинамическая передача, механизм для бесступенчатого изменения передаваемого от двигателя крутящего момента или частоты вращения вала машины-орудия; рабочий процесс Гидродинамическая передача осуществляется за счёт работы лопастных насоса и турбины. Гидродинамическая передача была предложена в начале 20 в. в виде соосно расположенных центробежного насоса и турбины, сближенных т. о., что их колёса образуют горообразную полость, заполненную рабочей жидкостью -- маловязким маслом или водой. Побудителем движения жидкости является насос, колесо которого соединено с двигателем; энергия, полученная жидкостью от насоса, передаётся турбиной приводимой машине.

Гидродинамическая передача только с двумя колёсами -- насосным и турбинным (рис.), имеет равные на обоих валах крутящие моменты и называют гидродинамической муфтой (гидромуфтой). В номинальном режиме частота вращения турбинного вала гидромуфты на 1,5--4% меньше частоты вращения вала насоса; кпд гидромуфты составляет 95--98%.

Гидротрансформаторы имеют три лопаточных колеса (насосное, направляющего аппарата и турбинное) или более. Они бывают с одно- или многоступенчатой турбиной. В последнем случае удаётся расширить область изменения частоты вращения вторичного вала и получить большее увеличение крутящего момента на турбинном колесе по отношению к моменту на валу насоса в режиместрагивания, т. е. когда турбинный вал полностью остановлен (у трёхступенчатых турбин до 12:1). Гидродинамическая передача допускают регулирование крутящего момента за счёт изменения заполнения их рабочей полости. Этот способ широко применяется для регулирования гидромуфт. Чтобы уменьшить падение кпд в гидротрансформаторах, регулирование ведут поворотом лопастей рабочих колёс. В некоторых конструкциях гидротрансформаторов предусматривается отключение направляющего аппарата, что обращает механизм в гидромуфту -- это т. н. комплексная передача. Гидродинамическая передача строятся с передаточным отношением от 0,6 до 6 и кпд 0,86--0,92. Раздельная Гидродинамическая передача, т. е. отдельно расположенные насос и турбина, соединённые трубами, позволяет произвольно размещать турбину относительно двигателя, дробить мощность двигателя между несколькими потребителями и, наоборот, суммировать мощность нескольких двигателей для привода одной машины. Несмотря на то, что кпд раздельных Гидродинамическая передача составляет 65--70%, они находят всё большее применение в тех случаях, когда приводимая машина должна размещаться в месте, где невозможно или затруднено обслуживание: приводы буровых установок, насосы топливных систем летательных аппаратов, насосы химических установок и др.

Наибольшее применение Гидродинамическая передача, как автоматически действующие бесступенчатые передачи, нашли в трансмиссиях автомобилей, на тепловозах, в судовых силовых установках, приводах питательных насосов и дымососов ТЭЦ. Мощность приводимых через гидромуфты насосов ТЭЦ доходит до 25000 квт.

Гидромеханические трансмиссии

Гидромеханические трансмиссии имеют гидромеханическую коробку передач, в состав осуществления поворота.которой входят гидродинамический преобразователь момента (гидротрансформатор, комплексная гидропередача) и механический редуктор.

Преимущества этих трансмиссий состоят в автоматическом изменении крутящего момента в зависимости от внешних сопротивлений, возможности автоматизации переключения передач и облегчении управления, фильтрации крутильных колебаний и снижении пиковых нагрузок, действующих на агрегаты трансмиссии и двигатель, и в повышении вследствие этого надежности и долговечности поршневого двигателя и трансмиссии.

Основным недостатком этих трансмиссий является сравнительно низкий КПД из-за низкого КПД гидропередачи. При КПД гидропередачи не ниже 0,8 диапазон изменения момента не более трех, что вынуждает иметь механический редуктор на три-пять передач, считая передачу заднего хода. Необходимо иметь специальную систему охлаждения и подпитки гидроагрегата, что увеличивает габариты МТО. Без специальных автологов или фрикционов не обеспечиваются торможение двигателем и пуск его с буксира.

Гидромеханические трансмиссии получили широкое распространение в западном танкостроении -- М1 «Абрамс» (США), «Леопард-2» (ФРГ). В трансмиссиях этих танков использованы не только гидродинамические передачи в основном приводе, но и гидростатические (гидрообъемные) передачи в дополнительном приводе для осуществления поворота.

Основные неисправности коробки передач.

Подтекание маслаотказа в работе электромагнитов, заклинивания главного золотника, отказа в работе гидравлических клапанов.

2) Кинематические схемы карданных передач тепловозов с двухосными тележками и двумя силовыми установками

Тепловоз ТГМ3А оборудован для работы по системе двух единиц, это позволяет управлять двумя сцепленными тепловозами из одного пульта любой кабины и производить тяжелую моневровую и горочную работу .



Унифицированная гидропередача предназначена для предназначена для передачи крутящего момента от коленчатого вала дизеля через карданный вал и осевые редукторы на колесные пары тепловоза. Крутящий момент при этом автоматически преобразуется в зависемости от нагрузки и скорости движения . Гидропередача состоит из трех частей (по принципу работы) гидравлической, механической, системы автоматики.Гидравлическая часть предачи включает в себя два гидротрансформатора .

Насосные колеса гидроаппаратов получают вращение от приводного вала через повышающий редуктор. Дальнейшая их связь с механической частью осуществляется при помощи жидкости.



Рисунок 3.Кинематическая схема унифицированной гидропередачи

Кинематическая схема унифицированной гидропередачи состоит из силовой и вспомогательной цепей. Силовая кинематическая цепь содержит следующие узлы:

1. Приводной вал I с фланцем, шестерней Z₁ повышающей зубчатой пары и шестерней отбора мощности Z₂.

2. Главный вал II, состоящий из насосного и турбинных валов первой и второй ступеней. На насосном валу расположены ведомая шестерня Z₂ повышающей зубчатой пары и насосные колеса двух ГТР и ГМ. На турбинном валу первой ступени расположена шестерня Z₃ и турбинное колесо первого ГТР, на турбинном валу второй ступени -- турбинные колеса второго ГТР и ГМ, а также шестерня Z₅, передающая вращение со второй ступени главного вала на вторичный вал.

3. Вторичный вал III с шестернями Z₄ и Z₆ первой и второй ступеней. Постоянно вращающаяся при работе гидропередачи часть вторичного вала оканчивается подвижной шлицёвой муфтой. Эта муфта при переключении режима вводится в шлицевую часть ступицы одной из шестерен: маневрового режима Z₁₀ или поездного режима Z₁₃, включая их в работу.

4. Вал реверса IV с шестерней Z₇, через которую он получает вращение от шестерни Z₆ вторичного вала с тем же числом зубьев. При работающей гидропередаче вторичный вал и вал реверса вращаются одновременно с одинаковой частотой, но в разных направлениях. Вал реверса так же, как и вторичный вал, оканчивается шлицевой муфтой, через которую приводятся во вращение шестерни Z₉ или Z₁₂ соответственно маневрового или поездного режима.

5. Раздаточный вал V с шестернями Z₁₀ и Z₁₃ соответственно маневрового и поездного режимов и выходными фланцами для присоединения карданных валов.

Вспомогательная кинематическая цепь включает вал отбора мощности VI, который приводится шестерней Z₁₅, связанной с шестерней Z₁₄ приводного вала. Конец вала VI выходит из корпуса УГП для возможности подсоединения к нему вспомогательных агрегатов тепловоза. На валу отбора мощности расположена коническая шестерня Z₁₆, от которой через другую коническую шестерню Z₁₇ приводится во вращение вертикальный вал привода питательного насоса. К вспомогательной цепи относится также пара шестерен привода датчика скорости и шестерня Z₁₈ привода насоса системы смазки, находящаяся в зацеплении с шестерней Z₁₃ раздаточного вала.

Проследим как вращающий момент от вала дизеля передается на оси тепловоза. Приводной вал гидропередачи, соединенный с валом дизеля упругой муфтой, приводит во вращение через повышающую пару шестерен Z₁ и Z₂ насосные колеса на главном валу. При заполнении маслом одного из гидроаппаратов (в начале движения -- первого ГТР) приходят во вращение турбинное колесо этого гидроаппарата и соединенная с ним шестерня первой ступени Z₃, если заполнен первый ГТР, или Z₅, если заполнен второй ГТР или гидромуфта. Далее вращающий момент передается на вторичный вал через пару шестерен Z₃, Z₄ или Z₅, Z₆ и одновременно на вал реверса. Независимо от того, через какую пару шестерен передается вращающий момент, остальные шестерни и турбинные колеса также вращаются (вхолостую по обратной связи). При этом неизбежны механические потери, снижающие КПД гидропередачи. В зависимости от того, какая из шлицевых муфт -- вторичного вала или вала реверса -- входит в зацепление со ступицей режимных шестерен, выходной (раздаточный) вал получает то или иное направление вращения. Режим же движения определяется тем, с какой именно шестерней Z₉ или Z₁₂ соединена шлицевая муфта. Вторая шлицевая муфта остается при этом в нейтральном положении и вращается независимо от шестерен. От выходного вала вращающий момент через карданные валы передается на осевые редукторы тележек тепловоза

3)Эластичные муфты.

Предназначены главным образом для смягчения (амортизации) ударов, толчков и вибрации. Кроме того, допускают некоторую компенсацию смещений валов.

Главная особенность таких муфт - наличие металлического или неметаллического упругого элемента. Способность упругих муфт противостоять ударам и вибрации значительно повышает долговечность машин. Муфта с упругой торообразной оболочкой может, фактически, рассматриваться, как упругий шарнир Гука. Она способна компенсировать значительные неточности монтажа валов.

Л?гок монтаж, демонтаж и замена упругого элемента



3. Определение основных размеров колес гидротрансформатора

3.1 Расчет насосного колеса

Таблица 1.

Параметры	Числовые значения
Ne	600
n	12,5
i	0,7

N_e - мощность двигателя, кВт;

n - частота вращения ротора двигателя, с^-1;

i - передаточное число гидротрансформатора, i = n_н / n_т.

Следующие исходные данные во всех вариантах задания одинаковы:

з_н = 0,9 - КПД насосного колеса;

г = 800 кг/м³ - удельный вес жидкости;.

R_2T / R_1Т =1,2 - отношение радиуса на выходе из турбины к радиусу на входе в турбину

Мощность (в кВт) насосного колеса гидротрансформатора определяется уравнением

=800*0.075*88.6/102*0.9=57.9 кВт

где Q - расход жидкости через насосное колесо, м³/с;

Н_Н - действительный напор жидкости в насосном колесе, м;

г - удельный вес жидкости, кг/м³;

з_Н - КПД насосного колеса с учетом потерь в реакторе; з_Н ? 0,9.

Коэффициентом быстроходности колеса n_s называют частоту вращения эталонного колеса, геометрически подобного во всех элементах основному, с теми же гидравлическим и объемным коэффициентами полезного действия, но с напором Н=1м и расходом жидкости Q=0,075 м³/с. Коэффициент быстроходности определяют по формуле, содержащей основные параметры колеса

=3.65*12.5=0.43

С учетом вышеприведенных зависимостей определяют действительный напор жидкости (м) в насосном колесе:

==88.6м

Коэффициент быстроходности для гидротрансформаторов определяется из зависимости

=16.226*0.7²-28.379*0.7+13.86=1.94

=16.226*0.7²-28.379*0.7+13.86=2.01

=16.226*0.6²-28.379*0.6+13.86=2.7

=16.226*0.5²-28.379*0.5+13.86=3.81

=16.226*0.4²-28.379*0.4+13.86=5.06

=16.226*0.3²-28.379*0.3+13.86=6.82

=16.226*0.2²-28.379*0.2+13.86=8.83

=16.226*0.1²-28.379*0.1+13.86=11.19

или по графику рис. 9 в зависимости от расчетного передаточного отношения i.

Для определения площади каналов на входе в насосное колесо необходимо знать меридиональную скорость жидкости С_М на входе в колесо.

=0.13*0. 43^2/3*=3.1 м/с

где g - ускорение свободного падения, м/с².

Диаметр вала насосного колеса вычисляют из условия прочности на кручение по формуле, м:

=0.041=0.06м

Диаметр входа в насос назначается с учётом диаметра втулки, м:

=1.8*0.06=0. 121м



Расход жидкости через насосное колесо, м³/с:

.==0.074 м³/с

Наружный диаметр входного канала, м:

=0.0212 м

Окружная скорость на входе в насосное колесо, м:

=0.0212 *3.14*12.5=0.832 м

Принимаем, что вход жидкости в насосное колесо радиальный, абсолютная скорость потока жидкости на входе в колесо направлена по радиусу, т.е. С_U1H=0, и угол наклона лопатки на входе в колесо определяется из выражения

=3.1/0.832=3.72

Проекция абсолютной скорости на окружную скорость

= =0

В насосном колесе иногда применяют прямые лопатки; в этом случае соотношение углов лопатки на входе в колесо и выходе из него имеет вид

=0.83*0.931=0.773

Используя соотношения между скоростями из треугольников скоростей, и уравнение Эйлера для насосного колеса, уравнение для определения окружной скорости на выходе из ступени насоса преобразуется к виду

=

=31.5 м/с

где g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с² .

Диаметр выхода из насоса, м:

=31.5/3.14*12.5=0. 802м

Принимаем из опыта создания ГП число лопаток насосного колеса Z_Н=19, толщину лопаток д=0,015м.

Коэффициент стеснения лопатками

=0.82

Ширина колеса на выходе, м:

=0.075/3.14*0.802*3.1*0.81=0.04 м



Из технологических и конструктивных соображений принимаем b_1H=b_2H.

Проекция абсолютной скорости на окружную скорость

=27.67 м/с

3.2 Расчет турбинного колеса

Размеры турбинного колеса ГП, в котором жидкость из насосного колеса поступает в турбинное колесо, можно определить, исходя из размеров насосного колеса и заданного передаточного отношения.

Диаметр турбинного колеса на входе равен сумме двух размеров: диаметру насосного колеса на выходе и зазора, равного 0,01м, т.е. D_1T=D_2H+0,01=0.744 м.

Частоту вращения турбинного колеса n_T на расчетном режиме определяют по частоте вращения насосного колеса n_H и передаточному числу ГП i:

=12.5/0.7=17.85

Окружная скорость на входе турбинного колеса равна, м/с:

=3.14*0.744*17.85=41.70 м/c

Ширину канала на входе в турбинное колесо находят по формуле, м:



=0.075/3.14*0.744*3.1=0.01м

Найдем угол наклона лопатки на входе в турбинное колесо в_1T, считая проекции абсолютных скоростей на окружные скорости С_U2H и меридиональные скорости С_M2H при выходе из насосного колеса и при входе в турбинное колесо С_U1T и С_M1T равными:

=0.564

Используя выражения для определения моментов насосного и турбинного колес и пренебрегая утечками, которые по сравнению с расходом жидкости обычно малы, запишем уравнение для расчёта проекции абсолютной скорости на окружную скорость на выходе из турбинного колеса

=

=-1.02 м/с

Часто величина С_U2T, определяемая из представленного уравнения, оказывается отрицательной. Это означает, что при построении треугольника скоростей значение С_U2T следует откладывать в сторону, обратную окружной скорости.

Окружная скорость на выходе из турбинного колеса равна, м/с:



=3.14*0.59*17.85=33.06 м/с

Ширину канала на выходе из турбинного колеса находят по формуле, м:

=0.075/3.14*0.744*3.1=0.01 м

Угол наклона лопатки на выходе из турбинного колеса в_2T:

=3.1/41.7-(-1.02)=0.072



Заключение

В данной курсовой работе мы провели расчеты лопаток насосного колеса гидротрансформатора а также расчет лопаток турбинного колеса. Ознакомились с принципом работы гидравлической передачи и её составляющих. Рассчитали размеры насосного колеса: диаметр вала насосного колеса d_в=0.06 м, мощность насосного колеса гидротрансформатора N_H=57.9 кВт, расход жидкости Q=0.075 м³/с, ширину колеса на выходе d_2H=0.012 м. Произвели расчет турбинного колеса: частота вращения турбинного колеса n_T=17.85, ширина канала на выходе из турбинного колеса b_2T=0.01м, ширина канала на входе в турбинное колесо b_1T=0.01м



Библиографический список

1. Гавриленко Б.А., Семичастнов И.Ф., Руднев B.C., Тресков Ю.П. Гидродинамические передачи. - М.: Машиностроение, 1980. - 224с.

2. Логунов В.Г. и др. Устройство тепловоза ТГМ 6А. - М.: Транспорт, 1989.-320 с.

3. Хрычков A.M. Устройство тепловозов ТГМ ЗА и ТГМ ЗБ. - М.: Транспорт, 1971. - 216 с.

4. Методические указания к выполнению курсовой работы «Гидравлические передачи мощности локомотивов» по дисциплине «Локомотивы (общий курс)» для студентов специальности 190301 очной и заочной форм обучения [Текст] / составители: В.Н. Панченко, Д.Я. Носырев, А.Д. Росляков. - Самара : СамГАПС, 2008. - 12 с.

Размещено на Allbest.ru