Гидропривод
.pdf
41
42
43
44
де Н3 і Н4 - повний напір потоку рідини відповідно в перетинах 3 і 4
У більшості випадків V2=V1, z1=z2, V3=V4 і z3=z4
Тому вираження /2.2/-/2.5/ можна переписати у виді:
Hн |
|
P2 P1 |
; |
|
Pн=Р2-Р1/2 |
|
.6./ |
|
|
|
|||||||
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hд |
|
P2 P1 |
; |
Pд=Р3-Р4/2 |
.7/ |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
Потрібно мати на увазі, що в рівняння /2.6/ і /2.7/ необхідно підставляти абсолютні значення тиску.
Спосіб перетворення енергії в гідромашинах лежить в основі класифікації гідромашин.
Рівняння /2.2/-/2,5/ є енергетичними і вони не розкривають природу перетворення енергії в гідромашинах. Тому запишемо рівняння Бернуллі для перетинів, проведених по границях робочих органів машини, тобто виділимо між перетинами ділянка, де відбувається безпосереднє перетворення енергії рідини.
Так. як насос і гідродвигун є взаимообратимыми машинами, розглянемо зазначену класифікацію на прикладі насосів. Для цього проведемо перетину 5 і 6 по границях робочих органів насоса /малюнок. 2.4 б/. Тоді повний: напір, створюваний насосом:
|
|
|
|
|
|
|
C2 |
6 C2 |
5 |
|
P P |
|
|
|
|
H |
нп |
H |
6 |
H |
5 |
( |
|
|
|
) |
5 6 |
(z |
6 |
z ) |
/2.8/ |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
2g |
|
|
g |
5 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
де З6,З 5- абсолютні середні швидкості рідини в розглянутих перетинах.
З рівняння /2.8/ видно, що збільшення напору насоса можливо за рахунок кожного з трьох доданків. Якщо збільшення енергії в насосі обумовлено тільки другим доданком, то він називається об'ємним /поршневий,пластинчастий і т.д./, якщо в основному першим склада гідродинамічним /лопатевої, вихровий і т.п./. Аналогічну класифікацію мають і гідродвигуни.
Перетворення енергії в гідромашині супроводжується об'ємними, гідравлічними і механічними втратами.
Об'ємні втрати потужності N0 обумовлені витоками Q0 рідини через нещільності /у тому числі і регульованих витоках/. Відповідно до приведених рівнянь потужності /2.1/ і витрати через малі отвори можна записати:
45
Малюнок. 2.4. До висновку напору і балансу потужності об'ємної гідромашини.
N0 g H0 |
Q Sу H0 2g H0 |
|
/2.9/ |
де у - коефіцієнт |
витрати ущільнення, -Sу |
- еквівалентний |
живий перетин |
ущільнення, Але - приведениq напір перед ущільненням. |
|
|
|
Гідравлічні втрати, Nг обумовлені гідравлічними опорами, визначаються втратами |
|||
напору /тиску/, у самій машині : |
|
|
|
Nг= g H |
|
/2.9/ |
|
Ці втрати зростають зі збільшенням швидкості рідини. Механічні втрати - це утрати |
|||
від тертя- у підшипниках і ущільненнях гідромашини. |
|
|
|
Баланс потужності насосів і гідродвигуні. записується відповідно: |
|
||
Nнв=Nн+ Nно+ Nнг+ Nнм=Nн+ Nн |
|
/2.11/ |
|
Nдв=Nд- Nдо- Nдг- Nдм=Nд- Nд |
|
/2.12/ |
|
46
де Nнв- потужність, споживана насосом; Nн - корисна потужність насоса; Nн -
сумарні втрати потужності в насосі; Nд - корисна потужність /на валу/ двигуна; Nдв -
потужність, споживана гідродвигуном; Nд сумарні втрати потужності в гідродвигуні.' Баланс потужності гідропередачі /мал. 2.4 у/ запишеться а виді:
Nнв=Nдв+ Nн+ Nд+ Nнм- Nл
де - Nл утрати потужності в гідролінії, що складаються тільки з об'ємних і гідравлічних утрат.
Основним технічним показником гідропередачі є КПД
|
Nдв |
/2.4/ |
|
Nнв
Якщо врахувати, що КПД насоса, гідродвигуна і гідролінії рівні соотвественно:
|
н |
|
Nн |
|
|||
Nнв |
|
||||||
|
|
|
|
||||
|
д |
|
Nдв |
|
/2.15/ |
||
|
|
||||||
|
|
|
Nд |
|
|||
|
л |
|
Nд |
|
|
||
|
|
||||||
|
|
|
Nн |
|
|||
|
М |
д |
д |
kм i |
/2.17/ |
|
М |
н |
н |
||||
|
|
|
де Mд Mн - моменти на валах соотвественно гидро двигуна і насоса; д н соотвестующие кутові швидкості; кмкоефіцієнт трансформації моменту, i передатне відношення.
47
3. ОБ'ЄМНІ ГІДРОМАШИНИ
3.1. Конструктивні особливості гідромашин.
Основними елементами об'ємних гідромашин є робоча камера, рухливий елемент /вытеснитель/ і розподільник.
Робоча камера - це простір усередині машини, обсяг якого змінюється. Робоча камера складається з основного /корисного/ обсягу, що змінюється під час роботи, і обсягу незмінного /шкідливого/, що обумовлений конструктивними особливостями гідромашини. Шкідливий обсяг мало впливає на робочий процес об'ємно? гідромашини при малосжимаемых робітників рідинах і впливає при стисливих рідинах /газах/.
Рухливий елемент змінює обсяг робочої камери, а розподільник поперемінно повідомляє її з місцями входу і виходу робочої рідини.
По числу робочих камер гідромашини розділяються на одне і багатокамерні, а по конструктивному виконанню рухливих елементів -на поршневі, шестеренні, пластинчасті, гвинтові й ін. /мал. 2.5/.
48
Малюнок. 3.1. Конструктивне виконання рухливих елементів:
а- поршневі, б - шестеренні, у - пластинчасті-
Упоршневих гідромашинах /мал. 3..1 а/ робоча камера /робочі камери/ утворена поверхнями циліндра I, поршня <1 і штока про /штокова порожнина/ чи циліндра і поршня /поршнева порожнина/.
Ушестеренних гідромашинах /мал. 3..1 б/ робоча камера утвориться поверхнями
.корпуса 4 і западинами зубів коліс 5 і 6, що знаходяться в зачепленні, у пластинчастих /мал.
.3.1 у/ - поверхнями корпуса 7, ексцентрично розташованого щодо статора, ротора 8 і пластин 9, у гвинтових - поверхнями корпуса 10 і западинами між зубами гвинтів II і 1^.
Якщо під дією зовнішніх сил на рухливий: елемент обсяг робочої камери збільшується, то відбувається процес усмоктування, при зменшенні робочої; камери - рідина витісняється і відбувається процес нагнітання. У цьому і складається принцип дії всіх об'ємних насосів.
Угідродвигуні обсяг робочої камери змінюється за рахунок тиску підведеної до нього робочої рідини. При цьому на рухливому елементі з'являється зусилля /момент/, що передається на вихідну ланку гідродвигуна. Якщо вихідна ланка робить необмежений обертальний рух, то такий гідродвигун називається гідромотором. Якщо поворот вала обмежений кутом, меншим 2(, то двигун називається поворотним.
Гідродвигун, у якого вихіднеланка робить зворотно-поступальний рух, називається гідроциліндром.
Упринципі насоси і гідродвигуни взаимообратимы, однак безпосереднє використання насоса як гідродвигун, і навпаки, можливо тільки в деяких машинах.
Розподіл рідини в насосах може бути автоматичним -клапанним /клапани відкриваються і закриваються,унаслідок створюваної різниці тисків/ чи примусовим /безклапанним/. У гідродвигунах розподіл рідини завжди примусове.
При ,безклапанному розподілі роль розподільника в шестеренній;], пластинчастої: і гвинтовий гідромашинах грають їхні ж конструктивні елементи.
49
При безклапанному розподілі можливе запирання рідини і замкнутому перемінному обсязі, а це веде до різкої зміни тиску рідини в затисненому обсязі, що має вкрай негативні наслідки, особливо в насосах, де тиск може змінюватися від надлишкового до вакуум-при підвищенні тиску може відбутися заклинювання роторів, а утворення вакууму в замкнутому просторі,
як правило веде до кавітації і , отже, до ерозійного /кавітаційному/ зносу елементів конструкції.
3 шестеренної. гідромашині запирання рідини відбувається в западинах зубів, тому для рагрузки замкнутого обсягу, найчастіше в корпусі насоса, роблять /див. мал. .3..1 б/ спеціальні канавки /ДО /, що повідомляють замкнену порожнину з порожниною чи усмоктування нагнітання.
Упластинчастій гідромашині також можливе запирання рідини в робочій камері, тому ущільнювальну частину корпуса виконують таким чином, щоб лише незначно перевищувала відстань між сусідніми пластинами.
Угвинтовій гідромашині обсяг замкнених робочих камер не змінюється, і рідина безперешкодно переноситься гвинтами з зони харчування в зону зливу, тому для запобігання перетікання рідини необхідно, щоб довжина ротора була, більше кроку гвинтової: поверхні.
Якщо робоча камера гідромашини; за один оборот вала тільки один раз наповняється робочою рідиною і звільняється від її, то така машина називається машиною однократного дії, у противному випадку - багаторазового,
Гідромашини, у яких рухливі елементи роблять обертальне чи обертальне і зворотно-поступальне, чи обертальний і зворотно-поворотний рух, називаються роторними /радіально-поршневі, аксиально-поршневі, шестеренні, пластинчасті, гвинтові/.
Головний параметр гідромашини - робочий обсяг, що дорівнює сумі змін обсягів робочих камер гідромашини за один оборот вихідної ланки.
Гідромашини зі змінюваним робочим обсягом називаються регульованими, а з незмінним - нерегульованими.
Відношення поточного значення робочого обсягу q до його максимального значення qmax називається параметром регулювання:
U |
q |
|
q |
/2.31/ |
|
q |
|||||
|
|
|
|||
|
|
|
max |
|
3.2. Основні технічні показники і характеристики насоса
Основними технічними показниками насоса є робочий обсяг, подача, тиск, потужність, КПД і частота обертання.
Подача - це об'ємно витрата рідин через нагнітальний патрубок насоса. Теоретична подача насоса
Qнт qн nн |
/3.2/ |
де qн робочий обсяг насоса, nн- частота обертання вихідної ланки, з1 .
Дійсна подача менше теоретичної унаслідок витоків у насосі /як внутрішніх, так і зовнішніх/:
50