Характеристики роторных гидромашин

Характеристикой роторного насоса, как и всех объемных насосов, называют графическую зависимость основных технических показате­лей (объемной подачи, КПД и прочих) от давления при постоянных значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкой среды на входе в насос.

Типичная характеристика роторного насоса показана на рис. 12.8, а: зависимость Q от р — ниспадающая кривая, так как

 

 

 

с ростом давления увеличиваются утечки жидкости через зазоры. В ряде случаев характеристику роторного насоса представляют в виде зависимости р, N, от Q.

Характеристикой гидромотора называют зависимость частоты вра­щения вала п от расхода Q при постоянном перепаде давлений (рис. 12.8, г). Для каждого значения перепада давлений характери­стика представляет собой практически прямую линию. При р_ГМ = 0 гидромотор работает в режиме холостого хода, и характеристика про­ходит через начало координат. При повышении давления нагнетания увеличиваются утечки в гидромоторе, и их компенсация осуществляется при определенной частоте вращения вала.

Практический интерес представляет и моментная характеристика гидромотора, являющаяся графической зависимостью крутящего мо­мента на валу гидромотора от частоты вращения его вала при по­стоянных давлении и частоте вращения вала питающего насоса. Та­кая характеристика особенно полезна при расчетах и настройке объ­емного гидропривода с машинным управлением. Возможное изменение момента на валу гидромотора, в зависимости от типа управления гид­ромотора и питающего насоса,, будет рассмотрено в гл. 13.

ПРИМЕРЫ

12.1. Шестеренный насос развивает давление р_в — 6,5 МПа при частоте вращения п — 1200 мин^-1. Определить потребляемую им мощ­ность, если ширина шестерни b = 30 мм, диаметр начальной окруж­ности D_H = 60 мм, число зубьев z = 8, объемный КПД ₀ = 0,85, КПД насоса т) = 0,72.

Решение. Находим модуль зацепления

рабочий объем

подачу насоса

Полезная мощность насоса

Мощность насоса

12.2. Построить зависимость подачи шестеренного насоса от ча­стоты вращения для трех значений противодавления (p₁, = 0, р₂ = 10 МПа, р₃ = 20 МПа), а также зависимость подачи от давлении при п = 1440 мин^-1, принимая утечки пропорциональными противо­давлению (коэффициент пропорциональности k = 0,5 • 10⁸л /(с Па)). Ширина шестерни b = 31,85 мм, диаметр окружности голо­вок D_r = 48 мм, число зубьев z = 10.

 

 

 

 

Решение. Находим модуль зацепления, рабочий объем и идеальную подачу насоса:,

 

Подача насоса

 

 

По этой формуле строится характеристика насоса — Q =f (p)
при п = 1440 мин^-1!
при р = 0 Q = 0,768 л/с;

при р = 20 МПа Q = 0,768 — 0,5 • 10~⁸ • 20 • 10⁶ == 0,668 л/с.

По этим данным построена зависимость Q = f (p) (рис. 12.9,а).

Для построения зависимости Q = / (п) воспользуемся формулой

 

 

Результаты расчетов представлены в табл. 12.1, по данным кото­рой построены зависимости Q = f (п.) (рис. 12.9, б).

12.3. Определить мощность трехвинтового насоса при частоте вра­щения п = 2900 мин^-1, если развиваемое им давление р = 2,2 МПа, наружный диаметр ведомого винта d_a = 62 мм, объемный КПД п,₀= = 0,8, КПД насоса г, = 0,78.

 

 

Решение. Определяем шаг винта по формуле (12.6), рабочий объем по формуле (12.5) и подачу насоса по формуле (12.7):

 

Полезная мощность насоса

 

 

12.4. Аксиально-поршневой насос должен создавать подачу Q = = 3,5 л/с и давление р_в = 22 МПа при частоте вращения п = = 1440 мин^-1. Рассчитать основные геометрические параметры на coca — диаметр цилиндра d, ход поршня h, диаметр делительной окружности ротора D, а также мощность насоса, если число цилиндров z == 7, угол наклона диска = 20°, объемный КПД ₀ = 0,95, механический КПД _м = 0,9, h = 2d.

Решение. Рабочий объем насоса находим из формулы (9.6)

 

Диаметр цилиндра d находим из Формулы П2.10). в которой ход поршня

 

Диаметр окружности, на которой расположены оси цилиндров. находим из выражения для хода поршня

Мощность насоса

12.5. Определить основные геометрические размеры шестеренного насоса (диаметр начальной окружности, диаметр окружности выступов, ширину шестерни) и мощность по следующим исходным данным! подача насоса Q«2 л/с, давление р_я =» 16 МПа, частота вращения

 

п = 1440 мин^-1, объемный КПД ₀ = 0,9, КПД насоса = 0,85, число зубьев z = 16, модуль зацепления т = 4 мм.

Решение. Находим идеальную подачу насоса

 

Вычисляем диаметр начальной окружности шестерни для обычного эвольвентного зацепления

 

Диаметр окружности выступов

 

Ширину шестерни Ь находим из формулы (12.2) для подачи шетеренного насоса:

 

 

Мощность насоса

 

 

12.6. Определить угол наклона диска аксиально-поршневого гидромотора,.при котором частота вращения его вала п = 1200 мин^-1, если расход рабочей жидкости Q = 3 л/с, перепад давлений Ар_ГМ = 12 МПа, количество цилиндров z = 7, диаметр цилиндра d = = 30 мм, диаметр окружности, на которой расположены оси цилинд­ров, D = 160 мм, объемный КПД ₀ — 0,98, механический КПД

Каким будет при этом крутящий момент на валу гидромотора?

Решение. Угол наклона диска находим из формулы для подачи насоса (9.6), в которую необходимо подставить значение V₀ из фор­мулы (12.10):

 

 

Крутящий момент на валу гидромотора находим по формуле (9.17), в которую подставляем значение

 

 

12.7. Определить расход рабочей жидкости Q и давление р_х на входе в радиально-поршневой гидромотор, при которых крутящий момент на его валу будет равным М = 1,5 кН • м, а частота вращения вала п = 120 мин^-1, если давление на выходе р₂ — 0,20 МПа. Рабо­чий объем гидромотора V₀ m 1000 см³, механический КПД ₀ = 0,96, объемный КПД ₀ =5 0,94.

 

 

Решение. Перепад давления р_ГМ = р_г — р₂ найдем из формулы (9.17.)

 

Давление на входе в гидромотор

Расход рабочей жидкости через гидромотор

 

12.8. Определить крутящий момент и частоту вращения вала ше­стеренного гидромотора при расходе рабочей жидкости Q = 0,8 л/с, если давление на входе в гидромотор р_г = 10,5 МПа, а давление на выходе р_г = 0,5 МПа. Ширина шестерни b = 32 мм, модуль зацеп­ления т = 4 мм, число зубьев г = 20, механический КПД t\_M = 0,8, объемный КПД т]₀ = 0,90.

Решение. Находим рабочий объем гидромотора по формуле (12.1) и частоту вращения его вала по формуле (9.15);

 

Определяем перепад давления на гидромоторе и крутящий момент по формуле (9.17)

 

12.9. Определить мощность пластинчатого насоса однократного действия, если вакуум на входе р_вак = 30 кПа, манометрическое давление, развиваемое насосом, р_ман = 1,5 МПа, радиус статора Р = 30 мм, число пластин z = 8, толщина пластин = 2 мм, ширина пластины b = 30 мм, эксцентриситет е — 3 мм, частота вращения ротора п = 1000 мин^-1, объемный КПД ₀ = 0,65, полный КПД насоса т) = 0,55. Диаметры всасывающей и напорной гидролиний оди­наковы

 

Решение. Определяем рабочий объем по формуле (12.7)

Находим подачу насоса

 

 

Вычисляем полезную и потребляемую мощность насоса

 

ГЛАВА 13. ОБЪЕМНЫЙ ГИДРОПРИВОД