Гидравлика Учебное пособие

где R2 и b2- радиус и ширина лопатки на выходе;

β2 -угол между касательной к лопатке на выходе из колеса и касательной к окружности колеса.

Действительный напор центробежного насоса

где z - число лопаток; R1 - радиус окружности входных кромок лопаток; φ - коэффициент, учитывающий влияние направляющего аппарата.

φ= 0,8…1,0 при наличии направляющего аппарата,

φ= 1,0…1,3 - при его отсутствии.

Следует четко различать мощность насоса потребляемую и полезную. Мощностью, потребляемой насосом, называется энергия, подводимая к нему от двигателя за единицу времени. Полезная мощность насоса Nп - это энергия, передаваемая насосом жидкости, вытесняемой им в нагнетательный трубопровод.

Мощность, потребляемая насосом N, больше полезной мощности Nп на величину потерь в насосе, которые оцениваются КПД насоса

Полный КПД насоса равен произведению трех частных КПД

Где ηM , ηO , ηГ - соответственно механический, объемный и гидравлический КПД.

87

Характеристикой насоса называется графическая зависимость напора Н, мощности N и КПД - η от подачи Q при постоянной частоте вращения ( n = const ).

При проектировании и экспериментальных исследованиях лопастных насосов широко используются методы теории подобия, дающие возможность по модельному насосу рассчитать все параметры натурного, получить новые характеристики насоса при его работе с различными частотами вращения.

Для двух геометрически подобных центробежных насосов и для подобных режимов их работы справедливы следующие соотношения:

упрощаются.

В практике насосостроения для характеристики типов рабочих колес лопастных насосов пользуются понятием удельной частоты вращения или коэффициентом быстроходности

Коэффициент быстроходности характеризует способность насоса создавать напор ("напороспособность") и обеспечивать подачу ("подачеспособность"). Чем больше nS , тем меньше

"напороспособность" и больше "подачеспособность" насоса.

Когда абсолютное давление на входе в центробежный насос оказывается слишком низким, на входных элементах лопаток рабочего колеса возникает кавитация.

При этом напор, создаваемый насосом, и его КПД резко падают. Кавитационным запасом называется разность между полным

напором жидкости во входном патрубке насоса и давлением

где рв и v в - давление и скорость во входном патрубке насоса;

рнп - давление насыщенных паров жидкости при данной

температуре.

Значение кавитационного запаса, при котором начинается кавитация в насосе, называется критическим или минимально

допустимым и обозначается

Критический кавитационный запас может быть найден по эмпирической формуле С.С. Руднева:

Указания. Задачи данного раздела сводятся к определению напора, подачи, мощности, потребляемой насосом или его КПД.

Для их решения необходимо использовать формулы и соотношения (3.1)…(3.10).

При работе насоса на трубопровод для определения вышеуказанных параметров следует использовать графо- аналитический метод решения. В этом случае на одном и том же графике в одном и том же масштабе необходимо построить характеристики насоса и трубопровода. Точка пересечения характеристик и определяет режим работы насоса на заданный трубопровод; по ней нужно найти подачу Q, напор H и КПД насоса η , а затем вычислить потребляемую мощность N.

При совместной работе на трубопровод (сеть) двух и более насосов, следует помнить, что при построении их суммарной характеристики складываются ординаты кривых H1 = f (Q),

H 2 = f (Q), то есть напоры, при одном и том же значении подачи при последовательном соединении, а при параллельном складываются

89

абсциссы кривых H1 = f (Q), H 2 ≠ f (Q) , то есть подачи при одном и том же значении напора.

Пример. Центробежный насос (рис3.1) перекачивает воду на высоту hг= 11 м по трубопроводам l1 = 10 м, d1 = 100 мм ( λ1 = 0,025 ;

∑ζ1 = 2 ) и l2 = 30 м, d2 = 75 мм ( λ2 = 0,027 ; ∑ζ 2 = 12 ).

Определить подачу, напор и потребляемую мощность при n1 =1600 мин-1. При какой частоте вращения n2 его подача увеличится на

50% ?

Характеристика насоса при n = 1600 мин-1. дана в таблице 3.1. Таблица 3.1.

Значения Hпотр при различных значениях Q заносим в таблицу 3.2. Таблица 3.2.

По данным таблиц (3.1.) и (3.2.) строим на графике в одном и том же масштабе характеристики насоса и трубопровода (рис. 3.2). Точка А пересечения кривых H = f (Q) и H потр = f (Q) является рабочей.

Она определяет подачу, напор и КПД насоса: Q = 1,3 лс ; H = 14,3м ; η = 0,76 .

90

Потребляемая мощность

Для определения режима, подобного режиму, определяемому точкой В, проведем через эту точку кривую (параболу) подобных режимов

(рис. 3.2, кривая 1).

частоте вращения n1 , подобный режиму, определяемому точкой В при частоте вращения n2 .

Для точек В и С, определяющих подобные режимы, справедлива формула

Q" = n2 , Q` n1

Из которой получаем

91

Задачи

3.1. При испытании насоса получены следующие данные: избыточное давление на выходе из насоса р2 = 0,35 МПа; вакуум перед входом в насос hвак = 294 мм рт. ст.; подача Q = 6,5 л/с; крутящий момент на валу насоса М = 41 Н·м; частота вращения вала насоса n=800 об/мин. Определить мощность, развиваемую насосом, потребляемую мощность и КПД насоса. Диаметры всасывающего и напорного трубопроводов считать одинаковыми.

3.2. Центробежный насос системы охлаждения двигателя имеет рабочее колесо диаметром D2 = 200 мм с семью радиальными лопатками ( β 2 = 900 ); диаметр окружности входа D1 = l00 мм. Какую частоту вращения нужно сообщить валу этого насоса при работе на воде для получения давления насоса р = 0,2 МПа? Гидравлический КПД насоса принять равным ηг = 0,7.

3.3. Центробежный насос работает с частотой вращения n1 = 1500 об/мин и перекачивает жидкость по трубопроводу, для которого задана кривая потребного напора Нпотр=f(Q) (см. рис.). На том же графике дана характеристика насоса Нн при указанной частоте вращения. Какую частоту вращения нужно сообщить данному насосу, чтобы увеличить подачу жидкости в два раза?

К задаче 3.3

3.4. Номинальная частота вращения двигателя внутреннего сгорания n =4000 об/мин. Насос системы охлаждения потребляет при этом 1,5% полезной мощности.

Определить долю мощности, потребляемую насосом на форсированном режиме (n = 6000 об/мин) и на режиме холостого хода (n = 1000 об/мин). Принять, что мощность двигателя растет пропорционально частоте вращения; характеристика системы охлаждения квадратична.

92

3.5.Центробежный насос с рабочим колесом, диаметр которого D

=60 мм, имеет следующие параметры: Н1 = 8 м; Q1 = 6 л/с; n1 = 3000 об/мин. Для системы охлаждения двигателя необходимо иметь насос, обеспечивающий на подобном режиме работы подачу Q2 = 9 л/с при n2 = 4000 об/мин. Как надо изменить диаметр рабочего колеса указанного выше насоса, чтобы обеспечить требуемые параметры. Каков при этом будет напор насоса H2?

3.6.Центробежный насос с рабочим колесом, диаметр которого D1=250 мм, при частоте вращения n1 =1800 об/мин создает напор Н1 = 12 м и подает Q = 6,4 л/с. Требуется определить частоту вращения n2 и диаметр D2 колеса насоса, который при подобном режиме работы создает напор Н2 = 18 м и обеспечивает подачу Q2 = 10 л/с.

3.7.Центробежный насос, характеристика которого описывается

H0 = 5 м, k1= k2 = 0,05·106 с2/м5. Какими будут подача насоса и напор, если частота его вращения увеличится вдвое и вдвое возрастет сопротивление трубопровода, т. е.

k2' = 0,1 106 с2/м5 ?

3.8. Насос подает воду (ρ = 1000 кг/м3) по трубопроводу диаметром d = 150 мм на высоту h = 30 м. Определить КПД насоса, если потребляемая им мощность N = 9 кВт, полный коэффи- циент сопротивления трубопровода

3.9. При испытании насоса на воде измерены: вакуум на входе в насос рвак = 20 кПа, избыточное давление на выходе из насоса рман = 600кПа, момент на валу М = 500 Н·м, частота вращения n = 1500мин-1, расстояние по вертикали между точкой подключения вакуумметра и центром манометра z = 0,7 м, подача насоса Q = 10 л/с.

Определить КПД насоса, если диаметры всасывающего и напорного трубопроводов равны dв= 100 мм, dн = 70 мм.

93

3.10. Центробежный насос подает воду (ρ = 1000 кг/м3) с расходом Q = 50 л/с на высоту h = 22 м (высота всасывания hвс = 5м). Коэффициенты гидравлического трения всасывающей и нагнетательной труб λв = λн = 0,03, суммарные коэффициенты местных сопротивлений для всасывающей и нагнетательной труб ζв = 10, ζн = 16, длины и диаметры обоих трубопроводов lв = 30 м, lн = 50 м, dв = 0,2, м, dн = 0,16 м. Рассчитать вакуум и напор, развиваемые насосом.

3.11. Определить давление центробежного насоса системы охлаждения двигателя, при котором его подача Q = 12 л/с, если диаметр рабочего колеса D2 = 180мм, частота вращения n = 3200мин-1, ширина канала рабочего колеса на выходе bz = 10 мм, средний диаметр окружности, на которой расположены входные кромки лопастей, D1 = 60 мм, количество лопастей z = 8, их толщина δ = 4 мм, выходной угол лопастей β2 = 250. Объемный КПД насоса ηo = 0,9 , гидравлический - ηг = 0,85. Считать, что поток воды подводится к лопастям радиально (α1 = 900).

К задаче 3.11 К задаче 3.12

3.12.. Центробежный насос поднимает воду на высоту hг= 6 м по трубопроводу длиной 1 = 700 м и диаметром d = 150 мм. Коэффициент гидравлического трения λ = 0,03, суммарный, коэффициент местных сопротивлений Σζ = 12. Характеристика насоса

двух одинаковых насосов;

3)подачу воды в трубопровод при последовательном включении двух одинаковых насосов;

4)как изменится подача и напор насоса при уменьшении частоты вращения до n2 = 900 мин-1.

94

3.13. Центробежный насос перекачивает воду на высоту hг =.6 м по трубопроводам 11 = 20 м, d1 = 200

мм (λ1 = 0,020) и l2 = 100 м, d2 = 150 мм (λ2 = 0,025).

Определить подачу насоса при n1 = 900 мин-1, сравнить величины мощности, потребляемой насосом при уменьшении подачи на 25% дросселированием задвижкой или изменением частоты вращения n, если р1 = р2 = ра. Местные сопротивления учтены эквива- лентными длинами, включенными в заданные длины труб.

К задаче 3.13 Характеристика насоса при n = 900 мин-1 дана в табл. 3.3.

Всасывающий и напорный трубопроводы имеют длины 11 = 6 м и 12 = 60 м и диаметры d1 = 100 мм и d2 = 80 мм.

При расчетах принять коэффициенты сопротивления трения трубопроводов λ1 = 0,025 и λ2 = 0,028. Коэффициент сопротивления всасыва-ющей коробки с обратным клапаном ζк = 7 и частично закрытой задвижки ζз = 8. Сопротивление отводов не учитывать.

95

сопротивления трения трубопровода. λ = 0,03 и суммарный коэффициент местных сопротивлений ζ = 12.

3.16. Центробежный насос с заданной при n = 1600 об/мин характеристикой перекачивает воду из резервуара с отметкой 5 м в резервуар с отметкой 16 м по трубопроводам размерами 11 = 10 м, d1 = 100 мм (Σζ1 = 2, λ1 = 0,025) и 12 = 30 м, d2 = 75 мм (Σζ2 = 12; λ2 = 0,027).

1.Определить подачу Qн, напор Нн насоса и его мощность N при n

=1600 об/мин.

2.Найти частоту вращения n1 насоса, необходимую для увеличения его подачи на 50%.

3.17. Определить максимально возможную высоту установки центробежного насоса над уровнем воды в колодце, если вакуумметрическое давление во всасывающей трубе насоса не должно превышать 70 кПа. Длина всасывающей трубы 1 = 8 м и диаметр d = 100 мм. Подача насоса Q = 20л/с. Коэффициент гидравлического трения λ = 0,032. Коэффициенты местных сопротивлений при входе в трубу и наличии предохранительной сетки и обратного клапана ζвх = 6, при повороте трубы ζпов = 0,6.

96

3.2 Объёмные гидромашины

Объемные гидромашины преобразуют энергию в замкнутом изменяющемся пространстве (объеме) - рабочей камере. Основные элементы объемных гидромашин: рабочая камера, подвижный элемент (вытеснитель) и распределитель.

Рабочая камера - пространство внутри машины, объем которого меняется.

Подвижный элемент изменяет объем рабочей камеры, а распределитель попеременно сообщает ее с местами входа и выхода жидкости.

В объемных машинах перемещение жидкости осуществляется путем вытеснения ее из рабочих камер вытеснителями, которые совершают поступательное (поршневые машины), вращательное или сложное вращательно-поступательное движение (роторные гидромашины).

Характерным техническим показателем объемных гидромашин является рабочий объем V.

Рабочий объем - это сумма изменений объемов рабочих камер гидромашины за одно движение вытеснителя.

Через рабочий объем насоса выражаются соответственно его теоретическая и действительная подача, полезная и потребляемая мощность и вращающий момент:

Qн.т. = Vн nн ; Qн = Qн.т. ηн.о. = Vн nн ηн.о. ;

Для гидродвигателя (гидромотора), используя его рабочий объем, соответственно можно записать теоретический и действительный расходы, потребляемую и полезную мощность и вращающий момент:

Qд.т. = Vд nд ; Qд = Qд.т. ; Qд = Vд nд

ηд.о. ηд.о.

97

Объемные гидродвигатели по характеру движения выходного звена делятся на: гидроцилиндры, осуществляющие возвратно- поступательное движение; поворотные гидродвигатели с поворотным движением выходного звена на ограниченный угол; гидромоторы с вращательным движением выходного звена, в качестве которых используются роторные гидромашины.

Рабочий объем для объемных гидромашин, отличающихся конструкцией и характером движения вытеснителя, а так же кратностью действия определяется следующим образом:

- для поршневых гидромашин одностороннего действия

где m - модуль зацепления, z - число зубьев, b - ширина шестерни, Dн - диаметр начальной окружности;

- для пластинчатой

где d - диаметр цилиндра, e - эксцентриситет, z - число цилиндров;

- для аксиально-поршневой

98

где d - внутренний диаметр ведущего винта или наружный диаметр ведомого.

Шаг винта, как правило, находится из соотношения

Указания. Необходимо четко представлять понятие рабочего объема объемной гидромашины, так как от него зависят все другие параметры: подача (расход), мощность, вращающий момент, частота вращения.

Задачи данного раздела как раз и сводятся к определению этих основных параметров объемных гидромашин. Для их решения необходимо использовать общие для всех объемных гидромашин зависимости (3.11) и (3.12) и частные, в зависимости от конструкции вытеснителя (3.13) - (3.22).

Пример. Построить зависимость подачи шестеренного насоса от частоты вращения для трех значений противодавления (p1 = 0,p2 = 10 МПа,p3 = 20 МПа), а так же зависимость подачи от давления при nн = 1440 мин-1, принимая утечки пропорциональными противодавлению

(коэффициент пропорциональности k = 0,5 10−8 л ) ширина

с Па

шестерни b = 31,85 мм, диаметр начальной окружности Dн = 40 мм, число зубьев z = 10.

99

Решение. Находим рабочий объем и идеальную подачу насоса:

Подача насоса

Q н = Q н.т. − q ут = Q н.т. − k р = 0,768 − 0,5 10 −8 р .

По этой формуле строится характеристика насоса - Q = f (р) при n = 1440 мин-1

при р = 0 Q = 0,768, л/с

при р = 10 МПа Q = 0,768-0,5·10-8·10·106 = 0,718, л/с при р = 20 МПа Q = 0,768-0,5·10-8·20·106 = 0,668, л/с

По этим данным построена зависимость Q = f(р) (рис.3.3,а). Для построения зависимости Q = f(n) воспользуемся формулой:

Результаты расчетов представлены в таблице 3.4, по данным которой построены зависимости Q = f(n) (рис. 3.3,б).

Таблица 3.4

Рис 3.3

100

Задачи

3.18.Пластинчатый насос имеет следующие размеры: диаметр внутренней поверхности статора D = 100 мм; эксцентриситет е = 10 мм; толщина пластин δ = 3 м; ширина пластин b = 40 мм. Определить мощность, потребляемую насосом, при частоте вращении n = 1450 об/мин и давлении на выходе из насоса р = 5 МПа. Механический КПД принять равным ηм = 0,9.

3.19.При постоянном расходе жидкости, подводимой к радиально-поршневому гидромотору, частоту вращения его ротора можно изменять за счет перемещения статора и, следовательно, изменения эксцентриситета е. Определить максимальную частоту вращения ротора гидромотора, нагруженного постоянным моментом

М= 300 Н м, если известно: максимальное давление на входе в гидромотор рmax =20 МПа; расход подводимой жидкости Q = 15

л/мин; объемный КПД гидромотора ηо = 0,9 при рmax; механический КПД при том же давлении ηм = 0,92.

3.20.Двухкамерный гидродвигатель поворотного движения

должен создавать момент на валу, равный М = 2 кН·м при скорости поворота ω = 2 с-1. Размеры гидродвигателя: D = 200 мм; d =100 мм; ширина лопастей b = 60 мм. Принять механический КПД ηм = 0,9; объемный КПД ηмо = 0,75. Определить потребное давление насоса и необходимую подачу.

3.21.Гидропреобразователь составлен из двух аксиальных роторно-поршневых гидро-машин с наклонным диском полного типораз-мерного ряда: гидромотора 1 и насоса 2.

Даны основные размеры гидромотора: D1 = 90 мм, d1 = 15 мм;

насоса: D2 = 60 мм, d2 = 10 мм; углы наклона дисков γ1 = γ 2 .

101

К задаче 3.21

Каким должен быть расход Q1 жидкости, подводимой к гидромотору 1, и каким должно быть давление р1 на входе в гидромотор для получения на выходе из насоса подачи Q2 = 1,8 л/с при давлении р2 = 15 МПа?

Механический и объемный КПД обеих гидромашин принять одинаковыми: ηм1 = ηм2 = 0,92 и ηо1 = ηо2 = 0,95.

3.22. Определить давление объемного насоса, мощность которого N = 3,3 кВт, при частоте вращения n = 1440 мин-1 , если его рабочий объем V0 = 12 см3, КПД η = 0,8, объемный КПД η0 = 0,9.

3.23. Объемный насос, характеризующийся рабочим объемом V0 = 22 см3, объемным КПД η0 = 0,91, полным КПД η = 0,7 и потребляемой мощностью N = 5 кВт, подает рабочую жидкость в гидроцилиндр диаметром D = 0,1 м, развивающий на штоке усилие R = 50 кН.

С какой частотой вращается вал насоса, если потери давления в системе составляют 10 % давления в гидроцилиндре?

3.24. При работе гидроцилиндра диаметром D = 200 мм расход рабочей жидкости Q = 0,2 л/с, давление в поршневой полости р = 10 МПа,

К задаче 3.23; 3.25 противодавление в сливной (штоковой) полости рпр = 0,1 МПа. Определить полезную и потребляемую мощности гидроцилиндра, если механический КПД ηм = 0,95, объемный ηо = 1, гидравлический ηг = 1, диаметр штока d = 80 мм.

3.25. Поршень гидроцилиндра диаметром D = 100 мм поднимается вверх со скоростью υ = 2 см/с, преодолевая усилие R = 100 кН. Определить подачу и давление насоса, а также полезную мощность гидроцилиндра, если механический и объемный КПД

102

гидроцилиндра ηм = 0,98, η0 = 1, масса поршня со штоком m = 50 кг. Давлением жидкости в штоковой полости гидроцилиндра пренебречь.

3.26.Гидромотор развивает вращающий момент М = 100 Н·м при частоте вращения n = 1800 мин-1. Определить расход, давление и

мощность потока жидкости на входе в гидромотор, если его рабочий объем V = 50 см3, механический КПД ηм = 0,96, объемный КПД ηо = 0,95, а давление жидкости на сливе р2 = 80 кПа.

3.27.Определить КПД гидромотора, если давление жидкости на входе р1 = 15 МПа, расход Q = 1,5л/с, частота вращения вала n = 20 с-1,

вращающий момент М = 126 Н·м, давление на сливе р2 = 0,05 МПа, рабочий объем гидромотора V = 70 см3.

3.28.Поршневой насос двухстороннего действия диаметром цилиндра D = 280 мм, ходом поршня 1 = 200 мм и диаметром штока

dш = 120 мм заполняет бак вместимостью V=1,6 м3 за 1,5 мин. Определить объемный

КПД насоса, если частота вращения кривошипа n = 50 мин-1.

3.29.Поршневой насос двухстороннего действия подает воду с расходом Q = 10 л/с на высоту Нг = 40 м по трубопроводу длиной l = 80 м и диаметром d = 100 мм.

Кзадаче 3.28; 3.29.

Определить диаметры цилиндра и штока D и dш, ход поршня l, и мощность насоса, если частота вращения кривошипа n = 100 мин-1, объемный КПД насоса η0=0,9, полный КПД η=0,8. 3аданы отношения l/D = 1,5 и dш/D=0,20, коэффициент потерь на трение λ = 0,03, суммарный коэффициент местных сопротивлений Σζ = 25.

3.30.Шестеренный насос развивает давление рн = 6,5 МПа при частоте вращения n = 1200 мин-1. Определить потребляемую им мощность, если ширина шестерни b = 30 мм, диаметр начальной окружности Dн = 60 мм, число зубьев z = 8, объемный КПД η0= 0,85, КПД насоса η = 0,72.

3.31.Определить мощность трехвинтового насоса при частоте вращения n = 2900 мин-1, если развиваемое им давление р = 2,2 МПа, наружный диаметр ведомого винта dн = 62 мм, объемный КПД η0 = 0,8, КПД насоса η = 0,78.

3.32.Определить мощность пластинчатого насоса однократного действия, если вакуум на входе рвак = 30 кПа, манометрическое

103

давление, развиваемое насосом, рман = 1,5 МПа, радиус статора R = 30 мм, число пластин z = 8, толщина пластин δ = 2 мм, ширина пластины b = 30 мм, эксцентриситет е = 3 мм, частота вращения ротора n = 1000 мин-1, объемный КПД η0 = 0,65, полный КПД насоса η = 0,55. Диаметры всасывающей и напорной гидролиний одинаковы.

3.33.Аксиально – поршневой насос должен создавать подачу Q = 3,5 л/с и давление рн = 22 МПа при частоте вращения n = 1440 мин-1. Рассчитать основные геометрические параметры насоса – диаметр цилиндра d, ход поршня l, диаметр делительной окружности ротора D, а также мощность насоса, если число цилиндров z = 7; угол наклона диска γ=20о; объемный КПД ηо=0,95; механический КПД ηм=0,9; l=2d.

3.34.Определить основные геометрические размеры шестеренного насоса (диаметр начальной окружности, диаметр окружности выступов, ширина шестерни) и мощность по следующим

исходным данным: подача насоса Q = 2 л/с, давление рн = 16 МПа, частота вращения n = 1440 мин-1, объемный КПД ηо = 0,9, КПД насоса

η= 0,85, число зубьев z = 16, модуль зацепления m = 4 мм.

3.35.Определить угол наклона диска γ аксиально – поршневого гидромотора, при котором частота вращения его вала n = 1200 мин-1, если расход рабочей жидкости Q = 3 л/с, перепад давления Δргм = 12 МПа, количество цилиндров z = 7, диаметр цилиндра d = 30 мм, диаметр окружности, на которой расположены оси цилиндров, D = 160 мм, объемный КПД ηо = 0,98, механический КПД ηм = 0,90.

Каким будет при этом вращающий момент на валу гидромотора?

3.36.Определить расход рабочей жидкости Q и давление р1 на входе в радиально – поршневой гидромотор, при которых вращающий

момент на его валу будет равен М = 1,5 кН · м, а частота вращения

вала n = 120 мин-1, если давление на выходе р2 = 0,02 МПа. Рабочий объем гидромотора V = 100 см3, механический КПД ηм = 0,96, объемный КПД ηо = 0,94.

3.37.Определить вращающий момент и частоту вращения вала шестеренного гидромотора при расходе рабочей жидкости Q = 0,8 л/с, если давление на выходе в гидромотор р1 = 10,5 МПа, а давление на выходе р2 = 0,5 МПа. Ширина шестерни b = 32 мм, модуль зацепления m = 4 мм, число зубьев z = 20, механический КПД ηм = 0,8, объемный КПД ηо = 0,90.

104

3.3 Гидропривод

Под гидроприводом понимают совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В состав гидропривода (объемного) входят объемные гидромашины (насосы и гидродвигатели), гидроаппаратура для управления потоком жидкости (дроссели, клапаны, распределители) и вспомогательные устройства, обеспечивающие поддержание свойств рабочей жидкости в заданных пределах (фильтры, теплообменники, гидроаккумуляторы, гидробаки). Перечисленные элементы гидропривода связаны между собой гидролиниями, по которым движется рабочая жидкость.

Условные обозначения элементов гидропривода приведены в Приложении 14.

В качестве гидродвигателей в гидроприводе используются гидроцилиндры, поворотные гидродвигатели и гидромоторы. Гидроприводы бывают нерегулируемые (отсутствует устройство для изменения скорости выходного звена) и регулируемые (наличие устройства для изменения скорости выходного звена).

Существует два основных способа регулирования гидроприводов: дроссельный и машинный. Дроссельное регулирование заключается в том, что поток (или его часть) жидкости, подаваемой насосом, пропускается через дроссель, теряя при этом некоторую долю энергии. При этом возможны два варианта включения дросселя: последовательно с гидродвигателем и параллельно ему. Для гидропривода с последовательным включением дросселя скорость выходного звена определяется:

-при поступательном движении

где µ - коэффициент расхода через дроссель; Sдр - площадь проходного сечения дросселя; Sп - площадь поршня со стороны нагнетания; F - нагрузка на выходном звене; рн - давление на выходе из насоса

-при вращательном движении

105

где Vд и Mд - рабочий объем и вращающий момент на валу гидродвигателя, соответственно

При параллельном включении дросселя:

-при поступательном движении

-при вращательном движении

где Qн - подача насоса.

Машинное регулирование осуществляется за счет изменения рабочего объема насоса или гидродвигателя либо того и другого вместе. Очевидно, что два последних варианта возможны только в гидроприводах вращательного движения.

В общем случае частота вращения вала гидромотора определяется уравнением

где lн и lд - безразмерный параметр регулирования соответственно насоса и гидродвигателя, равный отношению текущего значения рабочего объема к максимальному (изменяется от 0 до 1); ηо - объемный КПД гидропривода, равный произведению объемных КПД насоса и гидродвигателя.

Коэффициент полезного действия гидропривода η равен отношению мощности на выходном звене к мощности, потребляемой насосом.

Для гидропривода поступательного движения