Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод DJVU (948287), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Преобразование механической энергии в такой гидромашине происходит в результате динамического взаимодействия потока рабочей жидкости с рабочими органами. В свою очередь, причиной возникновения гидродинамической составляющей силы является либо изменение количества движения, либо действие сил вязкого трения. Силы вязкого трения присутствуют при движении любой жидкости и обусловливают диссипацию ее механической энергии. Однако в первом случае силы вязкого трения играют второстепенную роль, а во втором случае они являются определяющими. 170 Гл.
5. Общие сведения о гидроприводе и гидравлических машинах Силы гидростатического давления, действующие на рабочие органы гидромашины, образуются за счет перепада давления на их поверхностях. Это обусловливает существование в гидромашине некоторых замкнутых, герметично разделенных полостей. Причем в процессе преобразования механической энергии твердого тела и потока жидкости рабочие органы перемещаются и изменяются объемы этих полостей. Такой принцип работы осуществлен в объемных гидромашинах.
При движении твердого тела относительно вязкой жидкости между ними происходит силовое взаимодействие. Оно обусловлено касательными напряжениями, которые возникают как между отдельными слоями жидкости, так и на поверхности твердого тела. В результате на твердом теле, которое в данном случае является рабочим органом гидромашины, возникает сила давления Р. Такой принцип работы положен в основу фракционной гидромашины, типичным представителем которой служит дисковый насос трения. Следует отметить следующие особенности гидромашин.
Входная и выходная полости лопастных гидромашин являются сообщающимися, и только в работающей машине из-за силового взаимодействия рабочих органов с жидкостью происходит их разделение. У обьемных гидромашин полости всегда герметично разделены и рабочая жидкость перемещается под действием сил в камере, попеременно сообщающейся с входом и выходом (насос), или рабочая жидкость передает силовое воздействие на рабочий орган машины. Как следствие, лопастные гидромашины используют для перемещения ббльших объемов жидкости при меньшем напоре, а объемные, наоборот, для перемещения меньших объемов жидкости, но при большем напоре (давлении). Принципиально, что расход и напор объемных гидромашин — независимые между собой величины (жесткая характеристика), а лопастных — взаимосвязанные.
Объемные гидромашины по сравнению с лопастными имеют лучшие энергетические показатели при использовании вязких жидкостей (более 1...3 Ст). Лопастную гидромашину называют проточной, поскольку ее внутренняя полость всегда сообщается как с входной, так и с выходной полостями, а объемную — герметичной, так как ее герметичная рабочая камера может бьггь подключена либо только к входной полости, либо только к выходной. Основные параметры и рабочие характеристики гидромашин. Величины, которые характеризуют количество преобразуемой энергии, относятся к основным показателям качества работы 171 Ч. 11.
Гидропневиопривод гидромашины. Механическая энергия, затрачиваемая в единицу времени„Вт: при поступательном движении при вращательном движении где Р и М вЂ” сила, Н, н момент, Н м, приложенные к входному (выходному) звену гидромашины; 1' и со — линейная, м1с, и угловая, с, скорости его движения. 1 Механическая энергия потока рабочей жидкости в единицу времени — мощность, Вт: где Д вЂ” объемный расход; м'1с; р — плотность, кг1м', Н вЂ” напор, м.
Удельная энергия потока рабочей жидкости, отнесенная к единице силы тяжести, — напор, м: 1г Н =я+ — +а —, ря 2д где г — геометрический напор, т. е. расстояние от произвольно выбранной горизонтальной плоскости отсчета до центра рассматриваемого сечения потока, нормапьного по отношению к вектору скорости„р/(рд) — пьезометрический напор; р — давление в центре рассматриваемого сечения; а1'г/2д — скоростной напор; К и а — соответственно средняя скорость в рассматриваемом сечении и безразмерный коэффициент, учитывающий неравномерное распределение скоростей по сечению потока.
Характеристикой гидромашины называют функциональную зависимость между зависимыми и неизменными параметрами, определяющими ее состояние. Характеристики гидромашин задают аналитически, в виде таблиц и чаще — диаграмм. Функциональные зависимости и параметры гидромашин (за исключением рабочего объема и давления) приводят с указанием температуры рабочей жидкости, кинематической вязкости, давления в некоторых местах 172 Гл. 5. Общие сведения о гидролриводе и гидравлических машинах схемы (на входе в насос — давление всасывания, давление на выходе нз гидродвигателя и т. п.).
Коэффициент полезного действия гидромашины позволяет оценить потери потребляемой мощности. Различают три основных вида потерь энергии. Гидравлические потери — потери напора при движении жидкости в каналах гидромашины, их оценивают с помощью гидравлического КПД. Особенность объемных машин заключается в наличии множества зазоров с неподвижными и подвижными стенками, в которых происходят основные потери энергии. В связи с этим потери на утечки и циркуляцию жидкости через зазоры внутри гидромашины из области высокого давления в область низкого называют объемными потерями и оценивают с помощью обьемного КПД. Механические потери — потери на механическое трение в подшипниках, сопряженных деталях и уплотнениях гидромашины, их оценивают с помощью механического КПД.
Насос. Гидромашину для напорного перемещения в основном капельной жидкости, в которой подводимая извне механическая энергия преобразуется в механическую энергию потока жидкости, называют насосом. При прохождении жидкости через насос энергия жидкости увеличивается. Насосы являются одной из самых распространенных разновидностей машин.
Их применяют для различных целей, начиная от удовлетворения жизненных потребностей населения, промышленности и всевозможных разновидностей машин и агрегатов н вплоть до космических аппаратов. Согласно ГОСТ 17398 — 72, насос — машина для создания потока жидкой среды. Динамический насос — насос, в котором жидкость перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса. В этом устройстве механическая энергия потока рабочей жидкости на выходе определяется ее кинетической энергией. Объемный насос — насос, в котором жидкость перемещается под действием внешних сил в результате периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса. Иными словами, жидкость заполняет камеру при снижении давления в ней только под действием внешних сил со стороны входа в насос.
Ошибочно мнение, что насос самостоятельно закачивает жидкость. Работа насоса характеризуется расходом, напором или давлением жидкости, частотой вращения вала, потребляемой и полезной 173 Ч.И. Гндропневмопривод мощностями, КПД. Расход — постоянная величина, не зависящая от развиваемого напора и изменяющаяся в результате изменения частоты вращения вала приводящего двигателя и геометрических параметров, определяющих рабочий объем объемного насоса.
Напор — разность уровней ЛН напора рабочей жидкости на выходе Н„„и входе Н,„насоса, т. е. рд 2д! ~ рд 2я~ рн -р„и„-и„ 2 2 гян Звв' рд 2я (и2 и2 ) Лр, = рд(з„— г„) ь,р„, — р,в) ~- " ' В рн„— р„, 2 где рн, р„— давление в линиях нагнетания и всасывания. Давление на выходе насоса обусловлено нагрузкой на гидравлическом двигателе и потерями напора в гидроаппаразуре и гидролиниях. Полезная мощность, т. е, мощность потока рабочей жидкости насоса на выходе, определяется энергией, передаваемой насосом потоку рабочей жидкости за единицу времени: Нн = РИ0н~зНн = ~зрн0н Потребляемая мощность Мн, (мощность на валу двигателя— мощность потока рабочей жидкости па входе в насос, превышающая полезную мощность Ж насоса на величину потерь в насосе.
Эти потери можно оценить КПД Чн насоса, который определяется как отношение полезной М„, мощности к потребляемой Ун.,в: ~~ нв Чн = = Р~0н —. новр дв Отсюда полезная мощность ~рпксн 'внв = Райн Чн Чн В то же время потребляемая мошность Жн р — — ЛХв. Основной рабочей характеристикой насоса называют напорную характеристику, выражающую для динамических насосов за- !74 Гл. 5. Общие сведения о гидроириводе и гидравлических гиагиинах висимость напора от подачи, а для объемных насосов зависимость подачи от давления в линии нагнетания. Гидравлический КПД насоса Нных Нных Чгид н Нт.н Нных + ~ Ьпот где Н„-- реальный напор, передаваемый насосом жидкости; Н,„— теоретический напор насоса; Ц, — суммарные потерина- пора при движении жидкости внутри машины.
Объемный КПД насоса О. О. О. -0~. 0~ Чоб н 0т.и 0н ч-0уг 0г н 0т.н где 0„— подача жидкости, поступающей в гидравлическую систему; 0,и =Он+0, — теоретическая подача; 0 „— расход на суммарные потери (утечки и перетечки жидкости через зазоры из полостей и внутри насоса, а также при сжатии жидкости). Механический КПД насоса ттдв ллтгтр гтгидн Члгехн = дв дв где г5У, — мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, возникающих в подшипниках, сопряженных деталях и уплотнениях насоса; Ф, „— гидравлическая мощность насоса — мощность, которую насос может передать жидкости, если нет потерь (объемных и на местных гидравлических сопротивлениях), т. е.
Ф д„=Ю„+Ай„р =рд(ЛН+,) Ь„„)ф„ч-0 „). После преобразований, сокращения и перегруппировки множителей имеем ЛН 0л тг н Чн и = ЧгиднЧобнЧыехн ° слН+ ~ 7гпот 04 + 0угн дв 175 Ч. П. Гидропневмопривод Таким образом, полный КПД насоса т)„равен произведению гидравлического т)„ддд, объемного Ч,ад и механического т)ч,дд КПД. Гидравлический двигатель. Гидромашина, которая преобразует механическую энергию потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена и передает ее исполнительному механизму машины или агрегата, называется гидравлическим двигателем. При прохождении жидкости через гидравлический двигатель энергия жидкости уменьшается на величину переданной энергии. Потребляемая гидравлическим двигателем мощность определяется расходом и напором (или давлением) рабочей жидкости. Полезная мощность гидравлического двигателя равна произведению преодолеваемой нагрузки и скорости движения выходного звена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
