teoria_mzhg_ekz (834407), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Для объемных гидромашин количественная мера, которая определяет величину преобразуемой в рабочих камерах энергии, зависит от того, насколько изменяется объем этих камер в процессе относительного перемещения рабочих органов машины. В качестве таковой меры принят рабочий объем V0, который представляет собой сумму изменений объемов всех рабочих камер за время их сообщения с отдающей полостью в течение одного оборота вала гидромашины. Эту геометрическую характеристику объемной гидромашины можно представить как объем жидкости, прошедший через гидромашину за один оборот вала при отсутствии на ней перепада давления.
Рабочий объем шестеренного и аксиально-поршневого насоса.
На рис. 1 представлена схема шестеренного насоса рабочими органами которого являются ведущая 1 и ведомая 2 шестерни, образующие совместно с корпусом 4, к которому относятся и плотно прилегающие к торцам шестерен боковые крышки, рабочие камеры 3. 
При вращении шестерен в том месте гидромашины, где зубья выходят из зацепления, объем камер увеличивается, и пространство между зубьями заполняется жидкостью, поступающей из полости всасывания. Жидкость в этих впадинах переносится из одной полости в другую, при этом входящие в зацепление зубья приводят к уменьшению объема рабочих камер, и жидкость вытесняется в полость нагнетания. Рабочий объем шестеренного насоса не изменяется, остается постоянным, такие машины называются нерегулируемыми.
Если в конструкции гидромашины предусмотрена возможность изменять рабочий объем, то такие машины называются регулируемыми. На рис.2 приведен пример регулируемого аксиально-поршневого насоса с наклонным диском.
В блоке 4 находится z цилиндров, оси которых расположены параллельно оси вращения блока на расстоянии от нее ДЦ. В каждом цилиндре находятся поршни 2 диаметром d, которые через гидростатическую пяту опираются на диск 1, наклоненный под углом γ к вертикальной плоскости. Этот диск играет роль кулачка, определяющего кинематику движения поршней, которые прижимаются к его плоской поверхности (механизм, обеспечивающий такой прижим, на рисунке не показан). При вращении блока цилиндров 4 поршни 2 перемещаются относительно блока, что приводит к изменению объема рабочей камеры 3. Когда поршень вдвигается в камеру, ее объем уменьшается, камера через окно 5 в блоке цилиндров соединяется с полостью нагнетания 8, расположенной в неподвижном распределителе 6. При увеличении объема камера соединяется с полостью всасывания 7. 
Изменение угла у наклона диска 1 приводит к изменению хода поршня и рабочего объема гидромашины.
Гидродвигатель - устройство, которое преобразует механическую энергию потока жидкости в механическую энергию выходного звена. Объемные гидродвигатели различают по характеру движения выходного звена.
Гидромоторы с неограниченным вращением, с ограниченным по углу поворотом - поворотные гидродвигатели, с поступательным движением – гидроцилиндры.
Гидроцилиндры двустороннего действия - такие, у которых движение выходного звена (штока 2) под действием жидкости возможно в двух направлениях (рис. 5). Отличаются друг от друга они тем, что в одном случае гидроцилиндр имеет двусторонний шток (рис.5), в другом односторонний шток. При одностороннем штоке площади, на которые действует жидкость, различны. Полости, примыкающие к этим площадям, называются поршневая и штоковая.
Поворотный гидродвигатель схематично показан на рис.5б. Он состоит из корпуса, двух крышек (на рисунке не показаны), вала 4, с которым жестко соединена лопасть 3, и уплотнений, герметично разделяющих полости А и Б между собой. При подаче жидкости в одну из полостей лопасть поворачивается на ограниченный угол, вытесняя при этом жидкость из другой полости.
Из вспомогательных гидравлических устройств рассмотрим регулирующую гидроаппаратуру — дроссель и напорный клапан.
Дроссель - местное гидравлическое сопротивление, выполняющее уменьшение площади проходного сечения. Это уменьшение площади вызывает падение давления Δр при протекании через него потока жидкости Q. Дроссели применяются для изменения движения штоков и валов гидромоторов, они регулируют расход жидкости.
Предохранительные клапаны, которые действуют эпизодически при аварийной ситуации, предназначены для защиты гидросистемы от давления, превышающего установленное значение, переливные клапаны — для поддержания заданного давления при непрерывном протекании через него жидкости. 
24. Гидравлический удар.
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 разрушению гидросистемы. Наибольшую опасность гидравлический удар представляет при резкой остановке движущегося потока (если в конце трубопровода установить задвижку).
На рисунке приведён трубопровод, в конце которого установлена задвижка. Для удобства анализа весь процесс в трубопроводе разбит на повторяющиеся временные отрезки (Тo) – периоды гидроудара и более мелкие отрезки времени (Тo/4) стадии гидроудара. Пусть в начальный момент времени (перед остановкой потока) жидкость движется по трубе со скоростью Vo и находится под давлением po (рис. а).
Первая стадия – резкое перекрытие задвижки (рис. б). Скорость частиц жидкости будет погашена, а их кинетическая энергия перейдёт в работу деформации стенок трубы и жидкости (стенки трубы растягиваются, а жидкость сжимается). Давление возрастёт на величину Δpуд. В дальнейшем на заторможенные частицы набегают другие и тоже теряют скорость.
(n-n) - сечение, разделяющее начальную и повышенную зону давлений называется фронтом ударной волны (или ударной волной).
Когда ударная волна достигнет резервуара, жидкость окажется остановленной и сжатой во всей трубе давлением (po+Δpуд), а стенки трубы – растянуты (рис. в).
Вторая стадия (рис. г) – частицы жидкости под действием повышенного давления (po + Δpуд) устремятся из трубы в резервуар, а сечение (n-n) начнёт перемещаться в обратном направлении со скоростью «с», оставляя за собой в жидкости давление po (при этом жидкость и стенки трубы возвращаются к начальному состоянию). Работа деформации вновь переходит в кинетическую энергию, и жидкость в трубе приобретает первоначальную скорость Vo , но направленную в противоположную сторону.
Когда фронт ударной волны (n-n) достигнет задвижки, заканчивается вторая стадия гидроудара. В этот момент весь объём жидкости в трубе имеет скорость Vo , направленную влево, и стремится оторваться от задвижки (рис. д).
В начале третьей стадии у задвижки возникает зона с пониженным давлением (po - Δpуд) (рис. е). Затем она увеличивается за счёт новых слоёв жидкости. Кинетическая энергия жидкости вновь переходит в работу деформаций, но противоположного знака (стенки сжимаются, а жидкость расширяется).
Когда фронт ударной волны (n-n) достигнет резервуара, заканчивается третья стадия гидроудара (рис. ж). В этот момент жидкость в трубе неподвижна и имеет пониженное давление (po - Δpуд).
Вновь наступает неравновесное состояние, и поэтому начинается четвёртая стадия гидроудара. В процессе четвёртой стадии из-за пониженного давления в трубе (po - Δpуд) и более высокого давления в резервуаре po (рис. з) жидкость устремляется в трубу и последовательно заполняет её. Ударная волна (n-n) перемещается вправо. Когда фронт ударной волны (n-n) достигнет задвижки, заканчивается четвёртая стадия гидроудара и первый период гидроудара.
Поэтому весь рассмотренный цикл начинается вновь (начинается второй период гидроудара), но с меньшей интенсивностью и т.д. – колебательный процесс затухает. Теоретическое и экспериментальное исследование гидравлического удара в трубах было впервые выполнено Н.Е. Жуковским. Им было зарегистрировано до 12 полных циклов с постепенным уменьшением ударного давления. Н.Е. Жуковским была впервые получена формула для определения величины ударного давления:
При необходимости можно использовать следующие способы смягчения гидроудара:
- увеличение времени срабатывания задвижек;
- уменьшение скорости жидкости в трубопроводе (за счёт увеличения внутреннего диаметра трубы при заданном расходе);
- установка перед задвижкой специальных устройств (гидроаккумуляторы, предохранительные клапаны).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
