Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод DJVU (948287), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Явление кавитации возникает в местах повышенных скоростей и пониженных давлений в потоке и предотвращается создаваемым тем же насосом избыточным давлением, которое зависит от места подвода и отвода рабочей жидкости и режима работы гидротрансформатора. Наиболее оптимальным по избыточному давлению местом подвода питания является вход в насосное колесо, а отвода— выход из турбинного колеса. Для получения наибольшей эффективности точки отвода и подвода должны быть разнесены друг от друга по окружности на угол > 90'. Таким образом, можно отметить основные достоинства гидро- динамических передач: относительная простота конструктивного исполнения; бесшумность вследствие отсутствия дросселирования потока жидкости и скачкообразного изменения давления в потоке жидкости; отсугствие жесткой связи между ведущим и ведомым валами облегчает запуск приводящего двигателя, сглаживает пиковые нагрузки и крутильные колебания.
Полное отсутствие жесткой связи между приводным и выходным валами при передаче мощности способствует тому, что поток жидкости между насосным и турбинным колесами эффективно гасит пульсации момента, порождаемые внезапными изменениями момента нагрузки вследствие изменения сопротивления на рабочих органах приводимого механизма. При этом изменяется частота вращение выходного вала и, следовательно, скольжение, а момент на входном валу меняется плавно и медленно.
Причиной этого является инерционность потока, перестраивающегося с запаздыванием по отношению к изменению внешних нагрузочных параметров. Так гидропередача защищает приводной двигатель от пульсаций момента сопротивления, что повышает срок его службы. Гидродинамические передачи обеспечивают приводящему двигателю более комфортные условия в момент пуска. При жестком соединении валов и значительном моменте инерции приводимого механизма (машины) приводному двигателю в процессе разгона приходится сравнительно долго работать при пониженной частоте вращения. Особенно это вредно асинхронным электродвигателям с коротко замкнутым ротором, склонным к перегреву. 365 Ч.
П. Гидропневиопривод В большинстве случаев приходится применять электродвигатели завышенной мощности. При применении гидропередачи приводной двигатель разгоняет только насосное колесо с малым моментом инерции и находящуюся в нем рабочую жидкость, инерцией которой можно пренебречь. Благодаря этому ведущая часть системы с малой инерцией разгоняется быстро, значительно опережая по времени разгона ведомую часть — турбинное колесо с приводимым механизмом. Иногда требуется расширить диапазон передаваемых моментов с 1,5...2,5 до 12.
Один гидротрансформатор не может этого обеспечить, и поэтому в мобильных агрегатах нашли применение гидромеханические передачи, состоящие из гидротрансформатора и механической коробки перемены передач. 9.4. Примеры решения задач 9.1. Центробежный насос с диаметром рабочего колеса Р = 148 мм прн частоте вращения и = 2 900 об!мин имеет рабочую характеристику со следуюьчимн параметрами: Д, м~/с ................,..., Н, м ..................., ...
0,0167 0,0222 0,0278 25,7 22,8 18,9 0,76 0,795 0,77 3,66пЯ 3, ббп,,Я Нзм Нзм ! имеем и, = и — — '~ = 2900 ' ~ — =-1400 об!мин. \(Д~ ~, Н,~ 1,8 10 з ~22,8) Из отношения подобия Я/Д = азгЯпз/п) находим масштаб геометрического подобия Р, Я и 1,8.10 ' 2900 Р 1~ Д и, 2,22,10 з 1400 366 При оптимальном режиме (з) = ц „„= 0,795) насос создает напор Н = 22,8 м при подаче Д = 2,22 10 ' м'/с. Определить диаметр Р, рабочего колеса нового насоса, подобного имеющемуся, у которого прн работе в оптнматьном режиме подача Яз = 1,8.!0 ' м'зс, Н1 -- 7,5 м. Решение.
Из равенства коэффициентов быстроходности подобных насосов и, = п„ Гл. 9. Лопастные насосы и турбины. Гидродино иические передачи Диаметр рабочего колеса нового насоса В, = атВ = 1,19 148 = 176 мм. Характеристику нового насоса получим путем пересчета характеристики имеющегося насоса по следующим формулам подобия: Д и ' 2900 — '= а' — ' =1,19' — = 0,33. 9.2. Центробежный насос поднимает воду на высоту Ь = 6 м по трубам длиной Сг = 20 м, сб = 0,2 м ()ч = 0,02) и Ьг =- 100 м, огг = 0,15 м (Хг = = 0,025).
Местные гидравлические сопротивления учтены эквивалентными длинами в общей длине каждого участка сети. Параметры для построения рабочей характеристики насоса приведены ниже: Д, м'!с ............... 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 Н, м ................... 12,6 13,3 13,6 13,4 12,7 11,5 т1 ........................ 0 0,48 0,68 0,77 0,83 0,81 Определить: 1) подачу насоса и потребляемую насосом мощность; 2) потребляемую насосом мощность прн уменьшении подачи насоса на 25 'Ъ путем изменения характеристики сети (дросселнрование потока); 3) потребляемую насосом мощность при уменыпении подачи насоса на 25 'Ы путем изменения частоты вращения вала насоса, Реитение.
1. Характеристика сети определяется выражением Л,— +Лг — — ~ г гл'т 18дг с11 дг 1,А 8я 4 Е, 1'г А, 1"г Н = )г ч- 2,, — — '+ ).г — г '~,2я ' ~г2я ч =6+ 0,02 +0,025 — ' ! 02 О!51,015 8дг = 6+2,807ф. 981314г 024 367 Также можно записать Чии = Ч,ь' Чг,л~ = Ч л' Ч 1 = Ч, ' Ч1 = Ч. Ре зультате получаем параметры для построения рабочей характеристики нового насоса: Дь м'/с ................... 0,0136 0,018 0,0226 Нь м........................
8,48 7,50 6,24 Ч1""-- --............... 0,76 0,795 0,77 Ч. И. Гидролневмопривод Построим характеристики насоса и сети в системе координат ОНЦ. Координаты точки А пересечения этих характеристик определяют подачу и напор насоса: ДА = 0,047 м'/с и Н„ = 12,2 м, т1А = 0,82. Потребляемая насосом мощность в точке А р80лН4 пс~рА ЧА 1000 9,81.0,047.12,2 0,82 1000 К задаче 9.2 Напор На и КПД г1а определены графически по подаче в точке В на характеристике насоса. Потребляемая насосом мощность при работе в точке В Н РЯ0вНв 1000 9,81.0,03525 13 0,8 1000 3. При переходе на режим работы с уменьшением подачи пугем изменения частоты вращения вала насоса режим работы сети будет определяться параметрами точки С' с координатами: Дс .= 0,75; Дл = 0,75 0,047.= =0„03525 мус; Но=6 +2830ф =6+ 2830.0,03525'=-б-ь3,52=9,52м.
Для определения потребляемой мощности найдем КПД с помощью параболы подобия Н = /сД~, которую проведем через точку С до пересечения с характеристикой насоса в точке Гх Уравнение параболы подобия имеет вид Нс 9,52 Н= 7662ф, так как х = — с = ' = 7662. ф 0 03525г Режимы, определяемые точками, расположенными на параболе по добных режимов, подобны, и поэтому т1с = г1о.= 0,81. Потребляемая насосом мощность при уменьшении его подачи оа 25 % путем изменения частоты вращения вала 89ДсНс 1000'9 81'0 03525'9 52 — 4,064 кВт.
0,81 1000 2. При уменьшении потребляемой сетью подачи насоса (точка В пересечения новой ожидаемой характеристики сети, обозначенной пунктиром, и характеристика насоса): Да=0.75' Да=0.75Дл'0,047=0,03525м~(с; На= 13м,з1в=080 10. ПНКВМОПРИВОД 10.1. Газ как рабочее тело нневмопривода. Особенности течения газа в установившемся режиме Общие сведения. Согласно принятой терминологии, пневмоприводом называют устройство с одним или более объемными пневматическими двигателями (или ппевиодвигателями), включающее в себя пневматический механизм, в котором рабочая среда находится под давлением.
Структурная схема пневмопривода, как и гидропривода, состоит из энергообеспечивающей и силовой (исполнительной) систем, а также направляющей регулирующей подсистемы. Энергообеспечивающую систему образуют устройства, используемые для производства и подготовки сжатой рабочей среды. К ним относятся компрессоры, фильтры, устройства осушки воздуха, ресиверы и т. и. Силовую систему образуют в основном пневматические двигатели — машины, преобразующие энергию сжатого воздуха в механическую работу и выполняющие различные перемещения в технологических установках.
управление полученной энергией сжатой рабочей среды (газа), заключающееся в регулировании таких ее параметров, как давление и расход, а также в распределении и направлении потоков сжатого воздуха, осуществляется посредством клапанов давления, дросселей, распределителей и других >лементов направляющей и регулирующей подсистемы привода. Под рабочей средой в пневмоприводе понимают предваригсльно сжатый в компрессоре воздух из окружающей среды (в некоторых особых случаях используют другие газы).
В промышленности часто применяют термин «газовый привод». В качестве рабочей среды в газовом приводе преимущественно используется горячий газ, образующийся непосредственно па управляемом объекте при сгорании газообразующих веществ. Это накладывает некоторые особенности на рабочие процессы, протекающие в устройствах привода, которые в настоящем курсе пс рассматриваются. Ч. П. Гидропневиопривод Условные графические обозначения пневмоприводов и пневмоустройств соответствуют гидравлическим, с той лишь разницей, что стрелки, указывающие подвод и отвод рабочей среды, не закрашивают. Газ как рабочее тело пневмопривода.
Дешевизна и доступность рабочей среды — газа (воздуха) — обусловили ее использование в пневмоприводе. Воздух представляет собой газовую смесь, в основном состоящую из двух газов: азота )Чг (- 8,08 %) и кислорода Ог (20,95 %). В небольших количествах в нем присутствуют инертные газы — аргон Лг, неон )Че, гелий Не, криптон Кг, ксенон Хе — и водород Нг (0,94 %), а также дноксид углерода (углекислый газ) СОг (0,03 %). Кроме этих газов воздух содержит некоторое количество водяного пара (влаги).
Работа пневматических элементов основана на использовании энергии сжатого воздуха, а также физических эффектов, возникающих при его движении. Поэтому процессы, происходящие в пневматическом приводе, рассчитывают, базируясь на законах и уравнениях механики жидкости и газа, газовой динамики и термодинамики. В частности, установившееся течение газа исследуют с учетом уравнений состояния газов, неразрывности газовой струи и уравнения Бернулли. Уравнения состояния газа. Из законов термодинамики известно, что для равновесных (термодинамических) систем состояние газа характеризуется тремя основными параметрами — абсолютным давлением, абсолютной температурой и плотностью (удельным объемом). Для идеальных газов связь между основными параметрами отражает уравнение Клапейрона — Менделеева (см.
гл. 1). В реальных условиях, если параметры состояния термодинамической системы удовлетворяют уравнению вида р,И'„" = сопзй где и — число, постоянное во всем интервале изменения параметров, такой процесс называют политропным, линию, изображающую процесс, — политропой, число и — показателем политропы, -со < и < ч со, В пневмоприводах и пневмосистемах при сжатии газа в условиях теплообмена между газом и окружающей средой осуществляются термодинамические процессы, протекающие при постоянных: температуре, Т =- сопз1, — изотермный (и = 1); произведение абсолютного давления газа и его объема есть величина постоянная Гл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
