книги из ГПНТБ / Дубровский О.Н. Гидроэнергетические расчеты судовых силовых гидравлических приводов и систем
.pdfО Н. ДУБРОВСКИЙ
ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕРАСЧЕТЫ СУДОВЫХ СИЛОВЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
ПРИВОДОВ к СИСТЕМ
судостроение*
• >' .
л
№
• ■
* I
>i
.pfc
•- - .4
0. Н. ДУБРОВСКИЙ
ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ СУДОВЫХ СИЛОВЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
ПРИВОДОВ И СИСТЕМ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «СУДОСТРОЕНИЕ ЛЕНИНГРАД
УДК 629.12.03—82.001.24
Д79
ß > / |
|
X / |
Xs' |
' |
) |
Ч Ч - і о Ъ і Г
Рассмотрены методы гидроэнергетических расчетов судовых сило вых гидравлических приводов всех основных типов в широком диапа зоне изменения параметров регулирования, частоты вращения (скоро сти), рабочего давления (нагрузки) и вязкостно-температурных усло вий. Приведены расчеты по определению энергетических параметров, характеристик эффективности, а также внешних, механических, пуско вых, регулировочных, зимних, температурных, моторесурсных и виброакустических характеристик судовых гидроприводов — с объемным и дроссельным регулированием различного типа; с электронасосными и дизель-насосными агрегатами, с питанием от насосно-аккумуляторной станции. Дан расчет гидравлических сопротивлений и объемных потерь в сложных системах на переменных режимах работы судовых гидро приводов.
Изложены методы расчета оптимальных параметров и режимов ра боты. Значительное внимание уделено анализу влияния конструктив ных особенностей гидромашин на основные гидроэнергетические харак теристики. Дано обоснование параметрических рядов для судовых гидроприводов. Приведены справочные данные по характеристикам ги дромашин и другим параметрам, необходимые для выполнения всех гидроэнергетических расчетов судовых гидроприводов. Все основные положения проиллюстрированы примерами практических расчетов.
Книга предназначена для инженерно-технических и научных ра ботников НИИ и КБ судостроения и может быть полезна студентам судостроительных вузов.
Илл. 83. Табл. 390. Литерат. 29 назв.
Рецензенты: проф. А. Н. Гнездилов, инж. Б. А. Руфин
Научный редактор доц. В. Ф. Воронов
31804—017
39—74
048 (01) — 74
© Издательство «Судостроение», 1974 г.
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
сі — диаметр трубопровода F — усилие на силовом штоке
гидропривода
f — коэффициент трения
L — общий уровень звуко вого давления
М— крутящий момент ги дромотора
т■— коэффициент механиче
ских потерь
N — мощность гидропривода
п— частота вращения ги дромашины
р— Давление в гидропри воде
Q — производительность, расход гидропривода
q — удельная постоянная ги дромашины
г— параметр регулирования гидромашины
S — коэффициент объемных потерь
Т — моторесурс t — температура
а, ß, Ф,Ф, д,&— показатели параметров режима
£ — коэффициент |
местных |
потерь |
т] — коэффициент |
полезного |
дей |
ствия |
|
|
X — коэффициент |
трения |
прямой |
трубы |
|
|
V — вязкость рабочей жидкости
т — время
Индексы:
гм — гидромашина го — гидрооборудование гп — гидропривод д — дроссель
дг — дизель-гидравлический м — мотор н — насос
п. к — предохранительный клапан р — регулятор мощности
р. ж — рабочая жидкость с — спецификационный
ст — система трубопроводов ц — силовой гидроцилиндр э — электрогидравлический m — механический
V — объемный
1
ПРЕДИСЛОВИЕ
За последнее десятилетие |
силовые гидравлические приводы |
и системы получили широкое |
распространение в судостроении. |
Они находят применение практически во всех судовых механизмах с двигательной нагрузкой, начиная от простейших маломощных при водов поступательно-возвратного действия (приводов арматуры си стем, грузовых люков, водонепроницаемых перекрытий, аппарелей, лацпортов и т. д.) до мощных гидромоторных приводов палубных лебедок и гребных установок.
Наряду с распространенным силовым электроприводом все чаще используется дизель-гидравлический привод. Индивидуальные гидроприводы объединяют в групповые и общесудовые гидроэнерге тические системы большой мощности.
В настоящее время судовой гидропривод можно отнести к числу наиболее мощных и сложных из применяемых в технике. Его разви тие требует совершенствования и методов проектирования, в том числе гидроэнергетических расчетов.
Судовые силовые гидравлические приводы работают на перемен ных режимах, с часто изменяемой скоростью, нагрузкой и некото рыми другими параметрами. В их состав входят гидромашины и пер вичные двигатели разных типов с различными характеристиками. По условиям размещения и использования на судах силовые гидро приводы и их агрегаты могут работать в различных температурных условиях (например, палубные гидроприводы в зимнее время), оказывающих существенное влияние на выходные параметры. По этому основной целью гидроэнергетических расчетов судовых сило вых гидроприводов является не только определение максимальных выходных параметров и установочной мощности, но и расчет гидро энергетических характеристик, устанавливающих связь данных параметров с режимами работы гидропривода в различных условиях.
По результатам указанных расчетов определяются оптимальные режимы работы и способы регулирования гидропривода, основные требования к его принципиальной схеме и состав основных механиз мов. Гидроэнергетические расчеты дают исходные данные для кон
4
структивных расчетов и последующей стадии создания гидропривода и являются основой проектирования судовых силовых гидроприво дов, определяющей его соответствие предъявляемым требованиям и общий уровень технического совершенства.
Методы гидроэнергетических расчетов, заимствованные из опыта проектирования силовых гидроприводов общепромышленного на
значения, далеко не охватывают |
всего круга вопросов, решаемых |
в этой области судостроителями, |
и не учитывают специфики исполь |
зования судовых гидроприводов.
В основе данных методов лежит постоянство спецификационных значений объемных и механических к. п. д. и ряда других параметров гидромашин, фактические значения которых могут существенно изменяться в зависимости от режима работы и условий эксплуатации, схемы гидропривода и состава основных механизмов.
В настоящей книге изложены известные в теории объемного ги дропривода, а также разработанные автором методы гидроэнергети ческих расчетов в широком диапазоне изменения параметров регу лирования, частоты вращения (скорости), рабочего давления (на грузки) и вязкостно-температурных условий с учетом особенностей гидромашин, комплектующих гидропривод, типа насосного агре гата (электронасосный, дизель-насосный, пневмогидроаккумулятор ный), принципиальной схемы соединения гидромашин и способов их регулирования, нагрузочных режимов типовых судовых механизмов (М = const; N = const; N = Сп3), особенностей размещения гидро привода (в корпусе судна, на палубе) и времени эксплуатации (летом, зимой).
Наряду с определением основных энергетических параметров приведены также методы расчета основных гидроэнергетических ха рактеристик: эффективности (экономические), внешних, механичес ких, пусковых, регулировочных, зимних, температурных, оптималь ных и некоторых других (например, моторесурсных, виброакустических). Произведен анализ различных схем силовых гидроприводов с целью определения наиболее перспективных для судостроения.
В основу данного материала положен опыт, накопленный при проектировании, испытании и эксплуатации силовых гидроприводов в отечественном судостроении. Использованы также материалы из теории и практики гидроприводов других отраслей техники и ино странного судостроения.
Критические замечания и пожелания по улучшению книги просим присылать по адресу: 191065, Ленинград, ул. Гоголя, 8, издательство «Судостроение».
ГЛАВА
I
ОСНОВЫ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ СУДОВЫХ СИЛОВЫХ ГИДРОПРИВОДОВ
§ 1
Режимы использования судовых силовых гидроприводов
Силовой гидравлический привод объемного типа широко приме няется в судостроении для приведения в действие механизмов с дви гательной и моторной нагрузкой. Режимы работы гидроприводов соответствуют режимам использования обслуживаемых механизмов с учетом особенностей их принципиальных схем и способов регули рования.
Все судовые механизмы с моторным и двигательным приводом можно разделить на три группы по характеру изменения нагрузки
икинематике силового привода (рис. 1).
1.При М — const (постоянный крутящий момент) — грузоподъемные механизмы различного назначения (краны, кран-балки, грузовые лебедки, лифты, грузоподъемники и т. д.). Нагрузочная характеристика механизмов данной группы определяется в основном величиной нагрузки.
2.При N = const (постоянная мощность) — механизмы, которые
всвою очередь можно подразделить на две подгруппы:
— механизмы периодического действия малой мощности, рабо тающие от судовых гидравлических систем постоянного давления р = const (приводы лацпортов, аппарелей, грузовых ворот, крышек люков грузовых трюмов, водонепроницаемых перекрытий арматуры
судовых систем |
и др.); |
— наиболее |
мощные судовые механизмы длительного исполь |
зования, постоянство мощности которых обеспечивается автомати ческим регулированием гидроприводов (рулевые машины и успокои тели качки судов, управляемые подводные крылья, лебедки буксир ные и траловые).
3. При N = Сп3 (характеристика мощности) — гребные уста новки, приводы насосов, вентиляторов и других механизмов с нагруз кой, изменяемой по винтовой характеристике.
Судовые силовые гидроприводы работают обычно на переменных режимах с часто изменяемыми нагрузкой, скоростью и некоторыми другими параметрами.
Параметры, характеризующие режим гидропривода: г — пара метр регулирования гидромашины; п — частота вращения или ско-
6