Общие сведения о гидромашинах

Гидравлические машины служат для преобразования механической энергии в энергию перемещаемой жидкости (насосы) или для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию (гидравлические двигатели). Гидравлическимприводом называется гидравлическая система, которая состоит из насоса и гидродвигателя с соответствующей регулирующей и распределительной аппаратурой и служит для передачи посредством рабочей жидкости энергии на расстояние. При помощи гидравлического привода можно преобразовывать механическую энергию в кинетическую на выходе системы с одновременным выполнением функций регулирования и реверсирования скорости выходного звена, а также преобразовывать один вид движения в другой.

Различают две основные группы насосов:

1) объемные (поршневые и роторные);

2) динамические (в том числе лопастные и вихревые).

Рисунок 9

 

Такое разграничение насосов произведено по признакам (свойствам): герметичности (первые герметичные, вторые проточные); по виду характеристики (первые имеют жесткую характеристику, вторые - пологую); по характеру подачи (первые имени порционную подачу, вторые равномерную). Напор, развиваемый объемными насосами, не зависит от подачи, а у лопастных - напор и подача взаимосвязаны. Этим обуславливается различие величин возможных напоров, создаваемых обеими группами насосов, различие способов регулирования их подачи и пр.

В рабочем колесе лопастного насоса основная часть подводимой энергии передается жидкости путем динамического воздействия лопаток на поток. При натекании потока на соответствующим образом спрофилированную поверхность лопатки (аналогично крылу самолета) на ее поверхности образуется перепад давления, и возникают подъемные силы. Рабочее колесо совершает работу, преодолевая при своем вращении момент этих сил. Для этого к колесу насоса подводится механическая энергия двигателя, которая насосом преобразуется в энергию движущейся жидкости.

Отличительным признаком объемного насоса является наличие одной или нескольких рабочих камер, объемы которых при работе насоса периодически, изменяются. При увеличении объема камер они заполняются жидкостью, а при уменьшении их объема жидкость вытесняется в отводящую линию. Основными параметрами насосов являются: подача, напор, мощность, коэффициент полезного действия (КПД), частота вращения.

Подачей насоса называется количество жидкости (объем), подаваемое насосом за единицу времени, т.е. расход потока через насос.

Напором Н насоса (рисунок 9) называется механическая энергия, сообщаемая насосом единице веса (1Н) жидкости. Поэтому напор имеет линейную размерность. Напор насоса равен разности полного напора за насосом и напора перед ним и обычно выражается в метрах столба перемещаемой жидкости

, (11)

где Р_н и Р_в - абсолютное давление в местах установки манометра и вакуумметра;

υ_н и υ_в- средние скорости в нагнетательном и всасывающем трубопроводах;

∆ z - вертикальное расстояние между точками установки вакуумметра и манометра;

ρ - плотность перемещаемой жидкости;

g - ускорение силы тяжести.

Ввиду того, что вертикальное расстояние между точками установки приборов бывает обычно небольшое, а скоростные напоры υ²/2g обычно на выходе и на входе в насос или одинаковые, или весьма близки, то напор насоса можно определить по упрошенной формуле

, (12)

Насос передает жидкости не всю механическую энергию, которая подводится к насосу. Отношение полезной мощности насоса к потребляемой им мощности двигателя называется коэффициентом полезного действия насоса (КПД). Он равен произведению трех коэффициентов полезного действия: объемного, гидравлического и механического. Объемным КПД учитываются потери объема жидкости (утечки жидкости через уплотнения, уменьшение подачи из-за кавитации и проникновения воздуха в насос). Гидравлическим КПД учитывается уменьшение напора насоса, вызываемое гидравлическими сопротивлениями в самом насосе (при входе жидкости в насосное колесо и выходе из него, сопротивление жидкости в межлопастных каналах насосного колеса и пр.). Механическим КПД учитывается трение между элементами машины.