Раздел 1. Общие сведения о нагнетающих устройствах
1.1 Область применения и общие принципы о преобразовании различных видов энергий в гидравлических машинах.
1.2 Роль гидравлических машин в холодильной технике.
1.3 Классификация насосов и основные принципы их работы.
1.4 Основные технические параметры работы насосов.
1.1 Область применения и общие принципы о преобразовании различных видов энергий в гидравлических машинах.
Технические устройства участвующие в энергетическом взаимодействии с подвижными средами относятся к классу гидравлических машин. Гидравлические машины могут вносить механическую энергию в поток протекающей жидкости в таком случае они называются насосами. Если машины вносят энергию в воздушный или газовый поток, то они являются либо вентиляторами, либо комрессорами.
Если машины получают от подвижной среды часть энергии и преобразуют ее в механическую для полезного использования, то они называются гидродвигателями. Так если машина взаимодействует с жидкостным потоком и часть его кинетической энергии преобразует в механическую, то она является гидротурбиной. В случае если машина преобразует энергию воздушного потока (энергию ветра), то такую машину называют ветродвигателем или проще ветряком.
В настоящее время в республике Беларусь достаточно широко развита гидроэнергетика. Существующими гидростанциями вырабатывается МВт электроэнергии. В последнее время часто на малых реках устанавливали малонапорные гидротурбины для снабжением электроэнергией удаленных и малонаселенных районов Республики. Для этих же целей используются и ветродвигатели размещаемые в непосредственной близи от потребителей электроэнергии.
В третью группу гидравлических машин, которая называется гидродинамическими передачами (ГДП), входят гидродинамические муфты и трансформаторы. Гидродинамические муфты передают мощность, не изменяя крутящего момента, а гидротрансформаторы способны изменять крутящий момент. Передача механической энергии от двигателя к исполнительному механизму, а также преобразование скорости вращения происходит с помощью жидкости.
ГДП представляют собой сочетание в одном агрегате рабочих органов двух лопастных машин – центробежного насоса и гидротурбины. Центробежный насос передает подводимую к нему энергию жидкости и эта жидкость подается затем на турбину. В турбине жидкость посредством рабочего колеса передает энергию на вал турбины, а отработанная жидкость возвращается во всасывающую линию центробежного насоса Что бы исключить потери энергии при движении рабочей жидкости от насоса к турбине и обратно, их объединяют в один агрегат. Тем самым достигается высокий КПД – порядка 0,85 … 0,95.
Гидродинамические передачи по сравнению с механическими передачами (муфты, коробки скоростей, редукторы и т.д.) имеют следующие преимущества.
Большая плавность работы т.к. для них характерно отсутствие люфтов и зазоров как в механических передачах;
Возможность бесступенчатого регулирования скорости за счет изменения передаточного отношения. В механических передачах это происходит ступенчато;
Возможность достижения меньшей зависимостикрутящего момента на выходном валу от нагрузки, приложенной к исполнительному органу;
Возможность передачи больших мощностей при этом они имеют малые габаритные размеры и обладают высокой надежностью.
Гидромуфты применяются для гибкого соединения валов, обеспечения работы нескольких двигателей на один вал, разгона тяжелых масс, регулирования числа оборотов ведомого вала и, следовательно, рабочей машины.
Рисунок 1.1 – Схема гидромуфты .
1 – насосное колесо; 2 – лопасти насосного колеса; 3 – вал привода (первичный вал); 4 - турбинное колесо; 5 – лопасти турбинного колеса; 6 – уплотнение с подшипниковым узлом; 7 – выходной, вторичный, вал гидротурбины; 8 – корпус гидромуфты.
Гидромуфта (рисунок 1.1) состоит из двух основных элементов: насосного колеса 1 с лопастями 2 и турбинного колеса 4 с лопастями 5. Насосное и турбинные колёса крепятся соответственно к первичному 3 и вторичному 7 валам. Кроме этого, необходимыми элементами являются кожух 8 и уплотнения 6. Рабочая жидкость (обычное минеральное масло) подводится через полый вал. Гидромуфта может работать при полном заполнении и при частичном заполнении. При полном заполнении отношение объема жидкости к объему свободного пространства (номинальный объём) составляет 0,9.
Гидротрансформаторы отличаются от гидромуфт тем, что кроме насосного и турбинного колес в их рабочей полости установлен направляющий аппарат (реактор), представляющий из себя подвижную лопастную систему (рисунок 1.2). Реактор, отклоняя жидкость своими лопатками, изменяет момент количества движения жидкости. Тем самым изменяется как крутящий момент выходного вала, так и его частота вращения. Кроме этого, можно обеспечить реверс (вращение в обратную сторону), а также переключение скоростей в трансмиссии. Реактор является дополнительным источником потерь, поэтому КПД гидротрансформаторов ниже, чем у гидромуфт и составляет 0.8 … 0.85.
Рисунок 1.2 – Схема гидротрансформатора