58.Основные параметры гидромашин, гидравлические, объёмные, механические потери напора.

Гидромашина — это устройство, создающее или использующее поток жидкой среды.

Посредством этого устройства происходит преобразование подводимой механической энергии в энергию потока жидкости или использование энергии потока рабочей жидкости для совершения полезной работы. К гидромашинам относятся насосы и гидродвигатели.

Насосом называется гидромашина, преобразующая механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости. Основными параметрами, характеризующими работу насоса, привод которого осуществляется от источника механической энергии вращательного движения, являются:

напор насоса Н_н, м — приращение полной удельной механической энергии жидкости в насосе;

подача насоса Q_н, м³/с — объем жидкости, подаваемый насосом в напорный трубопровод в единицу времени;

частота вращения вала насоса n, об/с, или с^-1;

угловая скоростью,рад/с;

потребляемая мощность насоса N, Вт — мощность, подводимая к валу насоса;

полезная мощность насоса N_n, Вт — мощность, передаваемая насосом потоку жидкости;

коэффициент полезного действия (КПД) насоса η_н — отношение полезной мощности насоса к потребляемой.

Гидродвигатель — это гидромашина, преобразующая энергию потока жидкости в механическую работу. Иными словами, гидродвигатель использует энергию потока жидкости для выполнения некоторой полезной работы.

Выходным звеном гидродвигателя называется его элемент, непосредственно совершающий полезную работу. В большинстве случаев это или вращающийся вал, или шток, движущийся возвратно-поступательно.

Основными параметрами, характеризующими работу гидродвигателя, являются:

напор, потребляемый гидродвигателем , м — полная удельная энергия, передаваемая гидродвигателю потоком рабочей жидкости;

расход, потребляемый гидродвигателем , м³/с — объем жидкости, поступающий в гидродвигатель из трубопровода в единицу времени;

частота вращения выходного вала гидродвигателя n, об/с, или с^-1;

скорость поступательного движения выходного штока , м/с; ;

момент на выходном валу гидродвигателя , Н∙м (для гидродвигателей с вращательным движением выходного звена);

нагрузка (сила) на штоке гидродвигателя F, Н (для гидродвигателей с возвратно-поступательным движением выходного звена);

потребляемая мощность гидродвигателя N, Вт — мощность, передаваемая гидродвигателю потоком жидкости, проходящего через него;

полезная мощность гидродвигателя , Вт — мощность, развиваемая на выходном звене гидродвигателя;, ,

коэффициент полезного действия (КПД) гидродвигателя — отношение полезной мощности гидродвигателя к потребляемой.

Различают три основных вида потерь.

1. Гидравлические потери — это потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений внутри гидромашины. Они оцениваются гидравлическим КПД . Применительно к насосу гидравлический КПД,

где — теоретический напор насоса;— суммарные потери напора на движение жидкости внутри насоса.

2. Объемные потери — это потери на утечки и циркуляцию жидкости через зазоры внутри гидромашины из области высокого давления в область низкого. Они оцениваются объемным КПД . ,

где — теоретическая подача насоса; — суммарная утечка жидкости из области нагнетания в область всасывания.

3. Механические потери — это потери на механическое трение в подшипниках и уплотнениях гидромашины, оцениваемые механическим КПД. Применительно к насосу механический КПД можно определить по формуле.

где — мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, возникающих в подшипниках и уплотнениях насоса; —гидравлическая мощность — мощность, которую насос создал бы, если бы не было объемных и гидравлических потерь.

Следует иметь в виду, что полный КПД насоса равен произведению трех частных КПД:.

Кроме перечисленных выше, одним из основных параметров, позволяющих судить о возможностях гидромашины, является ее внешняя характеристика. Например, под характеристикой насоса (в большинстве случаев) понимается графическая зависимость его основных технических показателей (напора, давления, мощности, КПД и т.д.) от подачи при постоянных значениях частоты вращения вала насоса, вязкости и плотности рабочей жидкости.