Cơ Khí - Giáo trình Máy Phụ Tàu Thủy phần 6 ppsx

Bộ truyền thuỷ lực được phân thành các bộ truyền mômen thuỷ lực, chúng truyền côngsuất mà không thay đổi mô men, và bộ biến đổi tốc độ hay biến đổi mômen thuỷ lực có khảnăng thay đổi môm

k cr

s 4 3 2 k 1 k

mix

k cr

.

mix

3

k 1 k

mix

k cr

mix 3 k 1 k

m

k cr

m

p 1 a

K

p

p 1 a

K p

p 1 a

u

(3.103)trong đó K1= 123- gọi là hệ số tốc độ của dòng chất công tác; K2= 234- hệ số tốc độ của dòng chất

được hút theo; am.cr, amix.cr và as.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 được hút (a .cr  kRTi  kpi/i )

Từ phương trình (1.103) thấy, nếu biết các thông số vào của chất công tác và chất đượchút và áp suất xả ở cửa ra máy nén, hệ số hút theo được xác định theo tỉ số giãn nở của dòng

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 ưu trong buồng hoà trộn tăng theo tỉ số nén tổng Hệ số 3 có ảnh hưởnglớn đến đặc tính máy nén: 3càng nhỏ, tỉ số nén nén tổng ứng với tỉ số nén nhất định của buồnghoà trộn sẽ càng nhỏ Do đó, đối với ống khuyếch tán hiệu suất thấp (3 nhỏ) thì tỉ số nén chủyếu xảy ra trong buồng hoà trộn sẽ có lợi hơn

Nếu các tỉ số có liên quan với nhau p3/pk và pmix/pkđược chọn theo đồ thị ở 3.69, giá trị K3tối ưu tương ứng có thể xác định theo đồ thị K3=f(pmix/pk) trong hình 3.70 Sử dụng cácđồ thị ta

có thể tính được umaxtheo công thức (3.103)

Hình 3.69 Tỉ số nén tối ưu trong

buồng hoà trộn. Hình 3.70 Hệ số k3tối ưu phụ thuộc tỉ số nén.

, p

p 1 a K p

p 1

a

K

p

p 1 a

K p

p 1

a

K

k 1 k

s

k cr

s 2 k 1 k

mix

k cr

.

mix

3

k 1 k

mix

k cr

mix 3 k 1 k

m

k cr

Tỉ số hút theo u phụ thuộc vào tỉ số áp suất ban đầu giữa chất công tác và chất được hút, tỉ

số nén tổng và chỉ số đoạn nhiệt của các chất Hình 3.71 mô tả quan hệ trong các máy nén hơicột áp cao với k=1,3 đối với vài giá trị pm/ps

Đối với mỗi giá trị nhất định của pm/pshệ số hút theo tăng khi giảm tỉ số nén pmix/ps.Các kích thước của máy nén phụt với buồng hoà trộn trụ được tính bằng các công thức líthuyết và thực nghiệm sau

Từ phương trình lưu động đoạn nhiệt, có (*):

, ] ) p

p ( ) p

p [(

1 k

k 2

p

f

] ) p

p ( 1 [

p 1 k

k 2 )

p

p ( f ] ) p

p ( 1 [

p 1 k

k 2 f v

f

M

k 1 k

1

2 k / 2 1

2 1

1

k 1 k

1

2 1

1 k

/ 1 1

2 1 k

1 k

1

2 1

1 2

2

 , thay trị số k vàophương trình trên, được tiết diện nhỏ nhất (họng) lỗ phun:

m m 1 k 1 k cr m cr

k

2 k

M a

k 1 k

m

s k

/ 1 m s

1 k 1 k

h

k 1 k

m

s k

/ 1 m

s m

m

m m 1 k 1 k

h

2

) p

p ( 1 ) p

p (

1 k

2 2

1 k f

) p

p ( 1 ) p

p ( 1 k

k 2 p

p 1

k

2 k f

] ) p

p ( 1 [ 1 k

2 a

p ( 1 [ 1 k

2 a

) p

p ( ] ) p

p ( 1 [ 1 k

2 a

c

k 1 k

mix

3 cr

mix

mix k

mix

3 cr

mix mix k / 1 mix

3 k

1 k

mix

3 cr

mix

m m

m m

m

a

p k p

k

p k

m

cr mix mix m

k 1 k

mix

3 k

1

mix

3

1 k 1 k

a

a p

p ) p

p ( 1 )

p

p

(

1 k

2 2

Chiều dài buồng hoà trộn

lmix=6d3khi u0,5;

lmix=10d3khi u2

Góc côn ống khuyếch tán=80- 100 Chiều dài ống khuếch tán ldif=(68)(dra-d3)

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

d 29 , 0 u 76 , 0 083

chương 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 bơmcánh, tua bin thuỷ lực lắp đồng trục và gần nhau trong vỏ chung Chúng có nhiệm vụ truyềncông suất từ động cơ tới các thiết bị được dẫn động bằng dòng chất lỏng Trong bộ truyền độngkhông có liên hệ cứng giữa trục dẫn và bị dẫn

Bộ truyền thuỷ lực được phân thành các bộ truyền mômen thuỷ lực, chúng truyền côngsuất mà không thay đổi mô men, và bộ biến đổi tốc độ (hay biến đổi mômen) thuỷ lực có khảnăng thay đổi mômen truyền Dưới đây, để tránh dài dòng chúng được 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 liên kết với trục 5 của động cơ, bánh cánh tua bin 3 liên kết với trục ra 11

2-Trong các biến tốc thuỷ lực, giữa bánh cánh của bơm và tua bin có đặt bánh cánh phảnkích 12, liên kết với vỏ cố định 13 Các cánh 6 và 9 của các bánh cánh liên kết với các bề mặtmút dẫn hướng (ví dụ, các mặt 7 và 8) Các bề mặt tạo thành các khoang trong đó chất lỏng(thường là dầu khoáng độ nhớt thấp) chảy bao qua các cánh của bánh cánh Hình dạng bênngoài của các bộ phận công tác được 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 cácbánh cánh, bộ làm kín 10 làm kín vỏ Bánh cánh bơm nhận năng lượng từ động cơ và nhờ cáccánh truyền nó cho dòng chất lỏng Dòng chất lỏng chảy bao qua các cánh của tua bin làm tuabin quay và truyền năng lượng 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

Hình 4.2 Sơ đồ bộ biến tốc thuỷ lực và dòng chảy trong hệ thống cánh.

phận cơ của bộ truyền động khỏi quá tải và các tải va đập, tăng độ tin cậy của hệ thống Bộtruyền thuỷ lực còn bảo vệ quá tải cho động cơ trong thời gian khởi động, khi tăng tốc đốitượng được dẫn động có quán tính lớn, do đó không cần thiết tăng công suất định mứccủađộng 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 theothay đổi vòng quay của trục ra Khi sức cản máy tiêu thụ tăng và, do đó, vòng quay trục ra giảmthì mômen truyền tăng Nhờ điều đó mà việc sử dụng công suất động cơ được tốt hơn, tăng hiệusuất của hệ thống và không cần thiết dùng các bánh răng để thay đổi tỉ số truyền Tất cả cácchức năng trên được thực hiện tự động không có sự can thiệp của người vận hành hoặc thiết bị

điều khiển nào ở chế độ tối ưu hiệu suất bộ truyền thuỷ lực đạt tới 85-98%, tức là thấp hơn sovới các bộ truyền cơ không đáng kể Dù có nhược điểm này và kết cấu có phần phức tạp hơn,nhưng do các ưu điểm trên nên chúng vẫn được dùng rộng rãi trong các máy xây dựng, máynâng, 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 (hình4.1) Các mômen ngoại lực gồm có mômen M1từ phía động cơ trên trục 5; mômen cản M2củamáy tiêu thụ đặt lên trục ra 11; mômen ma sát Mr của vỏ quay 1 với môi trường xung quanh

bề mặt 7 nên truyền một mômen nào đó cho trục ra Ngoài ra mômen còn được truyền do masát trong các ổ 4 và thiết bị làm kín 10 Như vậy,

M=Mtr+Mf

Mômen từ động cơ đựơc truyền qua khớp chỉ khi có chênh lệch tốc độ các bánh cánh, tức

là n1>n2 Tỉ số vòng quay các bánh cánh i=n2/n1 được gọi là tỉ số truyền Sai lệch vòng quaytương đối s=(n1-n2)/n1=1-i được gọi là độ trượt Không có sự trựơt thì lưu lượng Q và do đó,theo công thức (4.3), mômen Mtr bằng không Mômen truyền do ma sát cũng bằng không(không kể truyền do ma sát của ổ và làm kín) Khi vòng quay n2thấp và do đó trường lực li tâmtrong các rãnh cánh bánh cánh tua bin yếu, bánh cánh tua bin tạo ra sức cản đối với dòng chấtlỏng nhỏ Khi đó QQmaxvà mômen truyền Mtrcũng đạt giá trị tối đa

Đặc tính bộ truyền mômen thuỷ lực (hình 4.4) là đường M phụ thuộc vào tốc độ trục ra n2khi n1=const, tức là phụ thuộc vào tỉ số truyền i Vùng bên phải OK là đặc tính ứng với các chế

độ mà i dương và các bánh cánh quay cùng chiều Đây là vùng truyền công suất của bánh cánhbơm cho tua bin, trong đó phụ thuộc M=f(n2) là đường cong đi xuống Đặc tính còn bao gồmphụ thuộc của hiệu suất  vào n2 hoặc i Theo công thức (4.2) thì mômen được truyền thực tếkhông thay đổi và hiệu suất sẽ bằng tỉ số truyền:

=N2/N1=M2n2/M1n1=n2/n1=i (4.4)Trong vùng làm việc chủ yếu (0<i<itr) sự phụ thuộc =f(i) là tuyến tính Khi i1 sự tuyếntính bị mất đi Mômen M, được truyền bởi bộ truyền, giảm nhanh ở vùng này Giá trị của nó trởthành cùng mức độ so với ma sát của vỏ với môi trường xung quanh Khi đó, theo công thức(4.1), mômen truyền cho trục ra giảm khi tăng i nhanh hơn so với M1, và hàm phụ thuộc, theocông thức

b hình 4.1, thay đổi tốc độ v2Bở cửa ra của bánh cánh bơm cho đến v1Tở ngay sau cửa vào bánhcánh tua bin và tỉ lệ với vec tơ vy, đặc trưng cho sự thay đổi cưỡng bức của dòng, nó tăng khigiảm i

Tổn thất tương tự cũng xuất hiện ở cửa vào bánhcánh bơm Các tổn thất xoáy chiếm phần lớn khi i nhỏ,tức là khi lưu lượng 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 mômencàng lớn ở cùng i hoặc kích thước đã cho và công suấttrên đơn vị thể tích của nó càng lớn Như vậy, chấtlượng bộ truyền về tích năng được thể hiện bằng độdốc của đặc tính ở vùng i lớn

Năng lượng tổn thất chuyển thành nhiệt phải

được đưa đi để tránh làm nóng chất lỏng và các liênkết không cố định Trong các bộ truyền thuỷ lực làmviệc lâu dài với độ trượt s lớn và đặc biệt ở vùng quayngược phải sử dụng các phương tiện làm mát đặc biệt Nếu làm việc lâu dài ở s nhỏ, thì rò lọtchất lỏng qua các khe cũng như 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 cókhả năng biến đổi mômen M1 của động cơ đặt trên trục vào 5 tuỳ thuộc vào tỉ số truyền i Nếumômen cản M2trên trục ra 11 lớn hơn mômen động cơ, thì n2 tự động giảm; nếu M2 giảm thì n2tăng Điều này cho phép tự động, không cần thay đổi tỉ số truyền (chuyển số), sử dụng đầy đủhơn 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 tương ứng với động học mong muốn của dòng Điềunày cần thiết để có được các tính chất biến đổi cần thiết cũng như hiệu suất đủ cao trong vùngthay đổi i rộng Thường khi làm quen với tương tác của các hệ thống bánh cánh trong bộ biếntốc thuỷ lực người ta chỉ xét sơ đồ dòng chảy được đơn giản hoá nhưng gần với thực tế Sơ đồhoá dựa vào các giả thiết sau:

Hình 4.4 Đặc tính bộ truyền mômen

Nếu các cánh phản kích cũng tăng dòng quay, tức là vu2RR2R>vu2TR2T, thì gia số tổng củamômen động lượng

M1+M3=Q(vu2BR2B- vu2TR2T),

trong đó M3-mômen lên bánh cánh phản kích cố định, do vỏ 13 chịu.

Trong bánh cánh tua bin thành phần quay giảm từ vu2BR2B đến vu2TR2T để khắc phụcmômen cản

-M2=Q(vu2TR2T-vu2BR2B), (4.6)bằng tổng mômen bánh cánh bơm và bánh cánh phản kích, tức là M1+M3-M2=0 Như vậy, biếntốc thuỷ lực phát huy trên trục ra mômen M2lớn hơn mômen bản thân động cơ chịu M1và thựchiện chức năng giảm tốc Trong đó buộc n2<n1, hay i=n2/n1<1 Một phần không lớn mômen

được 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 M1=f(i);

M2=f(i); =M2n2/(M1n1)=f(i) khi n1=const

Để tiện so sánh tính chất biến đổi của các

biến tốc thuỷ lực khác nhau, thường trên các đặc

tính thay quan hệ M2=f(i) bằng quan hệ có dạng

gần giống với nó của hệ số biến đổi mômen

K=M2/M1=f(i), (4.7)

nó cũng cho phép tính hiệu suất tiện hơn

=Ki (4.8)

Sự đi xuống của M2=f(i) có thể giải thích

bằng cách xét tam giác tốc độ khi n1 không đổi

và n2 thay đáng kể (hình 4.2) Chế độ làm việc

của bơm khi đó thay đổi ít Hướng và độ lớn tốc

độ v2R ở cửa vào bánh cánh bơm do hệ thống

cánh cố định của bánh phản kích và lưu lượng Q

(thay đổi ít) quyết định Do đó tốc độ v2B và

thành phần vu2B của nó ở cửa ra khỏi bánh cánh

bơm, tức là trước cửa vào bánh tua bin, thay đổi ít Sau bánh cánh tua bin dòng thay đổi mạnhtuỳ theo n2 Khi mômen cản M2 lớn, vòng quay n2 và do đó u2T giảm Thấy trên tam giác tốc

độ, điều này dẫn đến giảm thành phần vận tốc vòng vu2T, như thấy ở trên hình 4.2, nó có thể cógiá trị âm, tức là có chiều ngược chiều quay bánh cánh (giả sử Q ít thay đổi nên vận tốc tương

đối w 2T ít thay đổi, và v u2T giảm do n 2 giảm) Trong các điều kiện này, từ các phương trình (4.5)

và (4.6) thấy mômen M2vượt M1 đáng kể Các chế độ này ứng với vùng A trên đồ thị đặc tính(xem hình 4.5), trong đó M2>M1 và K>1, còn mômen M3 dương Khi giảm mômen cản

Hình 4.5.Đặc tính bộ biến tốc thuỷ lực.

M2 thì vòng quay n2tăng, thành phần vu2T tăng, và theo (4.6) mômen truyền cho bánh cánh tuabin M2giảm Tác dụng của bánh phản kích, tức là mômen M3giảm.

Danh giới của vùng A là chế độ mà vu2T có giá trị mà tại đó bánh phản kích không tácdụng lên dòng (vu2TR2T=vu2RR2R) Ta gọi nó là chế độ của bộ truyền mômen và kí hiệu bằng

điểm H Tại đây M3=0, K=1 và =i Khi mômen cản tiếp tục giảm kèm theo n2 và vu2T tăng(vùng B), mômen M2 do tua bin tạo ra trở nên nhỏ hơn M1 (K<1) Trong vùng này, tác dụngcủa mômen M3của bánh phản kích đổi sang chiều ngược lại (so với vùng A, bánh phản kích cótác dụng xoay dòng về phía thuận chiều quay của bơm hơn, tức là nếu qui định vận tốc dươngkhi cùng chiều quay thì -vu2RR2R<-vu2TR2T) Đặc tính có thể bao gồm cả vùng C, trong đó M2rấtnhỏ và bộ biến tốc thực hiện chức năng của bộ tăng tốc (i>1), và vùng D ở các chế độ quayngược 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 hơncủa 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 binquay ngược, tuy nhiên các bộ biến tốc thuỷ lực đảo chiều và tăng tốc, được thiết kế riêng chocác chế độ này, có hiệu suất không cao và ít được 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 thước và đặc tính các hệthống cánh mới thoả mãn các giá trị đã cho M1, M2, n1, n2, nếu biết kích thước và đặc tính thựcnghiệm của hệ thống cánh được lấy làm mẫu có các giá trị các thông số công tác tương đối K,

i, vàthích hợp

Nguyên tắc tạo mẫu cũng cho phép tính chuyển đổi các đặc tính thực nghiệm của bộtruyền thuỷ lực thu được ở vòng quay n1nhất định sang đặc tính với giá trị khác của n1và bằngtính toán xác định được chế độ làm việc của hệ thống động cơ- bộ truyền- máy tiêu thụ có vòngquay thay đổi Sử dụng phương pháp đồng dạng làm giảm khối lượng thử nghiệm trong chế tạocác hệ thống cánh mới và thử đặc tính trên bệ thử

Cơ sở nguyên tắc tạo mẫu các máy thuỷ lực cánh được trình bày ở mục 3.4 Chương III

Điều kiện đồng dạng của các chế độ làm việc các bộ truyền thuỷ lực có các hệ thống cánh đồngdạng hình học là sự đồng dạng động học của trường tốc độ trên danh giới hệ thống cánh Khi sửdụng 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 đồngdạng các chế độ là tỉ số truyền không đổi i=const Theo công thức (3.38), mômen tương tác củadòng với các bánh cánh tỉ lệ với mật độ chất lỏng , vận tốc góc 2 và kích thước bánh cánh

a biểu diễn các đặc tính của bộ truyền mômen thuỷ lực ở ba giá trị n1=const Các mômen ứngvới k=k’ khi i=i’=0,5 và k=k” khi i=i”=0,95 nằm trên đường paraboll I và II minh hoạ cho sựkhông đổi của các quan hệ (4.10) Do đó để sử lí kết quả thử các bộ truyền thuỷ lực thườngkhông xây dựng đồ thị mômen mà đại lượng tỉ lệ với chúng k1=f(i) và k2=f(i) hoặc thườngxuyên nhất là k=k1=f(i) và K=k2/k1=f(i) cũng như =f(i) (hình 4.7, b) Các đặc tính như vậy

được gọi là đặc tính tổng quát Chúng thích hợp cho bộ truyền thuỷ lực bất kì có bộ phận dẫndòng với các kích thước đồng dạng Trên thực tế nguyên tắc này được thực hiện một cách gần

khi tiến hành thử Dưới đây là các

nguyên nhân chủ yếu gây ra các

giảm và tiến đến giới hạn nào đó

khi số Re tăng, cho nên trong các

bộ truyền n1 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

được biểu hiện bằng sai lệch của đường M=f(n2) ở i=const so với đường paraboll (xem côngthức 4.11) Đối với bộ biến tốc thuỷ lực nó dẫn đến giảm mômen truyền, tức là giảm K và 

2 ảnh hưởng 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 thước các khe hở làm kín so với đườngkính đặc trưng D khi thay đổi nó Khi giảm D, độ nhám tương đối tăng và tổn thất do ma sátcũng tăng Ngoài ra, khi tăng kích thước tương đối của các khe làm kín, phần rò lọt q (hình 4.2)tăng ảnh hưởng các yếu tố tỉ lệ cũng dẫn đến phá vỡ sự đồng dạng động học của các dòng khii=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 n1 khác nhau; b- tổng quát không thứ nguyên.

3 Không có điều kiện tỉ lệ (4.11) đối với các mômen được truyền và tiêu hao bởi ma sátcủa ổ và thiết bị làm kín trong các bộ truyền thuỷ lực Khi giảm n1và D cũng như tăng độ nhớt

, phần mômen ma sát so với mômen truyền bởi dòng chất lỏng Mtr tăng và dẫn đến giảm độchính xác của tính toán chuyển đổi

Đ 4.4 Sự làm việc của bộ truyền mômen với động cơ và máy sử dụng năng lượng Các kiểu bộ truyền cơ bản

Ta sẽ xét đặc điểm làm việc chủ yếu của hệ thống gồm động cơ 1, máy được dẫn động(máy sử dụng năng lượng) 2 và bộ truyền mômen 3

Nguyên tắc chọn bộ truyền cho sự làm việc phối hợp của động cơ với máy tiêu thụ là phải

đảm bảo hai điều kiện Thứ nhất, ở chế độ khai thác lâu dài bộ truyền mômen phải làm việc ởgần chế độ tối ưu (điểm P hình 4.4), ở đó Pmax Bình thường iP=P=0,940,98 Thứ hai, bộtruyền mômen phải bảo vệ tin cậy động cơ và máy tiêu thụ khỏi bị quá tải Mômen tính toán ởchế độ khai thác lâu dài MP nhỏ hơn vài lần so với mômen chuyển dịch M0- mômen động cơchịu khi trục ra bị hãm, tức là i=0 Mômen M0 thường xấp xỉ mômen được truyền lớn nhất:

M0Mmax Tuy vậy, đôi khi cũng có trường hợp mômen truyền đạt Mmax ở i>0 (hình 4.8) Đạilượng =Mmax/MP=max/P, được gọi là hệ số quá tải, do tính chất thuỷ lực của bộ phận dẫndòng bộ truyền quyết định Khi so sánh đối với các bộ truyền mômen khác nhau thường lấy

Pở iP=0,95 Nhờ có giới hạn củamà bộ truyền có khả năng bảo vệ động cơ và máy được dẫn

động khỏi bị quá tải Để như động cơ làm việc ở chế độ Mmax an toàn và không dẫn đến hưhỏng trước thời hạn Dĩ nhiên, độ lớn phải tương ứng với khả năng và điều kiện khai thác của

động cơ Ngoài ra, trị số của Mmax cũng phải đảm bảo độ bền của tất cả các chi tiết của hệthống

Như vậy có thể khái quát hai yêu cầu cơ bản đối với đặc tính bộ truyền:

1) trong vùng i nó phải dốc xuống để truyền năng lượng với hiệu suất lớn, và để bộtruyền khi đó sẽ có kích thước nhỏ;

2) ở vùng i0 nó phải có trị sốcho phép đối với động cơ được sử dụng

Thường các bộ truyền mômen được sử dụng cùng với động cơ điện không đồng bộ hoặc

động cơ đốt trong mà theo tính chất đặc tính của chúng cần được bảo vệ quá tải Tuỳ theo loại

động cơ và vai trò bộ truyền đảm nhiệm mà thay đổi yêu cầu đối với đặc tính của nó và đặc biệt

là đối với đoạn đầu của đặc tính quyết max, tức là Mmax Các động cơ điện không đồng bộ chophép hệ sộ quá tải=max/P=24, còn động cơ đốt trong -=46

Trình tự xác định kích thước bộ truyền mômen cho hệ thống động cơ điện không

đồng bộ.

Giả sử biết đặc tính của động cơ Mđc=f(n1) (hình 4.8, a); họ các đường đặc tính tiêu thụ

Mtr=f(n2), trong số đó đường I (cơ bản) ứng với điều kiện làm việc lâu dài, còn đường II và các điều kiện tải bộ phận và tối đa cho phép; đặc tính tổng quát của kiểu bộ truyền đã chọnk=f(i) (hình 4.8, b) Nếu không có bộ truyền các chế độ làm việc phối hợp của động cơ và máytiêu thụ sẽ được xác định bằng giao các đường Mđc=f(n1) và Mtr=f(n2) khi chồng chúng lênnhau Trên hình 4.8, a là các điểm C, B và E Khi chọn động cơ đúng, điểm chế độ tải lớn nhất

III-E nằm ở gần điểm A, tức điểm bắt đầu nhánh đi xuống bên phải của đặc tính công tác động cơ.Nếu (luôn có thể xảy ra ở các máy nâng, xây dựng và vận tải) mômen Mtrvựơt quá mômen giớihạn MđcA thì động cơ bị dừng lại do tải trọng và có thể bị hỏng Để tránh điều này xảy ra phảilắp động cơ có công suất cao hơn để tăng MđcA Nhưng khi sử dụng bộ truyền thuỷ lực có thểkhông cần nâng công suất máy

Để chọn kích thước bộ truyền người ta dựa vào đặc tính của nó để xác định trị số độ trượttính toán (thường sP=0,060,02; tức là iP=P=0,940,98) và dựng lại nhánh làm việc của đặctính động cơ, dịch các điểm trên nó theo trục vòng quay đi một khoảng np=sPn1 Điểm giaocủa đường cong thu được Mđc=f(iPn1) vớiđường Mtr=f(n2) (điểm G trên hình 4.8, a) cho trị sốmômen tính toán MPvà vòng quay n2P=iPn1P Khi tìm được trên đặc tính k=f(i) giá trị kPứng với

iP ta sẽ xác định được đường kính D của bộ truyền từ công thức 2 5

P 1

2 P

đường này với đường đặc tính động cơ sẽ cho các giá trị n1 và Mđc tương ứng với mỗi chế độ đã

Hình 4.8 Đặc tính làm việc phối hợp của động cơ

điện không đồng bộ với bộ truyền mômen:

a- đặc tính động cơ; b- đặc tính bộ truyền; c- đặc tính trên trục ra.