Лекция 6. Энергетический расчет гидромашин
Для объемных машин – гидравлических, пневматических, внутреннего сгорания, цикл энергопреобразования хорошо представляется индикаторной диаграммой р-V - зависимостью изменения давления в рабочей камере от изменения ее объема [1,13].
На рисунке 25 представлена диаграмма для геометрически наиболее простой цилиндрической камеры поршневого насоса.
На диаграмме точка 1 соответствует положению поршня в конце фазы вытеснения жидкости в напорную линию, чем обеспечивается нагрузочное давление Рр. Далее, при движении поршня в фазе всасывания, камера
расширяется от остаточного объема Vo до конечного Vk; при этом давление сбрасывается к точке 2 до давления всасывания Рвс, величина которой меньше атмосферного в резервуаре Ра, но для исключения кавитации должна быть больше давления насыщенного пара Рнп.
ра 
рвс 
рнп.
Точка 3 характеризует максимальное расширение камеры до объема Vk, сопровождающееся заполнением ее жидкостью из резервуара под давлением рвс. Последующее движение плунжера на сокращение объема камеры обусловливает вытеснение жидкости в напорную линию и сопровождается резким повышением давления до нагрузочного рр в точке 4. Изменения давлений при смене фаз происходят при наличии явлений декомпрессии и компрессии по наклонным линиям 1-2 и 3-4, соответственно упругости среды жидкой среды, при этом возбуждаются быстро затухающие стоячие волны.
Рисунок 26 - Индикаторная диаграмма для единичной камеры поршневого насоса.
Работа камеры за цикл энергопреобразования – индикаторная работа, Аi численно равна площади, оконтуренной графиком давления
Аi = 
.
Поскольку длительность переходных фаз пренебрежимо мала, представляется возможным аппроксимировать площадь до прямоугольника и записать
Аi = (рр - рвс) (Vk - Vo),
где рр – рвс 
рр – ра = рн(м) – манометрическое давление насоса;
Vk – Vo = qi – рабочий объем единичной камеры. Тогда работа насоса Ан с z камерами за цикл Т и его мощность Nн
Ан = z Аi = рнqн; Nн = Ан/ Т,
где qн = 
qi – рабочий объем насоса .
Отсюда для технической практики, где мощность для любых видов непрерывных энергопотоков определяется произведением силовых и скоростных параметров, мощность потока на выходе насоса
Nн.вых = рн×Qн , (33)
а мощность вращения ротора насоса на входе
Nн.вх = 2 
Mн nн , (34)
где Mн и nн - момент и скорость вращения ротора.
Входная и выходная мощности гидромотора
Nм.вых = 2 Mм nм ; (35) Nм.вх = рм×Qм. (36)
Связь мощностей на входе и выходе насоса
Nн.вых = Nн.вх 
, (37)
где - КПД насоса, учитывающий три вида, присущих объемным гидромашинам потерь : механических - 
, гидравлических - г и объемных - о.
= г о . (38)
Объемные потери связаны с утечкой жидкости через щелевые уплотнения подвижных пар и учитываются при расчетах скоростных параметров. М еханические и гидравл ические потери влияют на величины силовых параметров, поэтому при практических расчетах учитываются одним, гидромеханическим КПД
гм = г . (39)
Аналогично для всех типов объемных гидромашин. При этом форму-лы выходных параметров всегда являются зависимостями от параметров питания и параметров, характеризующих конструкцию. Для машин вращательного и импульсного действия таким параметром является рабочий объем q, численно равный объему, описываемому вытеснителями всех камер гидромашины.
Для силовых гидроцилиндров это рабочие площади S вытеснителей камер.
Формулы выходных параметров для различных типов гидромашин принимают следующий вид.
Для насоса:
Qн = qн× nн × h .о, (40) рн = 2 Mн гм / qн; (41)
Для гидромотора:
nм = Qм h .о / qм, (42) Мм = рм qм гм / 2 ; (43)
Для гидродвигателя ударного действия [17]
nу = Qу h .о / qу, (44) Ау = руqу гм; (45)
Для силового гидроцилиндра:
v = h .о Q / S (46) F = р S гм (47)
Для поворотного гидроцилиндра:
- момент, развиваемый каждой из подвижных пластин
; (48)
- угловая скорость ротора двухкамерного двигателя
w = 2 Q /[( R 2 - r 2 ) b ], (49)
где b — ширина ротора; r , R – радиусы ротора и корпуса соответственно.
Формулы мощностей
Таблица 4 Формулы для определения рабочих объемов гидромашин
| № | Название гидромашины | Формула |
| 1 | Радиально-поршневая однократного действия | 
z – число поршней;d – диаметр поршня;
e – эксцентриситет
|
| 2 | Радиально-поршневая многократного действия | 
m – число рядов цилиндров;k – кратность действия;l – ход поршня
|
| 3 | Аксиально-поршневая | 
D – диаметр окружности осей цилиндров;
α – угол наклона блока цилиндров
|
| 4 | Шестеренная | 
D н – диаметр начальной окружности шестерни;
D в – диаметр окружности выступов зубьев шестерни;
b – ширина шестерни
|
| 5 | Пластинчатая однократного действия | 
b – ширина ротора;D – диаметр статора;
z – число пластин;S – толщина пластины
|
| 6 | Пластинчатая двукратного действия | 
r 1 – малый радиус статора;
r 2 – большой радиус статора
|
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 307; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!