Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Основные параметры объемных гидромашин
Основными элементами практически всех гидросистем являются гидромашины. Гидромашина – это устройство, создающее или использующее поток жидкой среды. Посредством этого устройства происходит преобразование подводимой механической энергии в энергию потока жидкости или наоборот. 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 или давление, создаваемое насосом; - подача насоса; - частота вращения или угловая скорость вала насоса; - мощность насоса (полезная и потребляемая); - коэффициент полезного действия (КПД) насоса. Рассмотрим подробнее эти параметры. Напор насоса – это приращение полной удельной механической энергии жидкости в насосе, т. е. , (2.1) где индекс 1 характеризует параметр потока на входе в насос (в области всасывания), а индекс 2 – параметр на выходе насоса. Для существующих конструкций насосов разность высот расположения центров тяжести входного и выходного проходных сечений ничтожно мала и ею в расчетах пренебрегают. Разность скоростных напоров (третье слагаемое в формуле (2.1)) может иметь существенное значение только в низконапорных насосах при условии, что в их конструкции площади входного и выходного проходных сечений отличаются по величине. Для подавляющего большинства насосов основной величиной, определяющей значение напора насоса, является разность пьезометрических высот (второе слагаемое в формуле (2.1)). Очень часто разность давлений на выходе и входе насоса называют давлением, создаваемым насосом, или просто давлением насоса , величину которого, с учетом вышесказанного, можно принять равной . (2.2) Следует обратить внимание на то, что в паспорте насоса приводятся либо напор насоса , либо давление, создаваемое насосом . При необходимости получить другой параметр следует воспользоваться формулой (2.2). Подача насоса – объем жидкости, подаваемый насосом в напорный трубопровод в единицу времени.
Частота вращения вала насоса n – в паспорте, как правило, оговаривается номинальное, максимальное и минимальное значение этого параметра. Угловая скорость ω – в некоторых паспортах насосов угловая скорость приводится вместо частоты вращения вала насоса. Эти два параметра связаны между собой соотношением: ω = 2π n. (2.3) Мощность насоса N – это мощность, потребляемая насосом от привода. При известных моменте MН на валу насоса и угловой скорости вращения ω этого вала мощность насоса равна N = MН ω. (2.4) Полезная мощность насоса NП – это мощность, сообщаемая насосом потоку жидкости. Полезная мощность насоса определяется по формуле: . (2.5) Коэффициент полезного действия насоса – это отношение полезной мощности, развиваемой насосом, к потребляемой: . (2.6) Гидродвигатель – это гидромашина, преобразующая энергию потока рабочей жидкости в механическую работу. Таким образом, гидродвигатель использует энергию потока рабочей жидкости с целью выполнения некоторой полезной работы. Выходным звеном гидродвигателя называется его элемент, непосредственно совершающий полезную работу. В зависимости от характера движения выходного звена различают гидродвигатели вращательного, поворотного и возвратно-поступательного движения. Основными параметрами, характеризующими работу гидродвигателя, выходное звено которого совершает вращательное (гидромотор) или поворотное движение, являются: - напор, потребляемый гидродвигателем, или перепад давления на гидродвигателе; - расход, потребляемый гидродвигателем; - частота вращения или угловая скорость вала гидродвигателя; - момент, реализуемый на валу гидродвигателя; - мощность гидродвигателя (полезная и потребляемая); - коэффициент полезного действия (КПД) гидродвигателя. Рассмотрим эти величины подробнее. Напор, потребляемый гидродвигателем – это полная удельная механическая энергия, отбираемая гидродвигателем у потока рабочей жидкости, то есть
, (2.7) где индекс 1 характеризует параметр потока на входе в гидродвигатель, а индекс 2 – параметр на выходе из гидродвигателя. Для подавляющего большинства гидродвигателей основной величиной, определяющей значение напора , потребляемого гидродвигателем, является разность пьезометрических высот (второе слагаемое в формуле (2.7)). Очень часто разность давлений на входе и выходе гидродвигателя называют давлением, потребляемым гидродвигателем, или перепадом давления на гидродвигателе , величину которого можно рассчитать по формуле: . (2.8) Иногда, при гидравлическом расчете трубопровода, содержащего гидродвигатель, величина перепада давления на гидродвигателе называется также потерей давления в гидродвигателе. Расход, потребляемый гидродвигателем – объем жидкости, потребляемый гидродвигателем из напорного трубопровода в единицу времени. Частота вращения выходного вала гидродвигателя n – в паспорте, как правило, оговаривается номинальное, максимальное и минимальное значение этого параметра. При выборе гидродвигателя следует обращать внимание на то, чтобы рабочий диапазон частот вращения вала гидродвигателя вписывался в диапазон, оговоренный в паспорте. Момент, реализуемый на выходном валу гидродвигателя – в паспорте оговаривается номинальное значение момента, которое при выборе гидродвигателя должно соответствовать максимальному расчетному моменту сопротивления вращению его вала от внешней нагрузки, подключенной к выходному валу гидродвигателя. Мощность гидродвигателя N – это мощность, потребляемая гидродвигателем у потока рабочей жидкости, проходящего через него. Мощность гидродвигателя определяется по формуле: . (2.9) Полезная мощность гидродвигателя – это мощность, развиваемая на валу гидродвигателя. При известных моменте сопротивления вращению вала гидродвигателя и угловой скорости вращения ω = 2π n этого вала полезная мощность определяется по формуле: . (2.10) Коэффициент полезного действия гидродвигателя – это отношение полезной мощности, развиваемой гидродвигателем, к потребляемой им мощности: . (2.11) Гидродвигатель с возвратно-поступательным движением выходного звена (гидроцилиндр) вместо частоты вращения и момента характеризуется: - скоростью поступательного движения штока V; - преодолеваемой внешней силой (нагрузка на штоке) F. Отсюда полезная мощность, развиваемая гидроцилиндром, определяется по формуле: . (2.12) Коэффициент полезного действия гидромашины позволяет оценить, какая часть потребляемой мощности теряется в ней. В гидромашинах различают три основных вида потерь энергии. Гидравлические потери – это потери напора на движение жидкости в каналах внутри гидромашины, оцениваются гидравлическим КПД . Применительно к насосу гидравлический КПД равен: , (2.13) где – действительный напор, передаваемый насосом жидкости; – теоретический напор насоса; Σ h – суммарные потери напора на движение жидкости внутри насоса.
Объемные потери – это потери на утечки и циркуляцию жидкости через зазоры внутри гидромашины из области высокого давления в область низкого, оцениваются объемным КПД . Применительно к насосу объемный КПД равен: , (2.14) где – действительная подача насоса, поступающая в гидросистему; – теоретическая подача насоса; – суммарная утечка жидкости через зазоры внутри насоса из области нагнетания в область всасывания; Механические потери – это потери на механическое трение в подшипниках и уплотнениях гидромашины, оцениваются механическим КПД . Применительно к насосу механический КПД определяется по формуле: , (2.15) где – мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, возникающих в подшипниках и уплотнениях насоса; – гидравлическая мощность насоса – это та мощность, которую насос передал бы жидкости, если бы не было объемных и гидравлических потерь, т.е. . (2.16) Запишем выражение для полного КПД насоса (2.16) в виде: и умножим числитель и знаменатель на гидравлическую мощность. Используя формулу (2.16), получим . После сокращения и перегруппировки множителей получим . (2.17) Таким образом, полный КПД насоса равен произведению трех частных КПД – гидравлического , объемного и механического . Такой же результат получается и для гидродвигателя. Кроме перечисленных, одним из основных параметров, позволяющим судить о возможностях гидромашины, является ее внешняя характеристика. Обычно в паспорте на характеристике указывается зона, в пределах которой рекомендуется его эксплуатация. Эта зона называется рабочей частью характеристики. Под характеристикой насоса в большинстве случаев понимается графическая зависимость основных его технических показателей (напора, давления, мощности, КПД и т.д.) от подачи при постоянных значениях частоты вращения приводного вала, вязкости и плотности рабочей жидкости на входе в насос. Все гидромашины, как и гидроприводы по принципу действия делятся на два основных типа: динамические и объемные. Динамическая гидромашина – это гидромашина, в которой силовое взаимодействие ее рабочего органа с жидкостью происходит в проточной полости, постоянно сообщенной с входом и выходом гидромашины. Объемная гидромашина – это гидромашина, в которой силовое взаимодействие ее рабочего органа с жидкостью происходит в герметичной рабочей камере, попеременно сообщающейся с входом и выходом гидромашины.
Динамическую гидромашину также называют «проточной», так как в ней внутренняя полость всегда сообщена как с ее входом, так и с выходом, а объемную – «герметичной», потому, что в ней герметичная рабочая камера может быть подключена либо только к входу гидромашины, либо только к ее выходу. Это значит, что в объемной гидромашине вход и выход всегда герметично отделены друг от друга. Для рабочего процесса динамической гидромашины характерны большие скорости движения ее рабочих органов и рабочей жидкости, а рабочий процесс объемной гидромашины заключается в силовом взаимодействии рабочей жидкости и вытеснителя гидромашины. Большие скорости движения жидкости и рабочих органов объемной гидромашины при этом в принципе не обязательны, так как основную роль в рабочем процессе играет давление, которое создается в результате действия больших сил на малые площади. Основной величиной, определяющей размер объемного насоса, является его рабочий объем. Рабочий объем насоса и частота его рабочих циклов определяют идеальную подачу. Идеальной подачей объемного насоса называют подачу в единицу времени несжимаемой жидкости при отсутствии утечек через зазоры. Осредненная по времени идеальная подача определяется по формуле , (2.18) где V0 - рабочий объем насоса, т.е. идеальная подача насоса за один цикл (один оборот вала насоса); n - частота рабочих циклов насоса (для вращательных насосов частота вращения вала); Vk - идеальная подача из каждой рабочей камеры за один цикл; z - число рабочих камер в насосе; k - кратность действия нacoca, т.е. число подач из каждой камеры за один рабочий цикл (один оборот вала). Таким образом, рабочий объем насоса . (2.19) Чаще всего k = 1, но в некоторых конструкциях k = 2 и более. Действительная подача насоса меньше идеальной вследствие утечек через зазоры из рабочих камер и полости нагнетания, а при больших давлениях насоса еще и за счет сжимаемости жидкости. Отношение действительной подачи Q к идеальной называется коэффициентом подачи: , (2.20) где qy - расход утечек; qсж - расход сжатия. Когда сжатие жидкости пренебрежимо мало, коэффициент подачи равен объемному КПД насоса (): . (2.21) Полное приращение энергии жидкости в объемном насосе обычно относят к единице объема и, следовательно, выражают в единицах давления. Так как объемные насосы предназначены в основном для создания значительных приращений давления, то приращением кинетической энергии в насосе обычно пренебрегают. Поэтому давление насоса представляет собой разность между давлением р1 на выходе из насоса и давлением р2 на входе в него, т.е. , (2.22) а напор насоса равен . Полезная мощность насоса составляет . (2.23)
Мощность, потребляемая вращательным насосом (затрачиваемая приводящим двигателем) , (2.24) где МН - момент на валу насоса; - угловая скорость его вала. КПД насоса есть отношение полезной мощности к мощности, потребляемой насосом . (2.25)
Лекция № 3.
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-02-07; просмотров: 800; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.59.61.119 (0.04 с.) |