Гидромуфта

Гидромуфта (тж: гидродинамическая муфта) — муфта для передачи вращения от ведущего вала и насосного колеса к ведомому турбинному колесу через трансмиссионное масло.

Отличием гидромуфты от любых прочих видов муфт является то, что в гидромуфте отсутствует жёсткая кинематическая связь между ведущим и ведомым валами.

В отличие от гидротрансформаторов у муфт нет «реактора», неподвижного колеса с лопатками для изменения направление потока масла и, соответственно, нет возможности изменить величину крутящего момента, гидромуфты не регулируют крутящий момент.^[1] Но есть гидромуфты с подвижными черпаковыми трубами, за счет которых регулируется количество масла в муфте, за счёт чего момент и скорость вращения можно регулировать. Такие гидромуфты применяются для привода электрических питательных насосов на тепловых электростанциях.

Конструкция и принцип действия

Колесо, соединённое с ведущим валом, называется насосным колесом, а колесо, соединённое с ведомым валом, называется турбинным колесом. Фактически насосное колесо представляет собой лопастной насос, а турбинное — лопастной гидравлический двигатель. Оба эти колеса находятся в одном герметичном корпусе и максимально сближены друг с другом (но не соприкасаются), и жидкость при вращении насосного колеса попадает непосредственно на турбинное колесо, сообщая последнему вращающий момент. В отличие от гидротрансформатора, моменты на насосном и турбинном колёсах всегда практически одинаковы.

Коэффициентом трансформации гидромуфты называют отношение угловой скорости ведомого вала к угловой скорости ведущего вала:

${\displaystyle i={\frac {\omega _{2}}{\omega _{1}}},}$

где ${\displaystyle \omega _{2},}$ — угловая скорость ведомого вала; ${\displaystyle \omega _{1}}$ — угловая скорость ведущего вала.

Также можно утверждать, что коэффициент трансформации равен отношению частоты вращения ведомого вала к частоте вращения ведущего вала.

Учитывая равенство моментов на ведущем и ведомом валах, можно записать, что КПД гидромуфты равен коэффициенту трансформации:

${\displaystyle \eta ={\frac {N_{2}}{N_{1}}}={\frac {M_{2}*\omega _{2}}{M_{1}*\omega _{1}}}={\frac {\omega _{2}}{\omega _{1}}}=i,}$

где ${\displaystyle N_{2}}$ и ${\displaystyle N_{1}}$ — мощность, соответственно, на ведомом и ведущем валах; ${\displaystyle M_{2}}$ и ${\displaystyle M_{1}}$ — момент вращения на ведомом и ведущем валах.

Гидромуфты применяются в энергетике, коробках передач автомобилей, некоторых тракторов, в авиации и других областях техники.

Перед механическими муфтами гидромуфты имеют те преимущества, что ограничивают максимальный передаваемый момент, и, таким образом, предохраняют приводной двигатель от перегрузок (что особенно важно при пуске двигателя), а также сглаживают пульсации момента. Также, гидромуфта с черпаковой трубой может выполнять ту же функцию, что и гидротрансформатор - регулировать передаваемый момент и скорость вращения выходного вала.

Однако КПД гидравлической муфты ниже, чем КПД механической.

История

Создание первых гидродинамических передач связано с развитием в конце XIX века судостроения. В то время в морском флоте стали применять быстроходные паровые турбины, что вызвало необходимость понижения оборотов вала до скорости вращения гребного винта в пределах 200—300 об/мин или ниже — на крупногабаритных судах, так как наиболее высокий КПД гребных винтов проявляется именно в этих пределах. Кроме этого, высокие обороты вызывают кавитацию на лопастях и большие нагрузки. Это потребовало применения дополнительных механизмов. Поскольку технологии в то время не позволяли изготавливать высокооборотистые шестерённые передачи, то потребовалось создание принципиально новых передач. Первым таким устройством с относительно высоким КПД явился изобретённый немецким профессором Г. Фётингером гидравлический трансформатор (патент 1902 года)^[2], представлявший собой объединённые в одном корпусе насос, турбину и неподвижный реактор. Однако первая применённая на практике конструкция гидродинамической передачи была создана в 1908 году и имела КПД около 83 %. Позднее гидродинамические передачи нашли применение в автомобилях. Они повышали плавность трогания с места. В 1930 году Гарольд Синклер (англ. Harold Sinclair), работая в компании Даймлер, разработал для автобусов трансмиссию, включающую гидромуфту и планетарную передачу^[3]. В 1930-х годах производились первые дизельные локомотивы, использовавшие гидромуфты^[4].

В СССР первая гидравлическая муфта была создана в 1929 году.

См. также

• Муфта (механическое устройство)
• Фрикционная муфта
• Гидроподжимная муфта
• Гидродинамическая передача
• Гидротрансформатор

Примечания

Литература

• ГОСТ 19587-74. Передачи гидродинамические. Термины и определения. — Москва: ИПК Издательство стандартов, 1974. — 33 с.
• Лепешкин А. В., Михайлин А. А., Шейпак А. А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч.2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. / под ред. А. А. Шейпака. — М.: МГИУ, 2003. — 352 с.

Эта страница в последний раз была отредактирована 12 апреля 2024 в 20:21.