Коэффициент полезного действия ГТР
. (4)
Степень прозрачности ГТР характеризуется коэффициентом прозрачности. Под коэффициентом прозрачности понимают отношение максимального момента на валу насосного колеса Мн max к моменту Мнм (при кт=1):
.
При монотонном изменении Мн максимальный момент соответствует стоповому режиму (Мн max =Мн0, lн max= lн0 ).
Тяговые свойства ГТР оцениваются с помощью внешних характеристик, снимаемых опытным путем на стендах и показывающих изменение момента на насосном колесе Мн, момента на турбинном колесе Мт и КПД передачи ηгтр от частоты вращения n т или от передаточного отношения.
В практических целях удобно пользоваться так называемой безразмерной характеристикой ГТР[*]. Строится она пересчетом из внешней с использованием соотношений (1), (2), (3), (4) и представляет собой законы изменения λн , кт и ηгтр в зависимости от . Характеристика задается либо графически, либо в табличной форме. Часто вместо коэффициента λн дается значение ρ·λн или γ·λн. Здесь γ – удельный вес рабочей жидкости. При использовании безразмерной характеристики ГТР в своих расчетах особое внимание следует обратить на размерность этих коэффициентов и при необходимости выполнить соответствующие преобразования.Рекомендуем для значений коэффициента λн использовать размерность .Типичный вид безразмерной характеристики комплексной гидропередачи с одним реактором представлен на рис. 4.1.
|
|
Рис.4.1. Безразмерная характеристика ГТР
Для построения тяговой характеристики машины и оценки совместной работы гидропередачи с двигателем строятся входная и выходная характеристика гидропередачи. Известные графические методы их построения довольно трудоемки, поэтому рекомендуем ориентироваться на использование машинных методов расчета с применением ЭВМ, а для оценки результатов расчета использовать средства машинной графики.
Характеристика совместной работы двигателя и ГТР (входная характеристика гидропередачи)
Для установившегося режима работы
Мсв = .
Здесь ’- момент внешней нагрузки двигателя (со стороны насосного колеса) или приведенный к валу двигателя момент на насосном колесе. При наличии СР
= ; n д = n н · u р, (5)
где u р и ηр – передаточное число и КПД согласующего редуктора, n д – частота вращения вала двигателя. При отсутствии редуктора = Мн и n д = n н.
Совмещенные на одном графике характеристики Мсв=f(nд) и =ψ(nд) для ряда скоростных передаточных отношений ГТР называются характеристикой совместной работы двигателя и ГТР.
|
|
Исходными данными для построения этой характеристики являются внешняя скоростная характеристика двигателя, безразмерная характеристика ГТР, параметры u р и ηр СР (если он присутствует) и величина активного диаметра гидропередачи D а.
Зависимость Мд= f ( n д ) определяется по внешней характеристике двигателя.Зависимость = ψ ( n д ) рассчитывается с использованием выражений (1) и (5) и представляет собой квадратичную зависимость (параболу нагружения):
= (6)
Точка пересечения кривой момента двигателя и параболы нагружения (точка «входа») определяет режим совместной работы двигателя и ГТР.
При построении входной характеристики наносятся несколько парабол нагружения для характерных режимов работы ГТР. Как правило, это режим полного торможения выходного вала ГТР или «стоповый» режим ( =0), режим для максимального значения λн (может совпадать со «стоповым» режимом), режим максимального КПД при работе на режиме гидротрансформатора ( = η), переход на режим гидромуфты ( = м), режим минимального допустимого значения КПД ГТР (ηгтр min=0,8…0,85) для длительной работы ( = min), режим максимального значения передаточного отношения при длительной работе (для комплексной передачи max≈0.95).
|
|
Частота вращения вала двигателя в точке «входа» может быть определена либо графически, либо аналитически. При аналитическом способе решения может быть предложен следующий метод.
Зависимость Мсв=f(nд) аппроксимируется кубическим полиномом
Мсв=aм0 + aм1∙ nд + aм2∙ nд 2 + aм3∙ nд 3.
Коэффициенты ам определяются отдельно для корректорного и регуляторного участков внешней скоростной характеристики (см. Приложение 1).
Тогда
Мсв - = a м0 + a м1 ∙ n д + a м2 ∙ n д 2 + a м3 ∙ n д 3 - = 0.
Значения n д , соответствующие точке «входа» для каждого выбранного передаточного отношения находятся путем решения кубического уравнения
aм3∙ nд3+ ( aм2 - ) nд2+ aм1∙ nд + aм0 = 0. (7)
Если зависимость Мсв= f ( n д ) аппроксимируется полиномом второй степени, уравнение (7) превращается в квадратное (a м3 = 0).
Определенный интерес для анализа характеристики совместной работы двигателя и ГТР представляет режим работы в точке перехода на участок регуляторной ветви. Значение λн при этом определяется из уравнения (6) для = Mсв N, n д = n д N. Остальные параметры ГТР находятся графически по безразмерной характеристике, либо аналитически, используя, например, метод линейной интерполяции по двум соседним точкам. В этом случае значение функции y ( xi ) для некоторой точки, лежащей внутри интервала xi -1 и xi +1 при известных значениях yi -1 и yi +1 находится из выражения
|
|
yi = y i-1 + (y i+1 - y i-1) ∙ (x i-1 - x i) / (x i-1 - x i+1) .
Иногда на входной характеристике дается зависимость удельного расхода топлива от частоты вращения вала двигателя.
Примерный вид характеристики совместной работы двигателя и ГТР представлен на рис.4.2.
По взаимному расположению парабол нагружения и кривой момента Мсв= f ( n д ) можно оценить правильность выбора параметров D а и u р проектируемой передачи с точки зрения выполнения требований совместной работы двигателя и ГТР.
Рис.4.2. Характеристика совместной работы двигателя и ГТР
Совместная работа двигателя и гидропередачи на транспортной машине должна обеспечивать выполнение следующих требований:
1.Использование номинальной мощности выбранного двигателя.
Требование выполняется, если точка «входа» для Мсв N лежит внутри пучка парабол нагружения. Обеспечивается выбором параметров D а и u р.
2.Наилучшее использование приспособляемости двигателя для расширения скоростного рабочего диапазона и уменьшения числа передач ДКП.
Требование выполняется полностью, если весь корректорный участок внешней характеристики двигателя лежит внутри пучка парабол нагружения. Для конкретного двигателя обеспечивается рациональным выбором модели ГТР и параметров D а и u р.
Предварительную приближенную оценку пригодности выбранной модели по использованию приспособляемости двигателя при работе на внешней характеристике можно сделать, использую величину расчетного коэффициента прозрачности ГТР:
.
Здесь - коэффициент приспособляемости двигателя по частоте, П – прозрачность ГТР.
Если расчетный коэффициент прозрачности выбранного ГТР равен коэффициенту приспособляемости двигателя k дв, то при работе передачи возможно использование всего корректорного участка характеристики двигателя, при Пр< k дв скоростной диапазон двигателя используется не полностью, при Пр>kдв наряду с корректорным будет использоваться и регуляторный участок. Следует отметить, что при использовании комплексного ГТР расчетный коэффициент прозрачности увеличивается в силу того, что гидромуфта обладает прямой прозрачностью.
Анализ характеристик реальных двигателей и ГТР показывает, что выполнение условия Пр kдв возможно только для комплексных передач. На транспортных машинах, оборудованных ГМКП, преимущественное распространение получили комплексные ГТР, имеющие прямую прозрачность.
3.Высокие средние скорости движения машины и движение на максимальной скорости по хорошей дороге с преодолением подъемов 2-4% без снижения скорости.
Требование выполняется, если мощность двигателя определяется с учетом преодоления подъема на максимальной скорости, а парабола нагружения для max имеет точку «входа» на регуляторной ветви.
4.Возможность длительной работы в тяжелых условиях движения без перегрева рабочей жидкости гидропередачи.
Требование обеспечивается рациональным выбором числа передач в ДКП.
5.Работу двигателя (по возможности) на экономичных режимах расхода топлива.
Требование можно обеспечить, выбрав значения параметров D а и u р таким образом, чтобы точки «входа», соответствующие наиболее высоким значениям КПД ГТР, располагались в области минимального удельного расхода топлива. Однако в этом случае могут не выполняться прочие требования. Поэтому такой подход к выбору параметров D а и u р следует применять только в особых случаях.
6.Рациональное использование всережимного регулятора для облегчения управления скоростью движения машины.
Выполняется, если параболы нагружения имеют точки «входа» на регуляторной ветви характеристики двигателя. Обеспечивается выбором параметров D а и u р.
7.Устойчивую работу двигателя на внешней характеристике при «стоповом» режиме.
Выполняется, если пучок парабол нагружения располагается правее точки Мд М. Обеспечивается выбором параметров D а и u р.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 510; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!