Гидравлическая машина

Экскаватор с гидравлическим приводом
Принцип работы объемного гидронасоса шестеренного типа.
Гидроцилиндр (объемный гидродвигатель возвратно-поступательного движения).
Конструктивные особенности осевой динамической гидромашины лопастного типа.

Гидравлическая машина (гидромашина) ( рус. гидравлическая машина; англ. hydraulic machine; нем. Hydromaschine f) - энергетическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии твердого тела в механическую энергию жидкости (или наоборот).

Гидравлические машины - основной компонент гидроприводов.


1. Виды гидромашин

Наиболее распространенными разновидностями гидравлических машин является насосы и гидродвигатели.

Насосом называют устройство, которое преобразует механическую энергию вращения в гидравлическую энергию течения рабочей жидкости (ГОСТ 3063-95, ГОСТ 17398-72). Насос служит для напорного перемещения (всасывания, нагнетания) жидкости в результате предоставления ей энергии. Основное назначение насосов - повышение полного давления среды, перемещается.

Гидродвигатель называют гидромашин для преобразования механической энергии потока жидкости в механическую энергию выходного звена. По характеру движения рабочего органа гидравлические двигатели подразделяются на двигатели вращательного движения ( гидромоторы), поступательного движения ( гидроцилиндры), возвратного движения ( поворотные гидродвигатели)

Насос-мотор может работать как в режиме объемного насоса, так и в режиме гидродвигателя, что свидетельствует об обратимости гидравлических машин.

По характеру силового взаимодействия все гидромашины ( насосы и гидродвигатели) делятся на динамические и объемные.

В динамической гидромашине силовое взаимодействие между рабочим органом и жидкостью происходит в проточной части, является постоянно соединена с всасывающим и нагнетательным трубопроводами. К ним относятся лопастные (радиальные, центробежные, осевые) нагнетатели и нагнетатели трения (вихревые, дисковые, струйные и др.)

В объемной гидромашине процесс в замкнутых рабочих объемах (рабочих камерах), которые попеременно жидкость заполняет и вытесняется из них и при этом рабочие камеры сообщаются с входным или выходным трубопроводами соответственно. Это безроторни возвратно-поступательные (диафрагменные, поршневые) и роторные (аксиально-и радиально-поршневые, шиберные, зубчатые, винтовые и др.). гидромашины.


2. Основные характеристики гидромашин

Подача насоса - это количество жидкости, нагнетаемой насосом за единицу времени. Употребляемой является объемная подача Q (м ? / с).

Напор насоса - полная удельная энергия, передаваемая насосом потоку жидкости. То есть это разница полных удельных энергий потока (полных напоров) на выходе и входе насоса. Напор может быть вычислен по формуле:

H \, = \ frac {\ Delta p} {\ rho g} \, ,

где

\ Delta p - Перепад давления на насосе, (Па);
\ Rho - плотность (удельная масса жидкости), (кг / м ?);
g - ускорение свободного падения.

Основным параметром объемной гидромашины является рабочий объем, что соответствует изменению объема рабочих камер в течение одного цикла работы гидромашины. Рабочий объем - это суммарная разница наибольшего и наименьшего значений объема рабочих камер гидромашины за один оборот или двойной ход рабочего органа.

Напор на гидродвигателе - это полная удельная энергия, поток жидкости передает рабочему органу гидродвигателя. Есть аналогично насоса, но поток энергии имеет противоположное направление. Поэтому для ее оценки может быть использована указанная выше формула, но перепад давления на гидродвигателе будет равна разности давлений на входе и выходе.

Полезной мощностью насоса является мощность на выходе, то есть гидравлическая мощность потока N г, подсчитанная по формуле

N г = H ? ρ ? g ? Q = Δp ? Q

Потребляемой мощностью насоса является механическая механическая мощность на его приводной звене (вала), что может быть вычислена по

N м = М ? ω,

где

M - крутящий момент на валу насоса (Нм);
ω - угловая скорость вала насоса (с -1).

Тогда его коэффициент полезного действия определяется соотношением

η н = N г / N м

На гидродвигателе поток энергии имеет противоположный по сравнению с насосом направление. Поэтому для него полезна механическая мощность на выходном звене (вала) а потребляемой - гидравлическая мощность потока ридинмы. К.к.д гидравлического двигателя определяется соотношением:

η д = N м / N г.

Следует отметить, что для характеристики энергетических потерь в гидромашинах кроме общего к.к.д, определяемый выше записанными выражениями вводят частные к.к.д:

η в - объемный КПД, учитывающий потери объема жидкости на перетекание через щели и зазоры;
η г - гидравлический к.к.д, учитывающий потери на вихреобразования и трения в потоке жидкости;
η м - механический КПД, учитывающий потери на трение в подшипниках и других узлах трения.

При этом полный к.п.д. исчисляется как произведение частных КПД:

η = η в ? η г ? η м.

Если каким-то из видов потерь энергии пренебречь, то соответствующий коэффициент приобретает значение, равное единице.


Источники

  • Малая горная энциклопедия. В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого. - Донецк: Донбасс, 2004. - ISBN 966-7804-14-3.
  • Кулинченко В.Р. Гидравлика, гидравлические машины и гидропривод [Текст]: учеб. для студ. вузов / В. Г. Кулинченко. - М.: ИНКОС: Финансы, 2006. - 616 с. - (Гидроаеромеханика). - ISBN 966-8347-38-2
  • Гидроприводы и гидропневмоавтоматика: Учебник / В. А. Федорец, М.Н. Педченко, В.Б. Струтинский и др.. Под ред. В. А. Федорца. - М.: Высшая школа, - 1995. - 463 с. - ISBN 5-11-004086-9
  • Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982.