1-16 (809193), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Гидродвигатель – это гидравлическая машина, которая получает отжидкости часть энергии и передаёт её рабочему органу для полезного использования.В современной технике применяют большое количество разновидностей гидромашин.Наибольшее распространение получили объёмные и лопастные насосы и гидродвигатели.Объёмные насосы – это поршневые, шестерённые, аксиально-поршневые и т.д.

Они работаютза счёт изменения объёма рабочих камер, периодически соединяющихся с входным и выходнымпатрубками. Перемещение жидкости осуществляется путём вытеснения её из рабочих камервытеснителями (поршни, плунжеры, шестерни, винты и т.д.).С работой шестерённого насоса с наружным зацеплением двух одинаковых шестерён мызнакомились при выполнении 4-й лабораторной работы.Преимущества ШН: простота конструкции;низкая стоимость; высокая надёжность; малыегабаритыивес;относительномалаячувствительность к чистоте рабочей жидкости.Недостатки ШН: нерегулируемость рабочегообъёма; большая неравномерность подачи; довольновысокий уровень шума.Рабочими элементами в этом насосе являются две цилиндрические шестерни с внешнимзацеплением зубьев.

Одна из шестерён, находящихся на приводном валу, является ведущей, а другая –ведомой. Рабочую камеру образуют поверхности зубьев, корпуса насоса и боковых дисков. По обестороны области зацепления в корпусе имеются полости всасывания и нагнетания.С целью уменьшения утечек в конструкции насоса предусмотрена гидравлическая компенсацияторцевых зазоров.4Яроц ВВЛопастные насосы – это центробежные и осевые. Рабочим органом лопастной машиныявляется вращающееся рабочее колесо, снабжённое лопастями.

Энергия от рабочего колеса жидкостипередаётся путём динамического взаимодействия лопастей колеса с обтекающей их жидкостью.Нарисункеизображенапростейшаясхемацентробежного насоса. Проточная часть насоса включает –подвод, рабочее колесо и отвод. Рабочее колесо (РК) состоитиз ведущего (а) и ведомого (б) дисков, соединённых междусобойлопатками(в),изогнутымивсторону,противоположную направлению вращения колеса. Ведущимдиском РК крепиться на валу электродвигателя. Жидкостьдвижется через колесо из центральной его части к перефирии.По отводу жидкость отводится от РК к напорному патрубкуили, в многоступенчатых насосах, к следующему РК.Многоступенчатые насосы применяют для повышения напора. Жидкость в них проходит черезнесколько РК, закреплённых на одном валу. Пи этом пропорционально числу колёс увеличиваетсянапор насоса.Баланс напоров потока в трубопроводес включенным в него насосом.Включение в трубопровод насоса, как источника энергии, изменяет уравнение баланса напоров.Напор насоса (энергия, сообщаемая насосом единице веса перекачиваемой жидкости) складывается из разностинапоров в конечной и исходной точках плюс потери от начальной точки до конечной точки:H н  Н 2  H1   hп ,гдеH1 и H2 – полные напоры потока в начальном 1 и конечном 2 сечениях трубопроводов.Напор насоса затрачивается на увеличение напора потока и преодоление гидравлическихсопротивлений в трубопроводе.Яроц ВВ5Статический напор установки.Сеть, на которую работает насос, может быть простым или сложным трубопроводом, а такжевключать в ряде случаев гидродвигатели, преобразующие гидравлическую энергию, сообщеннуюпотоку насосом, в полезную механическую работу.Статическим напором установки называют разность гидростатических напоров жидкостив напорном и приёмном резервуарах:H ст  ( z 2 p2p)  ( z1  1 ) .ggЕсли давление на СП жидкости в резервуарах равно атмосферному, статический напорпредставляет собой разность уровней жидкости в резервуарах: H ст  z2  z1; , т.е.

высоту подъемажидкости в установке.Потребный напор насосной установки.Потребным напором установки Hпотр, называют энергию, которую необходимо сообщитьединице веса жидкости для её перемещения из приёмного резервуара в напорный потрубопроводу установки при заданном расходе.1) При работе насоса на длинный трубопровод, пренебрегая малыми скоростными напорами врезервуарах и скоростными напорами на выходе, получаем:гдеhпh- сумма потерь напора во всасывающейH потр  H ст   hп ,(hп.вс)и в напорной линиях (hп.н) , т.е. hп.вс  hп.н .2) При установившемся режиме работы установки, когда расход в системе трубопроводов неизменяется со временем, развиваемый насосом напор равен потребному напору установки, т.е.H н  H потр .п3) При работе насоса на трубопровод, снабжённый концевым сходящимся насадком, скоростнойнапор на выходе из насадка сравним с потерями в трубопроводе и должен учитываться в уравнениипотребного напора, а именно:H потр  H ст   hп 22g(в предположении, что α = 1).Схема такой установки имеет вид:Зависимость H н  H потр лежит в основе расчёта любых, в том числе и сложных гидросистем.Однако, использование приведённых выше уравнений при расчёте часто затрудненонеобходимостью использования аналитического описания зависимостей для Нн и Нпотр.

Поэтомудля сложных трубопроводов с насосной подачей используют графический метод.6Яроц ВВСуть его состоит в том, что на общем графике строят характеристику насоса H н  f(Q) иH потр  f(Q) .характеристику потребного напора трубопроводаТочка пересечения этиххарактеристик (точка R) и определяет рабочую точку при совместной работе данного насоса с даннымтрубопроводом.Однако, следует отметить, что при расчёте большинства машиностроительных гидросистемиспользуют характеристики трубопроводов и по оси ординат откладывают не напоры, а давления(лабораторная работа № 4).Характеристика насоса.Характеристику насоса при данной частоте вращения составляют следующие показатели:- подача (объём жидкости, перемещаемый насосом в единицу времени) Qн (м3/с);- напор Нн (Дж/Н = м);- потребляемая насосом мощность двигателя Nдв, (Вт);- полезная мощность насоса (равна энергии, сообщаемой в единицу времени потоку жидкости), определяемая, какпроизведение Nн = Qн∙ρgHн;- КПД насоса, равный отношению полезной мощности насоса Nн к мощности, потребляемой насосом,т.е.

мощности двигателя Nдв :NQ  gH н. н  нN двN двС режимом работы ЦН мы подробно знакомились в 3-й лабораторной работе.Режим работы насоса в установке определяется его рабочей характеристикой.Для лопастных насосов рабочую характеристику строят в виде зависимости напора насоса,потребляемой им мощности и КПД от подачи насоса при постоянной частоте вращения.Примерный вид характеристики насоса приведен на рисунке.С изменением частоты вращения насоса его характеристика изменяется.Примечание: построение ЛН и ПМЛ.7Яроц ВВ1Яроц ВВЛекция № 16.Кавитация.В потоках реальной жидкости возможно образование условий, при которых изменяется еёагрегатное состояние: она частично превращается в пар или из неё выделяется растворённый газ.Рассмотрим течение жидкости в трубе с местнымсужением. При этом в узком сечении (2-2) скорость жидкостиувеличивается, а давление в соответствии с уравнением Бернуллиуменьшается.

Если давление в узком сечении (2-2) достигнетзначения давления насыщенных паров pнп , то в нём начнётсякипение капельной жидкости, т.е. начнёт образовыватьсямножество парогазовых пузырьков (кавитация).Кавитация (от латин. kavitas – пустота) - нарушение сплошности внутри текущей жидкости врезультате образования пузырьков пара или растворённого в жидкости газа. Кавитация может привестик образованию в потоке жидкости «воздушных пробок» и, как следствие, к нарушению нормальнойработы гидроустройства.Далее пузырьки пара из сечения (2-2) выносятся вместе с потоком жидкости в участок междусечениями (2-2) и (3-3), где происходит увеличение давления.

В результате пузырьки попадают вобласть давлений p > pнп и поэтому пары жидкости начинают конденсироваться (т.е. схлопываться).Рассмотренный процесс очень быстротечен и сопровождается местными гидравлическимиударами (т.е. значительное местное повышение давления). Опытами установлено, что давление в точкесхлопывания возрастает до тысячи атмосфер, а иногда и выше. Поэтому кавитация сопровождаетсяхарактерным шумом.Если парогазовый пузырёк схлопывается вблизи от стенки, то это приводит к разрушению еёповерхности – кавитационной эрозии.

Чем больше жёсткость материала, тем быстрее разрушаетсяповерхность стенки. Это связано с тем, что молекулы жидкости выбивают из кристаллическойрешётки молекулы материала стенки.Кавитация также сопровождается резким возрастанием потерь на движение жидкости черезместное сопротивление.Таким образом, кавитация приводит к существенным негативным последствиям, поэтому вгидросистемах её допускать не следует.Наиболее вероятно возникновение кавитации в МГС, где есть сужения потоков с последующимих расширением (задвижки, диафрагмы, вентили и др.).Кавитация может возникнуть в трубопроводах низкого давления.

Это в первую очередь относитсяк всасывающим трубопроводам. Поток в этом случае становится двухфазным. При этом газовая фазам.б. – незначительной (а), существненой (б), а может сопровождаться образованием парагазовыхпробок.Поэтому для элементов гидросистем, в которых есть опасность её возникновения, проводятспециальные кавитационные расчёты.В случае возникновения кавитации необходимо внести коррективы в работу гидроустройства,чтобы по возможности исключить это явление (например, изменить конструктивные элементы,увеличить проходные сечения, ограничить температуру рабочей жидкости и др.).Гидравлический удар в трубопроводе.Процесс резкого снижения скорости движения жидкости в трубопроводе (или смена направления)при скачкообразном изменении давления получил название гидравлического удара.Этот процесс быстротечен, носит колебательный характер и может привести к разрушениюгидросистемы.Наибольшую опасность гидравлический удар представляет при резкой остановке движущегосяпотока (если в конце трубопровода установить задвижку).2Яроц ВВНа рисунке приведён трубопровод, в конце которого установлена задвижка.

Для удобства анализавесь процесс в трубопроводе разбит на повторяющиеся временные отрезки (Тo) – периоды гидроудара иболее мелкие отрезки времени (Тo/4) стадии гидроудара.Пусть в начальный момент времени (перед остановкой потока) жидкость движется по трубе соскоростью Vo и находится по давлением po (рис. а).Первая стадия – резкое перекрытие задвижки (рис.

Характеристики

Список файлов лекций