10

Мощность (Вт), потребляемая гидродвигателем из гидросети, определится соотношением

Аналогичные соотношения справедливы и для объемного пневмопривода.

1 Гидромеханические свойства двигателей

1.1Рабочие жидкости и их свойства

Вкачестве рабочей жидкости в ГП используются минеральные и синтетические масла. Жидкость как рабочее тело, передающее энергию высокой концентрации, работает в тяжелых условиях больших напряжений, знакопеременных скоростей, широкого диапазона температур. Далее рассмотриваются ее основные свойства и характеристики, существенно влияющие на статику и динамику привода.

Плотность жидкости ρ (кг/м3) определяется как отношение массы m жидкости к ее объему V:

Vm .

Средняя плотность масел составляет 900 кг/м3.

С повышением температуры плотность минеральных масел снижается, а с повышением давления увеличивается. Однако, в рабочем диапазоне давления от 0 до 30 МПа и температуры от –60 до 130 ˚С изменение плотности минеральных масел можно не учитывать.

Вязкость – это свойство жидкости сопротивляться деформации сдвига. Оно характеризует силы трения между слоями, возникающие при движении жидкости. Вязкость рабочих жидкостей оценивают коэффициентами абсолютной (динамической) вязкости μ (Нּс/м2) и кинематической вязкости ν (м2/с).

11

Кинематическая ν и динамическая μ вязкости связаны между собой через плотность ρ:

.

Вкачестве единицы кинематической вязкости используется стокс (1 Ст = 1 см2/с = 10-4 м2/с) и сантистокс (1 сСт = 1 мм2/с = 10-2 Ст). Вязкость обычно определяется при температурах 20, 50, и 100 ˚С, и в справочниках приводятся значения ν50(т. е. при температуре 50 ˚С). Минеральные масла, применяемые в ГП, имеют вязкость ν50 = 12…75 сСт.

Сжимаемость – свойство жидкости изменять объем под действием давления. В рабочем диапазоне давлений сжимаемость подчиняется закону Гука и оценивается объемным модулем упругости Е. Для жидкостей на нефтяной основе сжимаемость лежит в пределах Е = 1,7…2,0 МПа.

Более подробно свойства рабочих жидкостей рассмотрены в [2, 14].

1.2Виды течений жидкости. Гидравлические сопротивления и проводимости

Все элементы ГП, предназначенные для передачи, регулирования и преобразования энергии потока жидкости, обладают гидравлическим сопротивлением. В результате течение жидкости сопровождается потерями энергии, которые выражаются в потерях давления.

В электрических устройствах зависимость между U, I и R определяется законом Ома. В ГП потери давления зависят не только от гидравлического сопротивления, но также и от режима течения жидкости.

Различают два режима течения жидкости: ламинарный и турбулентный. При ламинарном течении поток жидкости имеет слоистый характер, а потери давления прямо пропорциональны скорости течения и, следовательно, расходу жидкости:

12

где RЛ – гидравлическое сопротивление при ламинарном течении, зависящее от вязкости жидкости и геометрических характеристик элемента.

Расход жидкости через гидравлическое сопротивление

где GЛ – гидравлическая проводимость при ламинарном течении жидкости,

GЛ 1 RЛ .

При турбулентном течении слоистость потока нарушается. Так бывает, например, в дросселях, насадках, соплах и других гидравлических сопротивлениях. Потери давления при этом прямо пропорциональны квадрату скорости течения жидкости:

где ξ – коэффициент гидравлического сопротивления рассматриваемого элемента; υ – среднее значение скорости потока жидкости,

Q A ,

А– площадь поперечного сечения канала, м2;

ρ– плотность жидкости.

Сучетом Q A получается, что потери давления пропорциональны

квадрату расхода жидкости:

где Gт – гидравлическая проводимость при турбулентном течении,

Gт A 2 .

13

Переходная скорость рабочей жидкости от ламинарного течения к турбулентному называется критической. Основным критерием перехода служит безразмерный параметр RЕ – число Рейнольдса. Опытным путем установлено [5,14], что для трубопроводов RЕ КР = 2300, для дросселирующих окон золотников, проходных отверстий распределителей, регуляторов давления и

где μ – коэффициент расхода, представляющий собой отношение действительного расхода к теоретическому, т. е. расходу при отсутствии трения и сжатия жидкости,

Qтеор теор А.

Для минеральных масел среднее значение μ = 0,65…0,7. В регулируемых дросселях величина рабочего окна является в общем виде функцией входной координаты Х, и выражение расхода в этом случае примет вид:

Методика гидравлического расчета трубопроводов и гидроаппаратуры, а также требуемого поперечного сечения каналов и трубопроводов приведена в

[15].

Гидравлические цепи при ламинарном потоке рассчитываются аналогично электрическим цепям. Ниже рассматривается методика расчета при турбулентном потоке жидкости. При последовательном соединении гидравлических