Гидравлические передачи

Страница 1

Принцип действия. Гидравлическими передачами тепловозов называют устройства, в которых мощность дизеля передается к движущимся колесам локомотива через жидкость при отсутствии непосредственной жесткой (кинематической) связи между валом дизеля и ведущими осями. Таким образом, жидкость в гидравлических передачах является одним из основных рабочих звеньев.

Жидкостью в физике считают тело, обладающее текучестью и, в отличие от твердого тела, не имеющее собственной формы, принимающее форму сосуда, в котором оно находится. С точки зрения гидравлики, под термином «жидкость» понимают не только жидкие (капельные), но и газообразные тела.

В гидравлических передачах локомотивов применяют исключительно капельные жидкости, теоретически обладающие свойством несжимаемости.

Для обеспечения высокой надежности гидравлической передачи применяемая жидкость должна быть одновременно рабочим телом и смазкой узлов трения.

В качестве рабочих жидкостей в тепловозных передачах обычно применяют хорошо очищенные минеральные масла или синтетические жидкости плотностью 880 . 910 кг/м3 и вязкостью 10 . 50 Ст.

В принципе, рабочей жидкостью в передачах может быть очищенная от солей и примесей вода (конденсат), которая имеет большую плотность, меньшую вязкость и выше теплоемкость, чем минеральные масла или синтетические жидкости. Гидравлическая передача «на воде» будет иметь больший кпд и лучшие весогабаритные показатели, но в этом случае потребуются разделение систем ее питания и смазки узлов. Также, что самое неприятное, неизбежно возникнут проблемы коррозии металлических деталей передачи и загрязнения питательных каналов накипью. В результате значительно уменьшится ресурс работы передачи.

Энергетическое состояние жидкости, движущейся внутри замкнутого объема, в физике оценивают с помощью уравнения Бернулли. В соответствии с этим уравнением циркулирующая в гидравлической передаче жидкость может обладать энергией следующих видов: гидростатического давления Р, кинетической энергией потока Екин и геометрического напора Н (энергией положения). Физический смысл уравнения Бернулли состоит в следующем: при установившемся движении жидкости сумма трех видов энергий (положения, давления и кинетической) в любой точке потока остается неизменной. Как следствие, при возрастании скорости движения потока жидкости (кинетической энергии) уменьшается его давление, и наоборот.

Классификация гидравлических передач. Из школьного курса физики известно, что мощности механических Nм, электрических Рэ и гидравлических Nr машин (и передач) определяются произведением двух величин (параметров), соответственно: , , . Нетрудно заметить, что физический смысл вращающего момента М, напряжения U и напора жидкости Н в этих формулах один и тот же — это как бы причина движения. По аналогии — угловая скорость вращения , сила тока I и расход жидкости Q также схожи по своему функциональному назначению, соответственно, в разных видах энергии.

В зависимости от преобладания в рабочей движущейся жидкости энергии давления Н (напора) или кинетической энергии Q (расхода) гидравлические передачи подразделяются на два вида: гидростатические (объемные) и гидродинамические.

Рассмотрим самые общие принципы работы этих видов тяговых передач.

Гидростатические (объемные) передачи. Принцип действия гидростатических передач основан на свойстве ничтожной сжимаемости (теоретически несжимаемости) жидкости и на законе, открытом известным французским ученым Блезом Паскалем (1623— 1662 гг.), гласящим, что всякое изменение давления в какой-либо точке или плоскости покоящейся капельной жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается в другие точки или плоскости без изменения. Кстати, применяемая в Международной системе единиц СИ единица размерности давления Паскаль (Па) названа в честь этого великого ученого. Один Паскаль (1 Па) равен давлению, вызываемому силой в один Ньютон (1 Н), равномерно распределенной по площади 1 м2, или 7,5∙10-3 мм рт. ст.