8. Сумарні втрати потужності в гідромашині.
Баланс потужності гідромашини можна виразити рівнянням
,
де
- вихідна або корисна потужність
гідромашини;
- вхідна
потужність, витрачена на роботу
гідромашини;
-
потужність об'ємних утрат;
-
потужність механічних утрат (включаючи
втрати гідравлічного опору).
Для насоса вхідною потужністю є потужність на його валу
.
Вихідна потужність виражається за допомогою гідравлічних параметрів
.
Відповідно для гідромотора
;
.
На мал. 10, 11 показані криві об'ємних і механічних втрат у насосі і гідромоторі в залежності від тиску.
Мал. 10. Залежність об'ємних і механічних втрат у насосі від тиску.
Мал. 11. Залежність об'ємних і механічних втрат у гідромоторі від тиску.
9. Повної або загальний ккд гідромашини.
Повний або загальний ККД гідромашини враховує усі втрати потужності, як об'ємні, так і механічні, на які різні фактори впливають по різному. Цей ККД дорівнює відношенню потужності, що віддається, до подводимой або добутку відповідних об'ємного і механічного ККД:
.
Для насоса
=
.
Криві
залежності
від тиску
і частоти обертання
приведені
на мал. 12, 13.
Р
ηПОЛ.Н
= ƒ(р).
ηПОЛ.Н
= ƒ(n).
Рис. 13. Залежність повного ККД насоса від частоти обертання
Для гідромотора повний ККД
.
Для гідропередачі, що складає з насоса і мотора, повний ККД складе (без обліку втрат напору в каналах, що з'єднують насос і мотор)
.
За
умови
і приймаючи в увагу
,
можна записати
.
Відповідно до цим корисна потужність з урахуванням об'ємних і механічних втрат складе:
насоса
;
гідромотора
.
Для
регульованих насосів у вираження
підставляється поточне значення
.
Повний ККД залежить від в'язкості рідини, причому при оцінці впливу цього параметра на ККД варто враховувати, що підвищення до відомих меж в'язкості рідини позначається, завдяки зменшенню витоків, на об'ємному ККД позитивно. Однак, поряд з цим, підвищення в'язкості і викликуване цим збільшення тертя негативно позначається на механічному ККД. Тому для забезпечення високого значення повного ККД в'язкість рідини повинна бути такий, щоб сумарні об'ємні і механічні втрати були мінімальними.
На мал.
14 приведені криві втрати
потужності
в залежності від в'язкості рідини.
Утрати потужності від в'язкості рідини обумовлені:
рідинним тертям
і витоками рідини
,
де
і
- коефіцієнти пропорційності;
-
коефіцієнт динамічної в'язкості рідини.
Загальна втрата потужності складе
.
З цього рівняння випливає, що мінімальні втрати мають місце при в'язкості
.
Отже, найбільше значення ККД при заданій в'язкості буде лише в одній крапці, що відповідає оптимальному перепадові тиску при = const або оптимальній частоті обертання при = const.
Мал. 14. Залежність втрат потужності в насосі від в'язкості робочої рідини
При підвищенні в'язкості збільшується, крім зазначеного, опір усмоктувальних каналів, що може привести до порушення заповнення робочих камер насоса рідиною при проході ними зони усмоктування і до зниження фактичної подачі.
Звичайно повний ККД насосів, застосовуваних у гідравлічних системах машин, коливається від 0,75 до 0,94, причому більш високим ККД володіють поршневі насоси, середнім по величині - пластинчасті (шиберні) насоси і мінімальним із зазначених значень – шестеренні і гвинтові насоси.
Енергія, що втрачається в гідромашині, переходить у тепло, що викликає нагрівання робочої рідини, що проходить через внутрішні порожнини машини, і нагрівши омиваємих деталей, причому деякі деталі нагріваються до температури, що викликає поверхневе кипіння рідини на їхніх стінках. Для запобігання такого явища в цих схемах часто застосовують охолоджувачі (теплообмінники).
З усієї суми втрат енергії в гідромашинах найбільша частина приходиться на механічні втрати (до 90% загальних утрат). Через це на зменшення цих утрат повинне бути звернена особлива увага.
Складність процесів, що складають робочий цикл машини, а також велика кількість параметрів обумовлюють відому наближеність розрахунків. Навіть експериментальні дані відповідають деяким середнім значенням конкретного екземпляра машини, тоді як реальні машини однакової конструкції і навіть розмірів неминуче відрізняються в більшому або меншому ступені по характеристиках друг від друга. Ця неідентичність об'ємних характеристик складає в поршневих машин 2-4%, у шестеренних – 5-6% і в гвинтових – до 10%.
Через цього ускладнення методів розрахунку для їхніх удаваних уточнень у більшості випадків практично невиправдано.