121 k 1k s k cr.s432 k 1k mix k cr.mix3 k 1k mix k cr.mix3 k 1k m k cr.m132 p p 1a p p 1aK p p 1aK p p 1a u (3.103) trong đó K 1 = 1 2 3 - gọi là hệ số tốc độ của dòng chất công tác; K 2 = 2 3 4 - hệ số tốc độ của dòng chất đợc hút theo; a m.cr , a mix.cr và a s.cr là các vận tốc tới hạn ứng với các trạng thái A, F và C của chất công tác, hỗn hợp và của chất đợc hút ( iiicr.i /kpkRTa ). Từ phơng trình (1.103) thấy, nếu biết các thông số vào của chất công tác và chất đợc hút và áp suất xả ở cửa ra máy nén, hệ số hút theo đợc xác định theo tỉ số giãn nở của dòng đợc hút p k /p s và hệ số K 3 . Máy phải đợc thiết kế sao ứng với lu lợng chất công tác đã cho có hệ số hút theo càng lớn càng tốt. Các công trình nghiên cứu nhằm đạt u tối đa đã cho thấy rằng có quan hệ tối u p 3 /p k =f(p mix /p k ), nó phụ thuộc vào chỉ số đoạn nhiệt và hệ số tốc độ trong ống loe. Các quan hệ này đợc biểu diễn trong hình 3.69 cho vài giá trị k và 3 . Thấy rõ trên đồ thị, các giá trị xác định của k và 3 ứng với các tỉ số nén nhất định trong toàn bộ máy và buồng hoà trộn. Với k và 3 bất kì tỉ số nén tối u trong buồng hoà trộn tăng theo tỉ số nén tổng. Hệ số 3 có ảnh hởng lớn đến đặc tính máy nén: 3 càng nhỏ, tỉ số nén nén tổng ứng với tỉ số nén nhất định của buồng hoà trộn sẽ càng nhỏ. Do đó, đối với ống khuyếch tán hiệu suất thấp ( 3 nhỏ) thì tỉ số nén chủ yếu xảy ra trong buồng hoà trộn sẽ có lợi hơn. Nếu các tỉ số có liên quan với nhau p 3 /p k và p mix /p k đợc chọn theo đồ thị ở 3.69, giá trị K 3 tối u tơng ứng có thể xác định theo đồ thị K 3 =f(p mix /p k ) trong hình 3.70. Sử dụng cácđồ thị ta có thể tính đợc u max theo công thức (3.103). Hình 3.69. Tỉ số nén tối u trong buồng hoà trộn. Hình 3.70. Hệ số k 3 tối u phụ thuộc tỉ số nén. , p p 1aK p p 1aK p p 1aK p p 1aK k 1k s k cr.s2 k 1k mix k cr.mix3 k 1k mix k cr.mix3 k 1k m k cr.m1 http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 122 Tỉ số hút theo u phụ thuộc vào tỉ số áp suất ban đầu giữa chất công tác và chất đợc hút, tỉ số nén tổng và chỉ số đoạn nhiệt của các chất. Hình 3.71 mô tả quan hệ trong các máy nén hơi cột áp cao với k=1,3 đối với vài giá trị p m /p s . Đối với mỗi giá trị nhất định của p m /p s hệ số hút theo tăng khi giảm tỉ số nén p mix /p s . Các kích thớc của máy nén phụt với buồng hoà trộn trụ đợc tính bằng các công thức lí thuyết và thực nghiệm sau. Từ phơng trình lu động đoạn nhiệt, có (*): ,]) p p () p p [( 1k k2 pf ]) p p (1[ p 1k k2 ) p p (f]) p p (1[ p 1k k2 fvfM k 1k 1 2 k/2 1 2 11 k 1k 1 2 1 1 k/1 1 2 1 k 1k 1 2 1 1 222 trong đó các chỉ số 1và 2 chỉ các thông số trạng thái 1 và 2. Đối với trờng hợp lu động trên tốc độ tới hạn, p 2 /p 1 k = 1k k ) 1k 2 ( , thay trị số k vào phơng trình trên, đợc tiết diện nhỏ nhất (họng) lỗ phun: mm 1k 1k cr.m cr.mcr cr.m h p 1k 2 k M a M f , (3.104) trong đó M m - lu lợng khối lợng chất lỏng công tác; p m và m là áp và mật độ ban đầu của chất công tác; cr và a m.cr là mật độ và tốc độ tới hạn. Tiết diện ra của lỗ phun ss cr.m 2 v M f , trong đó M m.cr là lu lợng khối lợng tới hạn của chất công tác; s và v s là mật độ và tốc độ ra khỏi miệng phun và v s . Sử dụng công thức (*), trong đó M thay bằng M m.cr trong công thức (3.104), và thay các thông số tơng ứng (coi chất công tác giãn nở tới áp suất p s của chất lỏng đợc hút, thu đợc Hình 3.71. Tỉ số nén máy nén hơi nớc (k=1,3) cột áp cao phụ thuộc vào hệ số hút theo: 1- p m /p s =3,2; 2- p m /p s =6; 3- p m /p s =20; 4- p m /p s =50. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 123 k 1k m s k/1 m s 1k 1k h k 1k m s k/1 m s mm mm 1k 1k h 2 ) p p (1) p p ( 1k 2 2 1k f ) p p (1) p p ( 1k k2 p p 1k 2 kf f . (3.105) Thiết diện buồng hoà trộn đợc tính theo công thức (3.101), trong đó m m =M m.cr ở công thức (3.104) và vận tốc c E đợc tính theo tỉ số áp suất p 3 /p mix . Nếu bỏ qua động năng hỗn hợp chất lỏng ra khỏi máy thì ta có thể viết .]) p p (1[ 1k 2 a kp ) p p ( ]) p p (1[ 1k 2 a) p p (]) p p (1[ 1k 2 ac k 1k mix 3 cr.mix mix k/1 mix 3 k 1k mix 3 cr.mixmix k/1 mix 3 k 1k mix 3 cr.mix3E3 Thay vào (3.101) biểu thức này và (3.104), đổi cr.m m m m m mm a pk p k pk p , sẽ đợc h cr.m cr.mix mix m k 1k mix 3 k 1 mix 3 1k 1k 3 f)u1( a a p p ) p p (1) p p ( 1k 2 2 1k f . (3.106) Chiều dài buồng hoà trộn l mix =6d 3 khi u0,5; l mix =10d 3 khi u2. Góc côn ống khuyếch tán =8 0 - 10 0 . Chiều dài ống khuếch tán l dif =(68)(d ra -d 3 ). Lỗ phun, buồng hoà trộn và ống khuyếch tán yêu cầu có độ đồng tâm cao, hiệu suất máy sẽ thấp nếu điều này không thoả mãn. Một yếu tố quan trọng nữa là khoảng cách l từ miệng ra lỗ phun đến buồng hoà trộn. Khoảng cách này chọn theo công thức kinh nghiệm a4,4 u37,0 l j khi u0,5; a2 d 29,0u76,0083,0l 2 j khi u<0,5, trong đó d 2 - đờng kính miệng ra lỗ phun, a=0,07 đến 0,09 tỉ lệ theo u. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 124 chơng IV. Bộ truyền động thuỷ động lực Đ 4.1 Giới thiệu chung Bộ truyền động thuỷ động lực (gọi tắt là bộ truyền thuỷ lực) có bộ phận công tác là bơm cánh, tua bin thuỷ lực lắp đồng trục và gần nhau trong vỏ chung. Chúng có nhiệm vụ truyền công suất từ động cơ tới các thiết bị đợc dẫn động bằng dòng chất lỏng. Trong bộ truyền động không có liên hệ cứng giữa trục dẫn và bị dẫn. Bộ truyền thuỷ lực đợc phân thành các bộ truyền mômen thuỷ lực, chúng truyền công suất mà không thay đổi mô men, và bộ biến đổi tốc độ (hay biến đổi mômen) thuỷ lực có khả năng thay đổi mômen truyền. Dới đây, để tránh dài dòng chúng đợc gọi chung là bộ truyền, chỉ khi dễ nhầm lẫn hoặc để nhấn mạnh thì gọi bộ truyền mômen là bộ truyền không làm thay đổi mômen và bộ biến đổi mômen để chỉ bộ truyền trong đó mômen trục ra khác trục vào. Bộ truyền (hình 4.1) và biến tốc thuỷ lực (hình 4.2) có trong vỏ chung1 bánh cánh bơm 2- liên kết với trục 5 của động cơ, bánh cánh tua bin 3 liên kết với trục ra 11. Trong các biến tốc thuỷ lực, giữa bánh cánh của bơm và tua bin có đặt bánh cánh phản kích 12, liên kết với vỏ cố định 13. Các cánh 6 và 9 của các bánh cánh liên kết với các bề mặt mút dẫn hớng (ví dụ, các mặt 7 và 8). Các bề mặt tạo thành các khoang trong đó chất lỏng (thờng là dầu khoáng độ nhớt thấp) chảy bao qua các cánh của bánh cánh. Hình dạng bên ngoài của các bộ phận công tác đợc mô tả trên hình 4.3. Các bộ truyền thuỷ lực (hình 4.1 và 4.2) có một hoặc vài ổ đỡ trong 4 để định tâm các bánh cánh, bộ làm kín 10 làm kín vỏ. Bánh cánh bơm nhận năng lợng từ động cơ và nhờ các cánh truyền nó cho dòng chất lỏng. Dòng chất lỏng chảy bao qua các cánh của tua bin làm tua bin quay và truyền năng lợng tiêu thụ trên trục bị dẫn để khắc phục sức cản của máy công tác (máy tiêu thụ). Bộ truyền thuỷ lực có khả năng giới hạn mômen (cản) trên trục động cơ và làm yếu các xung của mômen này khi sức cản ở máy tiêu thụ thay đổi theo dạng xung. Nhờ vậy mà nó bảo vệ động cơ và các bộ Hình 4.1. Sơ đồ bộ truyền mômen thuỷ lực và dòng trong hệ thống cánh của nó. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 125 Hình 4.2. Sơ đồ bộ biến tốc thuỷ lực và dòng chảy trong hệ thống cánh. Hình 4.3. Các bộ phận công tác của khớp nối thuỷ lực: 1- bánh cánh bơm; 2- bánh cánh tua bin; 3- vỏ quay. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 126 phận cơ của bộ truyền động khỏi quá tải và các tải va đập, tăng độ tin cậy của hệ thống. Bộ truyền thuỷ lực còn bảo vệ quá tải cho động cơ trong thời gian khởi động, khi tăng tốc đối tợng đợc dẫn động có quán tính lớn, do đó không cần thiết tăng công suất định mức củađộng cơ mà vẫn bảo đảm quá trình tăng tốc. Ngoài ra, các bộ biến tốc thuỷ lực còn đảm bảo thay đổi không bậc nhảy mômen theo thay đổi vòng quay của trục ra. Khi sức cản máy tiêu thụ tăng và, do đó, vòng quay trục ra giảm thì mômen truyền tăng. Nhờ điều đó mà việc sử dụng công suất động cơ đợc tốt hơn, tăng hiệu suất của hệ thống và không cần thiết dùng các bánh răng để thay đổi tỉ số truyền. Tất cả các chức năng trên đợc thực hiện tự động không có sự can thiệp của ngời vận hành hoặc thiết bị điều khiển nào. ở chế độ tối u hiệu suất bộ truyền thuỷ lực đạt tới 85-98%, tức là thấp hơn so với các bộ truyền cơ không đáng kể. Dù có nhợc điểm này và kết cấu có phần phức tạp hơn, nhng do các u điểm trên nên chúng vẫn đợc dùng rộng rãi trong các máy xây dựng, máy nâng, giao thông vận tải đắt tiền, làm việc ở điều kiện nặng nề. Đ 4.2 Quá trình làm việc và đặc tính bộ truyền mômen thuỷ lực ở chế độ ổn định tổng tất cả các mômen của ngoại lực lên khớp nối bằng không (hình 4.1). Các mômen ngoại lực gồm có mômen M 1 từ phía động cơ trên trục 5; mômen cản M 2 của máy tiêu thụ đặt lên trục ra 11; mômen ma sát M r của vỏ quay 1 với môi trờng xung quanh. Do đó, M 1 -M 2 -M r =0. (4.1) Mômen M r thờng nhỏ, nên có thể một cách gần đúng coi mômen M 1 truyền cho máy tiêu thụ không thay đổi, tức là M 1 M 2 =M. (4.2) Phần chủ yếu của M, kí hiệu là M tr đợc truyền cho bánh cánh tua bin nhờ dòng chất lỏng chuyển động qua hệ thống cánh. Mô men M tr có giá trị đúng bằng thay đổi mômen động lợng của dòng do tác dụng của các cánh. Trong bộ truyền mômen thuỷ lực, ngời ta dùng các cánh hớng kính phẳng. Theo sơ đồ động học của dòng trên các danh giới của hệ thống cánh (hình 4.1), mômen cần thiết để thay đổi thay đổi mômen động lợng dòng qua bánh cánh bơm, M tr =Q(v u2B R 2 -v u2T R 1 ). (4.3) Phơng trình (4.3) cho thấy mômen M tr tỉ lệ với Q và gia số mômen tốc độ của dòng (tăng vận tốc quay) v u R. ở các chỗ chuyển tiếp 2H-1T và 2T-1H giữa các hệ thống cánh mômen động lợng của dòng không thay đổi, do đó lợng mômen động lợng giảm trong bánh cánh tua bin bằng lợng tăng trong bánh cánh bơm. Điêù này đợc khẳng định bằng (4.2). Một phần không lớn mômen đợc truyền nhờ ma sát M f . Chất lỏng trong khe giữa vỏ 1 và bề mặt 7 của bánh cánh tua bin bị kéo vào chuyển động quay do ma sát với vỏ 1 và bị hãm lại do ma sát với bề mặt 7 nên truyền một mômen nào đó cho trục ra. Ngoài ra mômen còn đợc truyền do ma sát trong các ổ 4 và thiết bị làm kín 10. Nh vậy, M=M tr +M f . Mômen từ động cơ đựơc truyền qua khớp chỉ khi có chênh lệch tốc độ các bánh cánh, tức là n 1 >n 2 . Tỉ số vòng quay các bánh cánh i=n 2 /n 1 đợc gọi là tỉ số truyền. Sai lệch vòng quay tơng đối s=(n 1 -n 2 )/n 1 =1-i đợc gọi là độ trợt. Không có sự trựơt thì lu lợng Q và do đó, theo công thức (4.3), mômen M tr bằng không. Mômen truyền do ma sát cũng bằng không (không kể truyền do ma sát của ổ và làm kín). Khi vòng quay n 2 thấp và do đó trờng lực li tâm trong các rãnh cánh bánh cánh tua bin yếu, bánh cánh tua bin tạo ra sức cản đối với dòng chất lỏng nhỏ. Khi đó QQ max và mômen truyền M tr cũng đạt giá trị tối đa. Đặc tính bộ truyền mômen thuỷ lực (hình 4.4) là đờng M phụ thuộc vào tốc độ trục ra n 2 khi n 1 =const, tức là phụ thuộc vào tỉ số truyền i. Vùng bên phải OK là đặc tính ứng với các chế http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 127 độ mà i dơng và các bánh cánh quay cùng chiều. Đây là vùng truyền công suất của bánh cánh bơm cho tua bin, trong đó phụ thuộc M=f(n 2 ) là đờng cong đi xuống. Đặc tính còn bao gồm phụ thuộc của hiệu suất vào n 2 hoặc i. Theo công thức (4.2) thì mômen đợc truyền thực tế không thay đổi và hiệu suất sẽ bằng tỉ số truyền: =N 2 /N 1 =M 2 n 2 /M 1 n 1 =n 2 /n 1 =i. (4.4) Trong vùng làm việc chủ yếu (0<i<i tr ) sự phụ thuộc =f(i) là tuyến tính. Khi i1 sự tuyến tính bị mất đi. Mômen M, đợc truyền bởi bộ truyền, giảm nhanh ở vùng này. Giá trị của nó trở thành cùng mức độ so với ma sát của vỏ với môi trờng xung quanh. Khi đó, theo công thức (4.1), mômen truyền cho trục ra giảm khi tăng i nhanh hơn so với M 1 , và hàm phụ thuộc, theo công thức =(M 2 /M 1 )i=[(M 1 -M r )/M 1 ]i, sẽ giảm và lệch khỏi đờng =i. Vùng bên trái OL của đặc tính là tổng hợp các chế độ bánh cánh quay ngợc. Trong đó i<0, và bộ truyền thực hiện vai trò của phanh. ở đây =0. Các chế độ quay ngợc thờng sử dụng trong các máy nâng khi hạ tải trọng. Theo công thức (4.4) thì phần năng lợng tổn thất trong bộ truyền thuỷ lực bằng độ trợt s=1-. Năng lợng bị mất cho khắc phục ma sát của dòng với các cánh và thành các rãnh, do tạo xoáy khi chảy bao qua các cánh. Các tổn thất này, ví dụ ở cửa vào bánh cánh tua bin, phụ thuộc vào, nh thấy ở mặt cắt b- b hình 4.1, thay đổi tốc độ v 2B ở cửa ra của bánh cánh bơm cho đến v 1T ở ngay sau cửa vào bánh cánh tua bin và tỉ lệ với vec tơ v y , đặc trng cho sự thay đổi cỡng bức của dòng, nó tăng khi giảm i. Tổn thất tơng tự cũng xuất hiện ở cửa vào bánh cánh bơm. Các tổn thất xoáy chiếm phần lớn khi i nhỏ, tức là khi lu lợng lớn. Khi i lớn tổn thất chủ yếu do ma sát quyết định. Trong vùng này của đặc tính, nếu ma sát càng nhỏ thì bộ truyền có thể truyền mômen càng lớn ở cùng i hoặc kích thớc đã cho và công suất trên đơn vị thể tích của nó càng lớn. Nh vậy, chất lợng bộ truyền về tích năng đợc thể hiện bằng độ dốc của đặc tính ở vùng i lớn. Năng lợng tổn thất chuyển thành nhiệt phải đợc đa đi để tránh làm nóng chất lỏng và các liên kết không cố định. Trong các bộ truyền thuỷ lực làm việc lâu dài với độ trợt s lớn và đặc biệt ở vùng quay ngợc phải sử dụng các phơng tiện làm mát đặc biệt. Nếu làm việc lâu dài ở s nhỏ, thì rò lọt chất lỏng qua các khe cũng nh làm mát vỏ tự nhiên là đủ. Đ 4.3 Quá trình làm việc và đặc tính của bộ biến tốc thuỷ lực Bộ biến tốc thuỷ lực (hình 4.2), có tất cả các tính chất của bộ truyền thuỷ lực, ngoài ra có khả năng biến đổi mômen M 1 của động cơ đặt trên trục vào 5 tuỳ thuộc vào tỉ số truyền i. Nếu mômen cản M 2 trên trục ra 11 lớn hơn mômen động cơ, thì n 2 tự động giảm; nếu M 2 giảm thì n 2 tăng. Điều này cho phép tự động, không cần thay đổi tỉ số truyền (chuyển số), sử dụng đầy đủ hơn khả năng của động cơ, làm cho nó thích ứng với các điều kiện thay đổi tải. Các cánh của biến tốc có profin cong tơng ứng với động học mong muốn của dòng. Điều này cần thiết để có đợc các tính chất biến đổi cần thiết cũng nh hiệu suất đủ cao trong vùng thay đổi i rộng. Thờng khi làm quen với tơng tác của các hệ thống bánh cánh trong bộ biến tốc thuỷ lực ngời ta chỉ xét sơ đồ dòng chảy đợc đơn giản hoá nhng gần với thực tế. Sơ đồ hoá dựa vào các giả thiết sau: Hình 4.4. Đặc tính bộ truyền mômen. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 128 1) hớng tốc độ tơng đối w sau mỗi hệ thống cánh coi nh trùng với góc ra các cánh; 2) lu lợng Q qua tất cả các hệ thống cánh tại thời điểm nhất định đợc coi là nh nhau do rò lọt nhỏ (q trên hình 4.2); 3) ở chỗ danh giới giữa các hệ thống cánh mômen động lợng của dòng đợc xem nh không thay đổi (ví dụ, v u2B R 2B =v u1T R 1T ; v u2R R 2R =v u1B R 1B ). Đối với biến tốc thuỷ lực chế độ làm việc tiêu biểu nhất là khi mômen động cơ M 1 đặt trên trục vào đợc tăng tới M 2 trên trục ra. Bánh cánh bơm, sử dụng mômen M 1 , làm tăng mômen động lợng dòng. ở cửa vào bánh cánh bơm momen tốc độ dòng (thành phần quay) bằng v u2R R 2R , đợc tăng tới v u2B R 2B ở cửa ra. Do đó M 1 =Q(v u2B R 2B - v u2R R 2R ). (4.5) Nếu các cánh phản kích cũng tăng dòng quay, tức là v u2R R 2R >v u2T R 2T , thì gia số tổng của mômen động lợng M 1 +M 3 =Q(v u2B R 2B - v u2T R 2T ), trong đó M 3 -mômen lên bánh cánh phản kích cố định, do vỏ 13 chịu. Trong bánh cánh tua bin thành phần quay giảm từ v u2B R 2B đến v u2T R 2T để khắc phục mômen cản -M 2 =Q(v u2T R 2T -v u2B R 2B ), (4.6) bằng tổng mômen bánh cánh bơm và bánh cánh phản kích, tức là M 1 +M 3 -M 2 =0. Nh vậy, biến tốc thuỷ lực phát huy trên trục ra mômen M 2 lớn hơn mômen bản thân động cơ chịu M 1 và thực hiện chức năng giảm tốc. Trong đó buộc n 2 <n 1 , hay i=n 2 /n 1 <1. Một phần không lớn mômen đợc truyền nhờ ma sát đĩa và ma sát trong các ổ và làm kín, do đó bộ biến tốc có vỏ quay (hình 4.2) có hiệu suất lớn hơn so với kiểu vỏ không quay. Đặc tính bộ biến tốc thuỷ lực (hình 4.5) là tổng hợp các quan hệ phụ thuộc M 1 =f(i); M 2 =f(i); =M 2 n 2 /(M 1 n 1 )=f(i) khi n 1 =const. Để tiện so sánh tính chất biến đổi của các biến tốc thuỷ lực khác nhau, thờng trên các đặc tính thay quan hệ M 2 =f(i) bằng quan hệ có dạng gần giống với nó của hệ số biến đổi mômen K=M 2 /M 1 =f(i), (4.7) nó cũng cho phép tính hiệu suất tiện hơn =Ki. (4.8) Sự đi xuống của M 2 =f(i) có thể giải thích bằng cách xét tam giác tốc độ khi n 1 không đổi và n 2 thay đáng kể (hình 4.2). Chế độ làm việc của bơm khi đó thay đổi ít. Hớng và độ lớn tốc độ v 2R ở cửa vào bánh cánh bơm do hệ thống cánh cố định của bánh phản kích và lu lợng Q (thay đổi ít) quyết định. Do đó tốc độ v 2B và thành phần v u2B của nó ở cửa ra khỏi bánh cánh bơm, tức là trớc cửa vào bánh tua bin, thay đổi ít. Sau bánh cánh tua bin dòng thay đổi mạnh tuỳ theo n 2 . Khi mômen cản M 2 lớn, vòng quay n 2 và do đó u 2T giảm. Thấy trên tam giác tốc độ, điều này dẫn đến giảm thành phần vận tốc vòng v u2T , nh thấy ở trên hình 4.2, nó có thể có giá trị âm, tức là có chiều ngợc chiều quay bánh cánh (giả sử Q ít thay đổi nên vận tốc tơng đối w 2T ít thay đổi, và v u2T giảm do n 2 giảm). Trong các điều kiện này, từ các phơng trình (4.5) và (4.6) thấy mômen M 2 vợt M 1 đáng kể. Các chế độ này ứng với vùng A trên đồ thị đặc tính (xem hình 4.5), trong đó M 2 >M 1 và K>1, còn mômen M 3 dơng. Khi giảm mômen cản Hình 4.5. Đặc tính bộ biến tốc thuỷ lực. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 129 M 2 thì vòng quay n 2 tăng, thành phần v u2T tăng, và theo (4.6) mômen truyền cho bánh cánh tua bin M 2 giảm. Tác dụng của bánh phản kích, tức là mômen M 3 giảm. Danh giới của vùng A là chế độ mà v u2T có giá trị mà tại đó bánh phản kích không tác dụng lên dòng (v u2T R 2T =v u2R R 2R ). Ta gọi nó là chế độ của bộ truyền mômen và kí hiệu bằng điểm H. Tại đây M 3 =0, K=1 và =i. Khi mômen cản tiếp tục giảm kèm theo n 2 và v u2T tăng (vùng B), mômen M 2 do tua bin tạo ra trở nên nhỏ hơn M 1 (K<1). Trong vùng này, tác dụng của mômen M 3 của bánh phản kích đổi sang chiều ngợc lại (so với vùng A, bánh phản kích có tác dụng xoay dòng về phía thuận chiều quay của bơm hơn, tức là nếu qui định vận tốc dơng khi cùng chiều quay thì -v u2R R 2R <-v u2T R 2T ). Đặc tính có thể bao gồm cả vùng C, trong đó M 2 rất nhỏ và bộ biến tốc thực hiện chức năng của bộ tăng tốc (i>1), và vùng D ở các chế độ quay ngợc mà nó đóng vai trò của thiết bị hãm thuỷ lực. Thấy ở vùng D hiệu suất =0. Trong vùng A, ở đó K>1, hiệu suất biến tốc thuỷ lực theo công thức (4.8) luôn lớn hơn của bộ truyền mômen thuỷ lực (=i), còn ở các vùng B và C- nhỏ hơn. Bằng cách thay đổi vị trí và profin cánh bánh phản kích và tua bin có thể tạo cho tua bin quay ngợc, tuy nhiên các bộ biến tốc thuỷ lực đảo chiều và tăng tốc, đợc thiết kế riêng cho các chế độ này, có hiệu suất không cao và ít đợc sử dụng. Đ 4.3 Tạo mẫu bộ truyền thuỷ lực và tính chuyển đặc tính của chúng Các nguyên tắc tạo mẫu các hệ thống cánh bộ truyền thuỷ lực dựa trên cơ sở các qui luật đồng dạng các máy thuỷ lực cánh. chúng cho phép xác định kích thớc và đặc tính các hệ thống cánh mới thoả mãn các giá trị đã cho M 1 , M 2 , n 1 , n 2 , nếu biết kích thớc và đặc tính thực nghiệm của hệ thống cánh đợc lấy làm mẫu có các giá trị các thông số công tác tơng đối K, i, và thích hợp. Nguyên tắc tạo mẫu cũng cho phép tính chuyển đổi các đặc tính thực nghiệm của bộ truyền thuỷ lực thu đợc ở vòng quay n 1 nhất định sang đặc tính với giá trị khác của n 1 và bằng tính toán xác định đợc chế độ làm việc của hệ thống động cơ- bộ truyền- máy tiêu thụ có vòng quay thay đổi. Sử dụng phơng pháp đồng dạng làm giảm khối lợng thử nghiệm trong chế tạo các hệ thống cánh mới và thử đặc tính trên bệ thử. Cơ sở nguyên tắc tạo mẫu các máy thuỷ lực cánh đợc trình bày ở mục 3.4 Chơng III. Điều kiện đồng dạng của các chế độ làm việc các bộ truyền thuỷ lực có các hệ thống cánh đồng dạng hình học là sự đồng dạng động học của trờng tốc độ trên danh giới hệ thống cánh. Khi sử dụng cho sơ đồ tính toán các dòng điều kiện này thể hiện ở sự đồng dạng của các tam giác tốc độ trên các danh giới hệ thống cánh (hình 4.1 và 4.2). Do đó biểu hiện bên ngoài của sự đồng dạng các chế độ là tỉ số truyền không đổi i=const. Theo công thức (3.38), mômen tơng tác của dòng với các bánh cánh tỉ lệ với mật độ chất lỏng , vận tốc góc 2 và kích thớc bánh cánh D 5 : M 2 D 5 . (4.9) Đối với các bộ truyền thuỷ lực ngời ta lấy vòng quay trục vào n 1 làm vòng quay đặc trng. Điều này tiện lợi ở chỗ khi thử nghiệm để có đặc tính thờng giữ n 1 =const. Yếu tố kích thớc đặc trng lấy đờng kính lớn nhất D của bánh cánh. Khi tỉ số truyền i nh nhau, đối với các bộ truyền đồng dạng theo phơng trình (4.9) sẽ có các quan hệ 1 52 11 k)D/(M và 2 52 12 k)D/(M (4.10) phải nh nhau. Theo các biểu thức (4.7) và (4.8) ở các chế độ nh vậy sẽ có các giá trị K=M 2 /M 1 =k 2 /k 1 và =Ki nh nhau. Nếu kết quả thử cho một bộ truyền ở vài giá trị n 1 =const đợc đa lên hệ toạ độ M và n 2 chung, thì các mômen ứng với các i=const sẽ phải nằm trên đờng paraboll bậc hai: http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 130 52 1 DkM , (4.11) còn hiệu suất ở các chế độ này phải không đổi. Ví dụ trên hình 4.6, a biểu diễn các đặc tính bộ truyền thuỷ lực thu đợc ở ba gía trị n 1 . Các chế độ đồng dạng, đặc trng bởi các đại lợng i=i; k=k; K=K; = ứng với các đờng paraboll mômen I và II, còn các chế độ có mômen bằng nhau (chế độ của bộ truyền mômen thuỷ lực i=i h ; k=k h ; K h =1; h =i)- paraboll III. Trên hình 4.7, a biểu diễn các đặc tính của bộ truyền mômen thuỷ lực ở ba giá trị n 1 =const. Các mômen ứng với k=k khi i=i=0,5 và k=k khi i=i=0,95 nằm trên đờng paraboll I và II minh hoạ cho sự không đổi của các quan hệ (4.10). Do đó để sử lí kết quả thử các bộ truyền thuỷ lực thờng không xây dựng đồ thị mômen mà đại lợng tỉ lệ với chúng k 1 =f(i) và k 2 =f(i) hoặc thờng xuyên nhất là k=k 1 =f(i) và K=k 2 /k 1 =f(i) cũng nh =f(i) (hình 4.7, b). Các đặc tính nh vậy đợc gọi là đặc tính tổng quát. Chúng thích hợp cho bộ truyền thuỷ lực bất kì có bộ phận dẫn dòng với các kích thớc đồng dạng. Trên thực tế nguyên tắc này đợc thực hiện một cách gần đúng. Sự gần đúng của các điều kiện tỉ lệ của các đặc tính là do sai lệch các điều kiện đồng dạng không tránh đợc trong chế tạo và khi tiến hành thử. Dới đây là các nguyên nhân chủ yếu gây ra các sai số. 1. Khác nhau của số Re= /D 2 1 của các dòng trong các bộ truyền động đem so sánh. Dờng nh tiện lợi nhất là tiến hành thử ở n 1 =const. Do đó, thậm chí thử cùng một bộ truyền ở các n 1 =const khác nhau cũng tiến hành với Re khác nhau. Các hệ số sức cản thuỷ lực, đặc biệt ma sát, giảm và tiến đến giới hạn nào đó khi số Re tăng, cho nên trong các bộ truyền n 1 hoặc D nhỏ hoặc độ nhớt lớn, đồng dạng động học của các dòng bị phá vỡ và các hệ số mômen k ở i=const giảm so với các k giới hạn ứng với Re lớn. Đối với bộ truyền mômen điều này đợc biểu hiện bằng sai lệch của đờng M=f(n 2 ) ở i=const so với đờng paraboll (xem công thức 4.11). Đối với bộ biến tốc thuỷ lực nó dẫn đến giảm mômen truyền, tức là giảm K và . 2. ảnh hởng của các yếu tố tỉ lệ, ví dụ không đảm bảo đồng dạng hình học do không đảm bảo tỉ lệ độ nhám của thành các rãnh dẫn và kích thớc các khe hở làm kín so với đờng kính đặc trng D khi thay đổi nó. Khi giảm D, độ nhám tơng đối tăng và tổn thất do ma sát cũng tăng. Ngoài ra, khi tăng kích thớc tơng đối của các khe làm kín, phần rò lọt q (hình 4.2) tăng. ảnh hởng các yếu tố tỉ lệ cũng dẫn đến phá vỡ sự đồng dạng động học của các dòng khi i=const và gây các tác hại bổ sung cho các bộ truyền kích nhỏ so với các bộ truyền lớn hơn. Hình 4.6. Đặc tính bộ biến tốc thuỷ lực: a- ở các vòng quay n 1 khác nhau; b- tổng quát không thứ nguyên. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com . đợc hút, thu đợc Hình 3.71. Tỉ số nén máy nén hơi nớc (k=1,3) cột áp cao phụ thuộc vào hệ số hút theo: 1- p m /p s =3,2; 2- p m /p s =6; 3- p m /p s =20; 4- p m /p s =50. http://kimcokynhan.wordpress.com http://kimcokynhan.wordpress.com 123 k 1k m s k/1 m s 1k 1k h k 1k m s k/1 m s mm mm 1k 1k h 2 ) p p (1) p p ( 1k 2 2 1k f ) p p (1) p p ( 1k k2 p p 1k 2 kf f của bộ truyền mômen với động cơ và máy sử dụng năng lợng. Các kiểu bộ truyền cơ bản Ta sẽ xét đặc điểm làm việc chủ yếu của hệ thống gồm động cơ 1, máy đợc dẫn động (máy sử dụng năng lợng) 2 và. chọn bộ truyền cho động cơ đốt trong. Về cơ bản nó không khác với trình tự đã trình bày ở trên cho động cơ điện không đồng bộ. Vùng chế độ làm việc không ổn định của động cơ đốt trong thể hiện