Пневмогідравлічні акумулятори

В пневмогідравлічних акумуляторах накопичення і повернення енергії в систему відбувається за рахунок стискування і розширення газу. Пневмогідравлічні акумулятори за принципом дії аналогічні пружинним, тільки функцію пружини в них виконує газ. Найчастіше для пневмогідравлічних акумуляторів використовують технічний азот. Рідина і газ в акумуляторі можуть бути розділені поршнем (рис. 1,в), еластичною мембраною або мати безпосередній контакт. Акумулятори без роздільника мають найбільш просту й технологічну конструкцію, але в процесі роботи в них швидко зменшується величина енергії, яку вони здатні запасати. Причина – втрати газу, який виноситься рідиною, розчиняючись в ній. Це призводить до аерації рідини, що може викликати появу в гідросистемі газових пробок, які призводять до нерівномірності руху гідродвигунів, вібрацій при їхній роботі.

У пневмогідравлічних акумуляторах, незалежно від конструктивної схеми, газ завжди має початковий тиск більший за атмосферний. При зарядці газ додатково стискується за рахунок тиску робочої рідини. При цьому робота, виконана рідиною, перетворюється у внутрішню потенційну енергію деформації газу. Під час розрядки акумулятора енергія, накопичена при деформації газу, перетворюється в гідравлічну енергію рідини.

При розрахунках пневмогідравлічних акумуляторів необхідно встановити зв’язок між робочим об’ємом акумулятора, конструктивним об’ємом акумулятора V_к, діапазоном зміни тисків та тиском зарядки акумулятора р_з.

Робочий об’єм акумулятора

,

(3.9)

де V_г.max – максимальний об’єм газу в акумуляторі (при мінімальному тиску); V_г.min – мінімальний об’єм газу в акумуляторі (при максимальному тиску).

Якщо знехтувати втратами на тертя при рухові роздільника (в акумуляторах з поршневим чи мембранним роздільником), то можна вважати, що тиск газу такий же, як і тиск рідини. Отже, діапазон зміни тиску газу в пневмогідравлічному акумуляторі повністю визначається параметрами гідросистеми.

Для політропного процесу зміни стану газу в процесі роботи акумулятора можна записати

,

(3.10)

де n – показник політропи.

З формули (3.10) отримаємо

.

(3.11)

Для пневмогідравлічних акумуляторів тиск зарядки не повинен виходити за межі діапазону [1]

.

(3.12)

З формули (3.11) видно, що конструктивний об’єм пневмогідравлічного акумулятора обернено пропорційно залежить від діапазону зміни тисків у гідросистемі. Для розрахунків рекомендується [1] приймати значення показника політропи n=1,3. Для швидкоплинних процесів, вважаючи їх адіабатними, можна прийняти n=k, а для дуже повільних процесів, вважаючи їх ізотермічними, n=1.

Задачі

Задача 3.1 Визначити діаметр плунжера  вантажного акумулятора, який повинен забезпечити висування штоку гідроциліндра (рис. 3.2). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , хід плунжера  приведені в табл. 3.1.

Задача 3.2 Визначити діаметр плунжера  вантажного акумулятора, який повинен забезпечити втягування штоку гідроциліндра (рис. 3.3). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , хід плунжера  приведені в табл. 3.1.

Задача 3.3 Визначити хід плунжера  вантажного акумулятора, який повинен забезпечити висування штоку гідро циліндра (рис. 3.2). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , діаметр плунжера  приведені в табл. 3.1.

Таблиця 3.1

Вар.	Діаметр, мм		Хід штока мм	Діаметр плунжера, мм	Хід плунжера, мм	Маса вантажу, кг	Зусилля на штоці, кН
	поршня	штока
1	25	20	50	50	10	1000	5
2	32	25	80	50	20	1250	6
3	40	32	100	60	40	1400	8
4	50	40	100	80	50	1600	8
5	63	50	125	100	80	1800	8
6	80	63	160	100	100	2000	8
7	100	70	160	100	125	2200	10
8	125	80	200	125	160	2500	10
9	140	100	250	125	200	3200	25
10	160	100	320	160	250	4000	50

Задача 3.4 Визначити хід плунжера  вантажного акумулятора, який повинен забезпечити втягування штоку гідроциліндра (рис. 3.3). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , діаметр плунжера  приведені в табл. 3.1.

Задача 3.5 Визначити масу вантажу  вантажного акумулятора, який повинен забезпечити зусилля  при висуванні штоку гідро циліндра (рис. 3.2). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , хід плунжера приведені в табл. 3.1.

Задача 3.6 Визначити масу вантажу  вантажного акумулятора, який повинен забезпечити зусилля  при втягуванні штоку гідроциліндра (рис. 3.3) . Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , хід плунжера приведені в табл. 3.1.

Задача 3.7 Визначити зусилля , яке забезпечує вантажний акумулятор при висуванні штоку гідроциліндра (рис. 3.2). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , хід плунжера , маса вантажу приведені в табл. 3.1.

Задача 3.8 Визначити зусилля , яке забезпечує вантажний акумулятор при втягуванні штоку гідроциліндра (рис. 3.3). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , хід плунжера , маса вантажу приведені в табл. 3.1.

Задача 3.9 Визначити зусилля , яке забезпечує пневматичний акумулятор при висуванні штоку гідроциліндра в кінці ходу (рис. 3.4). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , тиск зарядки , тиск, що створює насос , конструктивний об’єм акумулятора приведені в табл. 2.

Задача 3.10 Визначити зусилля , яке забезпечує пневматичний акумулятор при втягуванні штоку гідроциліндра в кінці ходу (рис. 3.5). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , тиск зарядки , тиск, що створює насос , конструктивний об’єм акумулятора приведені в табл. 3.2.

Задача 3.11 Визначити тиск зарядки  пневматичного акумулятору, якщо при висуванні штоку гідроциліндра він забезпечує зусилля  в кінці ходу (рис. 3.4). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , тиск, що створює насос , конструктивний об’єм акумулятора приведені в табл. 3.2.

Таблиця 3.2

Варіант	Діаметр, мм		Хід штока, мм	Тиск, МПа		Vк, дм3	Зусилля, кН
	поршня	штока		рз	рн		P1	P2
1	25	20	50	5	6,3	1	3	1,1
2	32	25	80	5	6,3	1	5	1,9
3	40	32	100	5	6,3	2	7	2,8
4	50	40	100	5	6,3	2,5	12	4,3
5	63	50	125	5	6,3	4	18	7
6	80	63	160	5	6,3	4	25	11
7	100	70	160	5	6,3	8	40	22
8	125	80	200	5	6,3	16	63	40
9	140	100	250	5	6,3	20	80	40
10	160	100	320	5	6,3	32	100	63

Задача 3.12 Визначити тиск зарядки  пневматичного акумулятору, якщо при втягуванні штоку гідроциліндра він забезпечує зусилля  в кінці ходу (рис. 3.5). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , тиск, що створює насос , конструктивний об’єм акумулятора приведені в табл. 3.2.

Задача 3.13 Визначити тиск що створює насос , якщо при висуванні штоку гідроциліндра пневматичний акумулятор забезпечує зусилля  в кінці ходу (рис. 3.4) . Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , тиск зарядки , конструктивний об’єм акумулятора приведені в табл. 3.2.

Задача 3.14 Визначити тиск що створює насос , якщо при втягуванні штоку гідроциліндра пневматичний акумулятор забезпечує зусилля  в кінці ходу (рис. 3.5). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , тиск зарядки , конструктивний об’єм акумулятора приведені в табл. 3.2.

Задача 3.15 Визначити конструктивний об’єм акумулятора , якщо при висуванні штоку гідроциліндра пневматичний акумулятор забезпечує зусилля  в кінці ходу (рис. 3.4). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , тиск зарядки , тиск що створює насос  приведені в табл. 3.2.

Задача 3.16 Визначити конструктивний об’єм акумулятора , якщо при втягуванні штоку гідроциліндра пневматичний акумулятор забезпечує зусилля  в кінці ходу (рис. 3.5). Діаметр поршня , діаметр штоку , хід поршня , тиск зарядки , тиск що створює насос  приведені в табл. 3.2.

Контрольні питання

1. Що називається гідравлічним акумулятором?

2. Який процес називається зарядкою акумулятора?

3. Який процес називається розрядкою акумулятора?

4. У залежності від способу накопичення енергії акумулятори діляться на

5. Гідравлічні акумулятори застосовуються для

6. Зарядка вантажного акумулятора відбувається при

7. Розрядка вантажного акумулятора відбувається при

8. Тиск, який створює вантажний акумулятор визначається за формулою

9. Робочий об’єм акумулятора визначається за формулою

10. Переваги вантажних акумуляторів

11. Недоліки вантажних акумуляторів

12. Зарядка пружинного акумулятора відбувається при

13. Розрядка пружинного акумулятора відбувається при

14. Тиск, який створює пружинний акумулятор визначається за формулою

15. Робочий об’єм пружинного акумулятора визначається за формулою

16. Переваги пружинних акумуляторів

17. Недоліки пружинних акумуляторів

18. Зарядка пневмогідравлічного акумулятора відбувається при

19. Розрядка пневмогідравлічного акумулятора відбувається при

20. Тиск, який створює пневмогідравлічний акумулятор визначається за формулою

21. Робочий об’єм пневмогідравлічного акумулятора визначається за формулою

22. Переваги пневмогідравлічних акумуляторів

23. Недоліки пневмогідравлічних акумуляторів

 

РОЗРАХУНОК НАСОСІВ

Мета заняття– навчитись проводити розрахунки насосів.

4.1 Насоси

Основний параметр об’ємного насоса – робочий об’єм V_н.

Робочий об’єм – це сумарна різниця найбільшого й найменшого значень замкнених об’ємів робочих камер насоса за один оберт валу. Робочий об’єм насоса іноді визначається як кількість рідини, яку насос подає в систему за один оберт вала в режимі нульового перепаду тисків ( , де р_н, р_вс – тиски на виході та вході в насос) та малій частоті обертання , коли практично відсутній витік рідини через зазори між деталями, а робочі камери повністю заповняються рідиною

,

(4.1)

де Q_т.н – теоретична подача насоса; n_н – частота обертання вала насоса.

Регулювання робочого об’єму насосів здійснюється зміною величини ходу робочих органів. Характеристикою регулювання робочого об’єму є параметр регулювання – ε_н, який визначається за формулою

,

(4.2)

де V – діючий робочий об’єм насоса.

Параметр регулювання може змінюватись в межах  для нереверсивних насосів або в межах  для реверсивних насосів (параметр регулювання в реверсивних насосах стає від’ємним при зміні напрямку подачі рідини.

Теоретична подача насоса (за умови відсутності витоку рідини через зазори між деталями насоса, втрат за рахунок неповного заповнення робочих камер рідиною в лінії всмоктування та об’ємних втрат за рахунок стискальності рідини) визначається за формулою

.

(4.3)

Фактична подача насоса Q_н завжди менша від теоретичної на величину об’ємних втрат ΣΔQ_об

.

(4.4)

Об’ємні втрати в насосах враховуються коефіцієнтом подачі K_п та об’ємним ККД η_н.о.

Коефіцієнт подачі насоса – це відношення фактичної подачі насоса до його теоретичної подачі

.

(4.5)

Об’ємний ККД насоса – це відношення корисної потужності N_к насоса до суми корисної потужності N_к та потужності ΣΔN_об, обумовленої об’ємними втратами.

.

(4.6)

Корисна потужність насоса визначається за формулою

.

(4.7)

Об’ємні втрати рідини в насосі прямо пропорційні перепаду тисків, тому при сталій частоті обертання вала насосу, безкавітаційному режимі роботи насоса залежність об’ємного ККД від перепаду тисків лінійна. При збільшенні перепаду тисків і зменшенні параметру регулювання насоса об’ємний ККД насоса знижується.

.

(4.8)

Теоретичний крутний момент M_т прикладений до валу насоса для перетворення механічної енергії на гідравлічну енергію потоку рідини визначається за формулою

.

(4.9)

Дійсний крутний момент M_н прикладений до валу насоса більший за теоретичний, необхідний для перетворення механічної енергії в гідравлічну, на величину, необхідну для подолання механічних втрат ΣΔM_м

Механічні втрати в насосах характеризуються механічним ККД η_н.м.

.

(4.10)

Загальним ККД насоса η_н називається відношення корисної потужності N_к (потужності потоку рідини) до витраченої потужності N_в (механічної потужності на валу насоса)

.

(4.11)

Витрачена потужність насоса

,

(4.12)

де ω_н – кутова швидкість валу насоса.

Загальний ККД насоса – це добуток об’ємного та механічного ККД.

.

(4.13)

Задачі

Задача 4.1. Визначити швидкість руху штоку гідроциліндра в гідроприводі (рис. 4.1). Витрачена потужність насоса , коефіцієнти корисної дії насоса: об’ємний , механічний , діаметр поршня , діаметр штоку , зусилля на штоці , тиск в зливній лінії , коефіцієнти корисної дії гідроциліндра: об’ємний , механічний  приведені в табл. 4.1.

Задача 4.2. Визначити швидкість руху штоку гідроциліндра в гідроприводі (рис. 4.2). Витрачена потужність насоса , коефіцієнти корисної дії насоса: об’ємний , механічний , діаметр поршня , діаметр штоку , зусилля на штоці , тиск в зливній лінії , коефіцієнти корисної дії гідроциліндра: об’ємний , механічний  приведені в табл. 4.1.

Задача 4.3. Визначити швидкість руху штоку гідроциліндра в гідроприводі (рис. 4.3). Витрачена потужність насоса , коефіцієнти корисної дії насоса: об’ємний , механічний , діаметр поршня , діаметр штоку , зусилля на штоці , коефіцієнти корисної дії гідроциліндра: об’ємний , механічний  приведені в табл. 4.1.

Задача 4.4. Визначити зусилля на штоці гідроциліндра в гідроприводі (рис. 4.1). Витрачена потужність насоса , коефіцієнти корисної дії насоса: об’ємний , механічний , діаметр поршня , діаметр штоку , швидкість руху штоку , тиск в зливній лінії , коефіцієнти корисної дії гідроциліндра: об’ємний , механічний  приведені в табл. 4.1.

Задача 4.5. Визначити зусилля на штоці гідроциліндра в гідроприводі (рис. 4.2). Витрачена потужність насоса , коефіцієнти корисної дії насоса: об’ємний , механічний , діаметр поршня , діаметр штоку , швидкість руху штоку , тиск в зливній лінії , коефіцієнти корисної дії гідроциліндра: об’ємний , механічний  приведені в табл. 4.1.

Таблиця 4.1.

Вар.	Діаметр, мм			Тиск p2, Мпа	Nв. кВт	ККД
	d1	d2	d3			ηно	ηнм	ηцо	ηцм
1	40	25	28,28	0,40	3,00	0,88	0,92	1,00	0,89
2	50	32	35,36	0,50	4,00	0,89	0,91	1,00	0,90
3	63	40	44,55	0,60	5,00	0,90	0,90	1,00	0,91
4	70	50	49,50	0,70	6,00	0,88	0,89	1,00	0,88
5	80	50	56,57	0,80	8,00	0,89	0,92	1,00	0,87
6	90	63	63,64	0,40	10,00	0,90	0,91	1,00	0,89
7	100	70	70,71	0,50	12,50	0,88	0,90	1,00	0,90
8	110	70	77,78	0,60	12,50	0,89	0,89	1,00	0,91
9	125	80	88,39	0,70	16,00	0,90	0,92	1,00	0,88
10	140	80	98,99	0,80	16,00	0,88	0,91	1,00	0,87

Продовження таблиці 4.1

Вар.	Швидкість, мм/с			Зусилля, кН
	v1	v2	v3	P1	P2	P3
1	125,00	250,00	250,00	15,00	9,00	7,50
2	125,00	225,00	250,00	20,00	12,50	12,00
3	100,00	200,00	200,00	32,00	20,00	20,00
4	100,00	200,00	160,00	40,00	20,00	25,00
5	90,00	180,00	160,00	60,00	35,00	32,00
6	90,00	180,00	180,00	75,00	40,00	40,00
7	90,00	180,00	180,00	90,00	45,00	50,00
8	80,00	150,00	140,00	100,00	60,00	60,00
9	80,00	150,00	160,00	125,00	80,00	75,00
10	60,00	80,00	100,00	160,00	125,00	100,00

Задача 4.6. Визначити зусилля на штоці гідроциліндра в гідроприводі (рис. 4.3). Витрачена потужність насоса , коефіцієнти корисної дії насоса: об’ємний , механічний , діаметр поршня , діаметр штоку , швидкість руху штоку , тиск в зливній лінії , коефіцієнти корисної дії гідроциліндра: об’ємний , механічний  приведені в табл. 4.1.

Задача 4.7.Визначити подачу насоса . Тиск , коефіцієнти корисної дії: об’ємний , механічний , витрачена потужність приведені в табл. 4.2.

Задача 4.8.Визначити тиск . Подача насоса ., коефіцієнти корисної дії: об’ємний , механічний , витрачена потужність приведені в табл. 4.2.

Таблиця 4.2

Вар.	Подача, Qн, дм3/хв	Робочий об'єм, Vн, см3	Частота оберт., n, хв-1	Тиск, pн, Мпа	Крутн. момент, М, Нм	Потужн., Nв, кВт	ККД
							ηно	ηнм
1	4.5	2.00	3000	32.00	10.00	3.00	0.88	0.92
2	8	3.20	2800	25.00	12.50	4.00	0.89	0.91
3	12	5.00	2500	20.00	16.00	5.00	0.90	0.90
4	18	8.00	2200	16.00	29.00	6.00	0.88	0.89
5	32	16.00	2000	12.50	32.00	8.00	0.89	0.92
6	40	20.00	2000	12.50	40.00	10.00	0.90	0.91
7	40	20.00	2200	16.00	50.00	12.50	0.88	0.90
8	32	12.50	2500	20.00	40.00	12.50	0.89	0.89
9	32	10.00	2800	25.00	40.00	16.00	0.90	0.92
10	25	8.00	3000	32.00	40.00	16.00	0.88	0.91

 

Задача 4.9.Визначити механічний коефіцієнт корисної дії . Подача насоса , тиск , об’ємний коефіцієнт корисної дії , витрачена потужність приведені в табл. 4.2.

Задача 4.10.Визначити об’ємний коефіцієнт корисної дії . Подача насоса , тиск , механічний коефіцієнт корисної дії , витрачена потужність приведені в табл. 4.2.

Задача 4.11.Визначити витрачену потужність насоса . Подача насоса , тиск , коефіцієнти корисної дії: об’ємний , механічний , приведені в табл. 4.2.

Задача 4.12.Визначити витрачену потужність насоса . Робочий об’єм насоса , тиск , частота обертання , коефіцієнти корисної дії: об’ємний , механічний , приведені в табл. 4.2.

Задача 4.13.Визначити витрачену потужність насоса . Робочий об’єм насоса , подача , крутний момент , коефіцієнти корисної дії: об’ємний , механічний , приведені в табл. 4.2.

Задача 4.14.Визначити робочий об’єм насоса. . Витрачена потужність насоса . подача , крутний момент , коефіцієнти корисної дії: об’ємний , механічний , приведені в табл. 4.2.

Задача 4.15.Визначити робочий об’єм насоса. . Витрачена потужність насоса , тиск , частота обертання , коефіцієнти корисної дії: об’ємний , механічний , приведені в табл. 4.2.

Задача 4.16.Визначити крутний момент . Витрачена потужність насоса  подача , робочий об’єм насоса. , коефіцієнти корисної дії: об’ємний , механічний , приведені в табл. 4.2.

Задача 4.17.Визначити крутний момент . Подача насоса , частота обертання , тиск , коефіцієнти корисної дії: об’ємний , механічний , приведені в табл. 4.2.

Задача 4.18.Визначити подачу насоса . Крутний момент , частота обертання , тиск , коефіцієнти корисної дії: об’ємний , механічний , приведені в табл. 4.2.

Контрольні питання

1. Що називається насосом?

2. Де застосовуються насоси?

3. За рахунок чого відбувається перетворення механічної енергії в гідравлічну в насосах?

4. Що називаєтьсяробочою камерою насоса?

5. На які етапи ділиться цикл роботи будь-якого об’ємного насоса?

6. Що відбувається під час витіснення рідини з робочої камери?

7. Основні параметри об’ємного насоса.

8. Що називається робочим об’ємом насоса?

9. Що називається робочою камерою насоса?

10. Як регулюється робочий об’єм насоса?

11. Характеристика регулювання робочого об’єму насоса.

12. Як визначається параметр регулювання?

13. Як визначається теоретичний тиск, який створює насос?

14. Як визначається дійсний тиск, який створює насос?

15. Чому дійсний тиск, який розвиває насос, менший за теоретичний?

16. Як враховуються механічні втрати в об’ємному насосі?

17. Що називається механічним к.к.д. насоса?

18. Як визначається механічний к.к.д. насоса?

19. Як визначається теоретична подача насоса?

20. Як визначається дійсна подача насоса, якщо відомий об’ємний к.к.д.?

21. Як визначається дійсна подача насоса, якщо відомі відносні об’ємні втрати?

22. Чому дійсна подача насоса відрізняється від теоретичної?

23. Як враховуються об’ємні втрати в насосі?

24. Що називається об’ємним к.к.д. насоса?

25. Як визначається об’ємний к.к.д. насоса?

26. Як визначаються відносні об’ємні втрати насоса?

---

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 322; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

⇐ Предыдущая1234

---

Мы поможем в написании ваших работ!