Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Однако режим течения газов в трубах распространенных пневматических систем преимущественно турбулентный. Потери напора при течении газа в трубе при этом режиме могут быть с достаточной точностью вычислены по выражению (55) пу- тем подстановки средних для данных условий значений входящих в него параметров. Коэффициент сопротивления Х обычно определяется по выра- жению (59). Средисе значение коэффициента сопротивления Х рассчитывают также для турбулентного режима течения (для 2 10' ( Ве ( 10") по приблингенному эмпирическому выражению ), = 0,11 ф+ — „"-)"", где й и кЫ вЂ” величины абсолютной и относительной шероховатости трубы.
(124) где и и у — средняя скорость и объемный вес газа; г ~'=-- — удельный объем газа. 7 с Так как объемный расход газа (г=и/= — по пути течения 7 по трубопроводу не сохраняется постоянным, а увеличивается вследствие расширения, обусловленного понижением давления, средняя скорость газа по длине трубопровода (и = (~гг) будет повышаться, а температура — поггиягаться. Ввиду слогггностгг определения величины показателя политропы течения газа по трубе с учетом теплообмена с материалом трубы и окружающей средой приближенные расчеты часто производят исходя из условия нзотермного режима течения, т. е. допускают, что газ протекает с постоянной температурой, равной температуре его в баллоне.
Опыты подтвердили, что для труб с отношением Ы в пределах 1000 — 12 000, где 1 и аг — длина и диаметр трубы, при коэффициенте расширения газа ~ от 0,5 до 0,8 подобное допущеРг ние почти не искажает результаты расчетов (показатель политроаы колеблется в пределах 1,1 ) гг 1). Прн этом условии можно считать вязкость газа по длине трубопровода также постоянной, а слодовательно, неизменным сохраняется и число Рейпольдса, выражение для которого при весовом расходе можно представить в виде Средние значения давления р, и температуры Т,р газа вычисляются при политропном расширении по выражениям (125) р — 1 т„ Т ср (126) где рс и Тс — начальное давление и температура (в ' К) гааа; рз/р, — степень расширения газа; р, и р, — начальное и конечное давление газа.
Средний объемный вес газа вычисляется по выражению Р<р уср= яТ где  — газовая постоянная при среднем давлении р,р и температуре Т,р при политропном расширении (см. стр. 65). Принимая во внимание, что величина весового расхода газа через трубопровод сечением / равна 6 = /и,ру,, средняя скорость газа выразится так: с и,р —— —. (Уср (127) где рг и Т, — давление и температура в К газа на входе в трубопровод; На рис. 51, а приведены графики зависимости Х от числа Рейнольдса для труб с различной относительной шероховатостью ( — ), ~а) построенные по выражению (124), и на рис.
51, б — опытная кривая среднего значения коэффициента Х при течении воздуха в типовой цельнотянутой стальной трубе. Весовой расход газа через трубопровод длиной Х с сечением 7 при турбулентном режиме течения можно вычислить по выраже- нию Л вЂ” длина трубопровода;  — средняя величина газовой постоянной; с2 — диаметр трубопровод»; / — сечение трубопровода;  — коэффициент, аависящий от степени расширения газа и величины показателя политропы и.
Зиачеиие коэффициеита В может быть вычислено в общем случае по выражению /Рэ1 " (М" (Рэ) Кривые зависимости В для различных значений параметров Ре —" и и приведены иа рис. 51, в. Рэ аоо Ооч аоз аоо О,О2 ОРУ l ов , ОО2 Яг' Ро" 220" ЛО' ФЮ" Ое В О,б Показатель политропы и при течении газа в трубопроводе определяется в зависимости от степени его расширения — -', а также Рэ Рт 123 0 а2 ае Об ао 1ОР/Р, Рис. 51. Эависимость ноэффициеита сопротивления 2, от числа йе для труб раэлнчиоа шероховатости от величины начальной Т, (на входе) и конечной Тз (на выходе) температур по выражению и = 1 — ~ Ра Р1 Если наполнение или опорожнение некоторой газовой емкости происходит через короткий патрубок или отверстие, при котором заметного теплообмена с внешней средой не происходит, показатель политропы будет близок к п = 1,4. Потери напора при течении газа через местные сопротивления часто определяют по общей формуле !см.
выражение (70)) бр=ив изт гд где З вЂ” опытный коэффлциент местного сопротивления; и и у — скорость течения газа и объемный его вес (объемная плотность) за местным сопротивлением. Полагая процесс течения политропным, расчет весового расхода через дроссельное отверстие можно производить для распространенного режима: з т. 17 где р, и рз — давление газа на входе в местное сопротивление и на выходе из него; Л вЂ” газовая постоянная реального газа; Т, — температура газа на входе в местное сопротивление в ' К; à — площадь проходного сечения местного сопротивления; р = злу — коэффициент расхода; з = ~„У вЂ” коэффициент сжатия струи; ~р — коэффициент сопротивления отверстия; и — показатель политропы; 1„и / — площадь потока в он<атом сечении и площадь отверстия; Рз — — степень расширения газа.
Р~ Коэффициент расхода для распространенных местных сопротивлений мокко принимать: для внезапного сужения трубопровода )г ж 0,8 и для внезапного расширения 9 ж 0,7; для поворота трубы под углом 90' ~„- -=3) 9 = 0,94 —: 0,95.
Ввиду некоторой сложности выражения (128) для вычисления расхода через местное сопротивление часто польауются упрощенным выражением =~~)~йу~р — рз)=р1 ~ „т'~р.— рз) ~128) Вес гааа, который необходимо подать в емкость объемом Ую для того чтобы повысить давление в вей с р, до р„, можно определить по вырах'ению ,ю~д (Рк Ро) уо НТ ( ) $30 где ре и р„ — давление газа в емкости в начале и в конце ааполкения, Я НАСОСЫ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ Глава П1 НАСОСЫ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МОТОРЫ Насос служит для преобразования механической энергии привода (входного звена) в энергию потока жидкости. В настоящем пособии рассмотрены лишь объемные насосы, преобразующие механическую энергию, приложенную к их приводному валу, в энергию движения жидкости под давлением.
Вытеснение жидкости из рабочих камер и заполнение ею всасывающих камер происходит в объемном насосе в результате уменьшения и соответственно увеличения геометрического объема этих камер, герметически отделенных друг от друга. В роторных объемных насосах, применяемых в распространенных гидросистемах, жидкость из рабочих камер вытесняется в процессе вращательного или вращательно-поступательного движения вытеснителей. Объемный гидромотор преобразует энергию потока жидкости в механическую работу выходного авена (вала).
Под объемным гидромотором понимают в общем случае гидродвигатель кругового движения, в котором энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию в процессе перемещения под действием сил давления герметнзирующего рабочего элемента (поршня, пластины и пр.) при заполнении жидкостью рабочей камеры. Рабочая камера насоса (или гидромотора) — изолированное пространство, обрааованное деталями насоса с периодически увеличивающимся и уменьшающимся при работе насоса объемом и сообщающееся соответственно с нагнетательным и всасывающими каналами.
Помимо гидромоторов, различают объемные гидродвигатели возвратно-поступательного (силовые цилиндры) и возвратно-поворотного (квадранты) движений, в которых энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию поступательного движения штока или поворотного движения (с углом поворота (360') вала (см. стр. 326). Насосы и гидромоторы объемного типа (бесклапанного распределения) являются в большинстве случаев обратимыми механизмами, что позволяет применять в качестве насоса и мотора один и тот же агрегат. Поэтому общие вопросы расчетов и конструиро- 1зе вания в настоящем пособии рассматриваются применительно к насосам с описанием особенностей использования их н качестве гидромоторов. Рабочее давление современных насосов достигает 350— 500 кГ/см', число оборотов 5000 об/мин, а в отдельных случаях 42000 — 48000 об/мин и реже 30000 об/мил. Производительность насосов колеблется в широких пределах — от $ и менее до 8700 л/мик для поршневых насосов, предназначенных для морских судов или тяжелых промышленных установок.
Мощность насосов, применяемых в гидросистемах некоторых отраслей промышленности, достигает 3500 квт. Насосы специального назначения отличаются высокой приемистостью (быстродействием). В лучших образцах насоса время достижения регулируемым насосом максимальной производительности от нулевого ее значения не превышает 0,04 сек, а время сниженин расхода от номинального значения до нулевого — не более 0,02 'сек.
В тяжелом машиностроении применяются насосы регулируемого расхода мощностью 2000 кет, проиаводящие до 60 реверсов в минуту. По данным зарубежной печати гидропривод в трубопрокатных станах с весом движущихся возвратно-поступательно частей в $50 ш обеспечивает 45 двойных ходов в минуту. Динамические качества гидромотора оцениваются способностью сообщать массовой нагрузке большое ускорение и определяются отношением момента, развиваемого гидромотором, к моменту инерции вращающихся его частей, По этому параметру гидромоторы мощностью 200 вил добротнее в 50 — 60 раз и при малой мощности — в 460 — 200 раа электродвигателей постоянного тока. ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ ОБЪЕМНЫХ НАСОСОВ И ГИДРОМОТОРОВ При вращении вала насоса объем его камер изменяется, причем при рабочем ходе (цикле) этот объем уменьшается и заполняющая его жидкость вытесняется; для гидравлического мотора объем камер при рабочем ходе увеличивается и жидкость, поступающая к нему от внешнего источника, ааполняет эти камеры.
Изменение объема камер насоса или мотора за один оборот характеризует их рабочие объемы, а за единицу времени — теоретическую (расчетную) производительность (подачу), которую часто также называют геометрической производительностью. Иначе расчетная производительность (подача) насоса — суммарное изменение объема камер насоса в единицу времени или проиаведение рабочего объема насоса на число оборотов вала в единицу времени, причем под рабочим объемом насоса (или гидромотора) понимают изменение объема камер насоса за один оборот. Следовательно, рабочий объем насоса является его расчетной производительностью за один оборот вала. Не следует отождествлять число оборотов вала насоса (гндромотора) с числом рабочих циклов, поскольку в насосах (гидро- моторах) некоторых конструкций рабочие элементы совершают за один оборот вала несколько рабочих циклов нагнетаний и всасываний (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
