Регулируемая гидродинамическая передача Советский патент 1985 года по МПК F16H41/06 

63 20 Щ 15 Фиг.1 5 Изобретение относится к машиностроению, в частности к регулируемой гидродинамической передаче, и может найти применение в приводах различных машин и механизмов. Известны регулируемые гидродинамические передачи, содержаш,ие корпус, в котором с образованием рабочей полости, заполненной рабочей средой, установлены лопастные колеса и размеш.ен передвижной рефлектор, имеющий механизм его перемещения поперек потока рабочей среды в рабочей полости для смещения и фиксации этого потока 1. Недостатками указанных передач являются конструктивная сложность и наличие стеснения потока, обусловленное рефлектором, что снижает надежность и эффективность гидропередачи в работе. Известны также регулируемые гидродинамические передачи, содержащие корпус, в котором с образованием рабочей полости, заполненной рабочей средой, установлены лопастные колеса и размещено устройство для формирования тангенциального управляющего потока рабочей среды, регулирующего подкрутку штока на входе в лопастное колесо 2. Недостатком известной передачи является узкий предел регулирования. Наиболее близкой к изобретению является регулируемая гидродинамическая передача, содержащая корпус, в котором с образованием рабочей полости, заполненной рабочей средой, размещены лопастные колеса и устройство для формирования в межколесном зазоре управляющего потока рабочей среды 3. Известная передача характеризуется недостаточной эффективностью и узким диапазоном регулирования, так как управляющий лоток, воздействуя на основной поток рабочей жидкости, создает местную область турбулентности, представляющую собой «гид равлический шибер, создающий местное сопротивление. Таким образом, регулирование производится только с дополнительными потерями и в сторону понижения внешних характеристик. Цель изобретения - повышение эффективности и диапазона регулирования передачи. Цель достигается тем, что в регулируемой гидродинамической передаче, содержащей корпус, в котором с образованием рабочей полости, заполненной рабочей средой размещены лопастные колеса и устройство для формирования в межколесном зазоре управляющего потока рабочей среды, последнее снабжено кольцевым безлопаточным соплом, размещенным поперек основного потока рабочей среды и против межколесного зазора. При этом поверхность оси сопла расположена перпендикулярно к поверхности, образованной средними линиями основного потока рабочей среды. На фиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемой гидропередачи; на фиг. 2 - схема регулирования гидропередачи при подаче управляющего потока со стороны внутреннего тора; на фиг. 3 - то же, при подаче управляющего потока со стороны наружного тора; на фиг. 4 - конструктивная схема гидропередачи с промежуточными торами; на фиг. 5 - схема регулирования гидропередачи с промежуточными торами при подаче управляющего потока со стороны внутреннего тора; на фиг. 6 - то же, при подаче управляю1дего потока со стороны наружного тора. Регулируемая гидродинамическая передача (гидротрансформатор) содержит корпус I, в котором с образованием рабочей полости 2, заполненной рабочей средой, установлены лопастные колеса 3-5 соответственно насоса, турбины и реактора. Там же размещено устройство для формирования в межколесном зазоре 6 управляющего потока рабочей среды, которое снабжено по меньшей мере одним кольцевым безлопаточным соплом 7, размещенным поперек основного потока рабочей среды и против межколесного зазора 6. В предлагаемой гидропередаче сопло 7 выполнено во внутреннем торе 8 реактора 5, а в наружном торе 9 - второе кольцевое сопло 10. Поверхность оси 11 каждого сопла 7 и 10 может быть перпендикулярна поверхности 12, образованной средними линиями тока основного потока рабочей среды (фиг. 4-6). Лопастное колесо 3 насоса, размещенное за межколесным зазором 6, расположенным против сопел 7 и 10, может быть снабжено промежуточными торами 13. Сопла 7 и 10 каналами 14 и 15 (канал 14 проходит к внутреннему тору 10 сквозь лопасти реактора 5) через трехходовой реверсирующий дросселирующий гидрораспределитель 16 сообщены с регулируемым источником 17 давления рабочей среды. Насосное колесо 3 через замыкающий кожух 18 связано с входным валом 19, а турбинное колесо 4 установлено на выходном валу 20. Лопатки насосного колеса 3 или другого лопастного колеса, расположенного за межколесным зазором 6, против которого установлены сопла 7 и 10 устройства для формирования управляющего потока, имеют сильно развитую пространственную кривизну и переменные по ширине лопатки углы выхода (или выхода и входа). Меж-« колесный зазор 6, в котором формируется управляющий поток, выполнен несколько шире других межколесных зазоров для обеспечения возможности перестройки в нем основного потока рабочей среды под действием управляющего потока. На фиг. 1-6 представлен вариант исполнения передачи с формированием управляющего потока в зазоре между реактором 5 и насосным колесом 3, но конструктивно возможно также выполнение передачи с формированием управляющего потока между насосным и турбинным колесами 3 и 4 и между турбинным колесом 4 и реактором 5. При вращении насосного колеса 3 от привода (не показан) рабочая среда начинает циркулировать в рабочей плоскости 2. В насосном колесе 3 основному потоку рабочей среды сообщается энергия, которая отдается затем турбинному колесу 4 и идет на совершение полезной работы. Для изменения характеристик гидродинамической передачи от источника 17 давления через гидрораспределитель 16 по каналам 14 и 15 подают рабочую среду к соплам 7 и 10, которые формируют кольцевой управляющий поток, направленный поперек основного потока в зазоре 6. Под действием управляющего потока происходит поперечное отклонение основного потока и деформация поперечной эпюры скоростей этого потока в меридиональном сечении рабочей полости 2. При отклонении потока и деформации эпюры скоростей смещается поверхность 12 средних линий тока в лопастном колесе (в данном случае в насосе 3), следующем за межлопастным зазором 6. При этом за счет переменной по щирине лопаток геометрии лопастной системы лопастного колеса 3 происходит изменение параметров основного потока и эффектов его взаимодействия с лопастными системами лопастного колеса 3, а также лопастных колес 4 и 5. Это ведет к изменению гидравлических моментов лопастных колес 3-5, а также преобразующих .и нагружающих свойств гидродинамической передачи, т.е. к регулированию ее характеристик. Изменение хаГрактеристик происходит не только путем изменения углов входа - выхода лопаток колеса 3 на средней линии тока при ее поперечном сечении, но и путем изменения скоростей пространственной структуры потока и его взаимодействия с пространственной лопастной системой колеса 3 с переменной по ширине геометрией. Кроме того, изменение характеристик связано с изменением радиуса выхода.основного потока из лопастного колеса 3. Это особенно эффективно для регулирования, так как гидравлический момент лопастных колес зависит от радиуса выхода потока в пятой степени. Регулирование характеристик гидродинамической передачи в широких пределах обеспечивается как гидрораспределителем 116 путем изменения направления действия управляющего потока при.переключении подачи рабочей среды от источника 17 с сопла 7 на сопло 10 и изменения соотнощения управляющих потоков, формируемых соплами 7 и 10, так и путем изменения рапоров этих потоков в результате регулировки источника 17. Для увеличения глубины регулирования путем фиксации положения отклоненного основного потока в лопастном колесе 3 последний снабжается промежуточными торами 13, делящими лопастное колесо 3 на ряд параллельных проточных частей, геометрия лопастных систем которых может существенно различаться между собой. При этом отклонение основного потока в зазоре 6 вызывает изменение соотношения объемных подач рабочей ср.еды, протекающей по этим проточным частям .колеса 3, а следовательно, к изменению результирующего эффекта взаимодействия лопастной сиотемы колеса 3 с основным потоком. Это обеспечивает глубокое регулирование характеристик гидропередачи, так как промежуточные торы 13 препятствуют выравниванию скоростей потока при движении его от входа к выходу лопастного колеса 3. Отклонение основного потока рабочей среды в поперечном направлении в меридиональном сечении требует меньших затрат энергии, а следовательно, и меньшей мощности управляющего потока по сравнению с регулированием посредством тангенциальной подкрутки потока. Кроме того, регулирование поперечным отклонением потока рабочей среды более эффективно, так как при сильной кривизне.лопастной системы малое поперечное смещение потока обеспечивает существенное изменение характеристик. В связи с тем, что предлагаемая гидродинамическая передача снабжена кольцевым безлопаточным соплом, создающим кольцевой управляющий поток, воздействующий на основной поток рабочей среды и изменяющий его эпюру скоростей, обеспечивается регулирование передачи. При этом происходит поперечное смещение средней линии тока, что приводит к преобразованию свойств лопастной степени как путем изменения ее геометрии по средней линии тока, так и пу изменения фактического активного диаметра передачи. Вследствие этого достига ется повышение эффективности и расширение диапазона регулирования.

1. РЕГУЛИРУЕМАЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА, содержащая корпус, в котором с образованием рабочей полости, заполненной рабочей средой, размещены лопастные колеса и устройство для формирования в межколесном зазоре управляющего потока рабочей среды, отличающаяся тем, что, с целью повыщения эффективности и диапазона регулирования, устройство для формирования управляющего потока снабжено кольцевым безлопаточным соплом, размещенным поперек основного потока рабочей среды и против межколесного зазора. 2. Гидродинамическая передача по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность оси сопла расположена перпендикулярно к поверхности, образованной средними линиями основного потока рабочей среды.