книги из ГПНТБ / Чарей В.Е. Гидравлические машины учебное пособие
.pdf-67
Ре ш е н и е . Общая площадь фильтра
Скоро
кид.......... |
|
|
|
|
|
|
коз#ицибят |
потерь по формуле |
(71) |
|
|
||
С |
= |
1,3 |
( 1 - 0 ,з б И 2 ,7 6 - 1 )2= 3 ,9 ; принимаем |
С = |
4 . |
|
Потери |
напора по формуле (70) |
|
|
|
||
|
|
6 . гидравлический расчет домкрата |
|
|
||
Гидравлический расчет домкрата сводится прежде всего |
к |
|||||
определению |
диаметра поршня домкрата, при условии, что время |
|||||
его подъема |
на будет превышать определенного времени |
(обычно |
||||
1-3 мин.). |
|
|
|
|
|
|
На рис. |
46 показаны схема гидравлического домкрата. Комп |
|||||
рессор I и домкрат 2 соединены трубопроводом d длиной |
6 с |
|||||
краном 3 . |
|
|
|
|
|
|
Для расчета |
домкрата необходимо |
знать: |
|
|
т- массу домкрата;
р— к .п .д . домкрата;
d u t |
- |
диаметр и длина трубопровода; |
ft |
- |
давление в компрессоре; |
Л- высота подъема домкрата.
Пример I I . |
Произвести гидравлический |
расчет домкрата, |
|||||||||
т .е . определить |
диаметр |
домкрата |
В |
при |
у р о в н и , |
чтобы вре |
|||||
мя подъема |
t |
на |
превышало |
1-3 |
мин., т |
- 4200 |
к г ,р |
=0,8, |
|||
d = 5 |
си, £ |
= |
50 |
м, f t |
= 60 |
м во д .о т. |
(600 000 h/ m^ j A. = |
1,3м. |
|||
Р е |
ш е |
н и е . |
Площадь поршня |
(полагая |
потери |
напора |
в |
||||
трубопроводе |
равными нулю. |
|
|
|
|
|
|
-6 8 -
Расход ЖИДКОСТИ, подводимой по трубопроводу (при этом вре
мя подъема |
принято |
t |
-• 100 |
сек.)* |
|
|
|
|||
|
|
|
г |
й| 100 |
= |
И 20 см3/сек к 1,12 л /сак. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
J 3 * p y j |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 1 |
|
|
|
,р |
|
3 \ |
/ |
|
|
fJ |
L |
ГТч*» |
|
|
|
|
|
■А------L .......т |
~ rf" |
t |
|||
|
|
|
|
|
|
|
\d _ |
|
|
|
|
|
|
Рис. |
46. Схема гидравлического |
|
|
||||
|
|
|
|
|
домкрата. |
|
|
|
|
|
Скорость |
движения жидкости в трубопроводе |
|
||||||||
|
|
|
7Г- £ |
_ Ж |
= Щ |
О |
= 5 7 см Jсек |
|
||
Потери |
напора |
в трубопроводе |
(принимая соответствующие |
|||||||
коэффициенты потерь по справочнику) |
|
|
|
|||||||
ilr I C fg |
|
|
я С *+ ^ 9 ***)% =0+{+2‘О ,5+ЗОн)^-56сггО £6п. |
|||||||
|
|
|
|
Cgx j Сф] &к - приняты |
ориентировочно; |
|||||
|
|
с = л ^ = 2дШ _1-50Ш _ = 3 0 , |
|
|
||||||
|
|
|
У |
D |
5 |
|
|
|
|
|
при |
этом |
Л -"коэффициент Дарси -принят |
ориентировочно для |
|||||||
воды |
равным 0 ,0 3 ; |
более |
точное |
определение |
Л |
указано в кур |
||||
сах |
гидравлики. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Площадь поршня домкрата с учетом потерь напора в трубопро |
|||||||||
воде |
с р |
т р |
_ 7/200-9,87 |
|
df200 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
[бОООО-ЮОО-ЩОрбрб1/75600 ■Ot067М2~ 870см а. |
Диаметр поршня домкрата
- 69 -
Разумеется, диаметр поршня зависит от принятого времени
подъема (в данном случае было принято |
t |
= 100 сан.)* |
7 . Понятие о гидравлических следящих системах |
||
Гидравлические следящие системы нашли широкое применение |
||
в рулевых управлениях самолетами, катками, |
автопогрузчиками |
|
и др. |
|
|
Следящее действие обеспечивается системой обратной связи между ведомым элементом и рукояткой управления распределите ля. Э^а система прекращает движение ведомого элемента, как только прекращается движение золотника распределителя. В боль шинстве современных конструкций обратная связь осуществляет ся тем, что корпус золотника объединяется с корпусом силового цилиндра.
Принцип действия следящей системы состоит в следующем:
при перемещении |
ручки |
управления I |
(рис. 47) |
перемещается |
||
узел 2. Так как |
силы, |
противодействующие смещению золотников |
||||
8, значительно |
меньше сил в системе силового |
цилиндра порш |
||||
ня 7 , то |
узел |
5 |
в первый момент движения узла |
2 может рассмат |
||
риваться |
как |
неподвижный, поэтому |
движение ручки I вызывает |
через рычаг 4 смещение золотника 8. В результате этого жид - кость поступает в соответствующую полость цилиндра б , что вы зывает перемещение поршня 7, а следовательно, и узла 5 выхода
Рис. 47. Схема следящего действия гидростатической передачи.
на некоторый путь, пропорциональный отклонению узла 2 системы ручки управления. ■
Если движение ручки I будет прекращено, то узел 2 токе ос тановится, и движущийся поршень 7 сообщит через рычаг 4 плун - жеру золотника 8 перемещение,противоположное тому, которое он
70
получил до этого. Вследствие того, что окна золотника из-за обратного движения его плунжера будут перекрываться, количе ство масла, поступающего в цилиндр, уменьшится, и скорость движения поршня 7, будет уменьшаться до тех пор, пока в среднем (нейтральном) положении плунжера золотника, в кото ром окна полностью перекрываются, она не станет равна нулю. При смещении плунжера золотника 8 в другую сторону движение всех элементов регулирующего устройства будет происходить в
противоположном напразлеиии.. |
|
|
|
||||
|
Следящая система |
применяется в основном |
для |
разгрузки |
|||
ручки управления |
и улучшения маневренности агрегата. |
||||||
|
Г Л А В А |
4. |
Гидродинамические |
передачи |
|
||
|
л. Принцип действия гидродинамических передач |
|
|||||
|
Г и д р о д и н а м и ч е с к о й |
п е р е д а ч е й |
|||||
н а з ы в а е т с я |
машина, ооеспечивающая передачу мощно |
||||||
сти |
с ведущего |
вала |
на ведомый без жесткой |
связи |
за счет |
||
взаимодействия |
лопастных колес с рабочей жидкостью. |
||||||
|
По принципиальному устройству гидропередачи |
делятся на |
|||||
два |
вида: |
|
|
|
|
|
|
-гидродинамические муфты (сцепления); представлены на рио. 48;
-гидродинамические трансформаторы (преобразователи кру тящего момента); даны на рио. 49.
Рио. 48. Схема гидромуфты: |
Рис. 49. |
Схема гидротранс- |
|||
I и П - ведущий и |
|
|
|
|
|
ведомый валы; |
ДиМСШ .ВсиШ) |
|
|||
1 |
- насосное колесо; |
колесо; |
|||
2 |
- турбинное колесо, |
1 |
- |
насосное |
|
|
|
2 |
- |
турбинное |
колесо; |
|
|
3 |
- |
направляющий аппа |
|
|
|
|
|
рат. |
|
- 71 -
Принципиальная схема гидродинамической передачи показана на рис. 50. Через ведущий вал I мощность ос двигателя подво дится к насосу i ; при вращении насоса жидкость, которой за - полнена внутренняя полость гидропередачи, высасывается из трубы б, и в рабочем колесе насоса происходит преобразование механической.энергии в энергию жидкости. Затем жидкость через спиральную камеру, направляющий аппарат 2 и груоокрозод 3 по ступает в направляющий аппарат 4 , а затаи в спиральнуюкамеру турбинного колеса 5.
Рис. ЬО. Схема гидродинамической передачи.
з рабочем колесе турбины энергия жидкости превращается в механическую энергию ведомого вала И, через который подводит ся к рабочей машина. Из турбины рабочая жидкость возвращается в трубопровод б и процесс повторяется. Из рис. 50 видно, что вследствие большой длины подводящих и отводящих труоопроводов потери напора будут велики, а схема не экономична. Поэтому гидродинамическая передача решается конструктивно путем сое динения всех рабочих элементов в общий кожух.
г. Основные параметры гидродинамических передач
Косновным параметрам передач относятся мощность или мо мент на ведущем и ведомом валах, число оборотов, а также на
|
|
|
|
- 7 2 |
- |
|
|
|
|
|
|
пор |
Н и производительность |
Q. |
|
|
|
|
|
||||
|
Мощность следует относить |
как к насосу, |
гак и к |
турбине: |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(72) |
|
|
|
|
М' =£т ^ |
. к6т > |
|
|
(Vi) |
|
|
|
|||
где |
AfH yMr - |
полезная |
мощность |
турбины |
и насоса; |
|
|
|
|||
|
QH, Qr - |
производительность, расход циркуляции, |
насоса |
||||||||
|
|
и турбины; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нц,Нг ~ |
напор насоса и турбины; ( Нн |
- положительный, |
||||||||
|
|
так как энергия жидкости увеличивается за счет |
|||||||||
|
|
подводимой энергии от двигателя; Нг |
- |
отрица |
|||||||
|
|
тельный, |
так |
как |
напор |
уменьшается |
|
за |
счет |
||
|
|
передачи его |
на |
движитель). |
|
|
|
|
|||
. |
Как видно из формул |
(72), |
и |
(7 3 ), мощность зависит |
от |
; |
в связи с этим существенное значение имеет способность гидро -
трансформатора |
изменять |
расход при n ^ c o n s t и /гг= гга г . |
Отношение |
полезной |
мощности Мн и Мг к подводимой |
называется к .п .д . колеса
ч1* ф II II
№ )
(75)
М о щ н о с т ь , подводимая к турбине, не что иное, как по лезная мощность насоса, т.,е. Жн = ЖТ
тогда к .п .д . гидропередачи будет |
равен произведению |
у т , |
||
т .е . получим |
Л т_ |
|
|
|
Ан |
жг |
(77) |
|
|
Г ? н?т |
Жн |
Жн |
|
|
fT А'н |
1 |
|
или отношение полезной мощности турбины к подводимой мощности
нвсоса. |
|
П е р е д а т о ч н ы м |
ч и с л о м ' гидропередачи |
называется отношение числа оборотов турбины к числу оборотов насоса
|
|
|
|
- |
73 |
|
|
|
|
|
я , |
(78) |
|
|
|
|
|
L = |
|
|
|
|
|
|
Пн |
|
|
Если принять |
во внимание что |
|
* |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
А/= Мсо |
, |
(79) |
где |
М |
- |
крутящий момент, |
|
||
|
со |
- |
угловая |
скорость, |
|
то к .п .д , гидропередачи можно предотэвить из (77) и (79) в ви-
Д0
Мг '(л>г
? s ~ ± —Г " = (80).
Мн сдн
где к -. коэффициент трансформации;
3 . Гидродинамические ычФтьГ
На рис. 51 и 52 приведена принципиальная схема гидроиуф - ты (о тором и без тора). Гидромуфта состоит из двух основных элементов: насосного колеса 1 и турбинного колеса 2 , которые крепятся соответственно к первичному ведущему валу I и ко вторичному - ведомому валу П; кроме этого, необходимыми эле ментами являются кожух З и уплотнение 4,
Насооное и турбинное колеса в гидромуфте обычно имеют одинаковую лопастную систему и располагаются в непосредствен ной близости друг от друга. Лопатки гидромуфт в большинстве случаев делают радиальными (рис. 53).
Рабочая жидкость, находяоь в этих колеоах, отбрасывается
- 74 -
лопастями вращающегося насосного колоса к периферии и нагне тается о турбинное колесо, которое реализует энергию, получек ную через жидкость от насосного колеса, и вращается в ту же сторону. С лопастей турбинного колеса рабочая жидкость воз - вращается в насосное колесо, образуя замкнутый круг циркуля ция (в мервдиальной плоскости гидромуфты). Система охлаж
Рис. бЗ. колесо гидромуфты (без тора)
дается путэм естественной теплопередачи или принудительным спо собом.
Гидромуфта обеспечивает гибкое соединение валов и переда чу момента без изменекия его величины, а следовательно, про - исходит изменение скорости ведомого вала при постоянной ско -
росги ведущего вала, |
. |
Как и в обычном центробежном |
насосе, жидкость, вращаясь . |
вместе с колесом, приобретает от рабочих органов насоса доба вочную энергию, дополнительно к гой, которой она обладазт, подтекая к наеоеу. Небольшую чаоть этой добавочной энергии (Й-3ft) жидкость затрачивает на преодоление гидравлических сопротивлений, а большую часть приобретенной в насосе энергии (97-98$) отдает на ведомый вал при протекании по каналам тур бины.
Как и во всяком механизме, мощность на ведомом валу будет меньше, чем на ведущем, на величину, затрачиваемую на преодо ление различных сопротивлений. Поэтому происходит повышение температуры рабочей жидкости и деталей муфты.
Турбина вращается внутри корпуса насоса, но с оборотами меньшими, чем обороты насоса. Таким образом, вое элементы гидромуфты вранц стоя, что является ее основной особенностью. Кожух и лопаточные колеса гидромуфты перед пуском должны быть заполнены рабочей жидкостью. Чаще всего в качестве рабочей жидкости применяются масла с плотностью 880-930 к г /и 3 и вяз - костью от. I до 8°(градуоов Энглера).
Гидромуфта по сравнению с механическими муфтами имеет ряд
- 75 -
преимуществ, одним из которых является отсутствие жесткой свя
зи между ведущим и ведомым валами, что защищает двигатель от ударных нагрузок и уменьшает износ деталей.
Из закона моментов количества движения системы при устано вившемся движении следует
|
м н - - м т . |
( 81) |
|
Э т о |
п е р в о е |
о с н о в н о е |
у р а в н е н и е |
г и д р о м у ф т ы , |
откуда видно, что. при |
любых установив |
шихся условиях момент двигателя, измеренный непосредственно на ведущем валу (у насоса), равен моменту на ведомом валу ( у
турбины). В условиях неустаиовившегося движения, когда проис
ходит изменение оборотов системы (при трогании о места, при |
|
остановке и регулировке), равенства моментов Мн и /1Т |
не |
бывает, так как разность моментов вызывается'появлением уско - рения системы.
Отношение |
полезного момента турбины И т |
к подводимому |
моменту насоса |
называется коэффициентом |
трансформации |
при изменении оборотов КФ J .
При работе гидромуфта на ее рабочее колесо действуют кру - тящие моменты (согласно, уравнению Эйлера для центробежных ма -
шин): |
|
|
|
|
|
- |
для |
насоса |
Мн =f Q ( Ъ со* |
° ( г н 00^ , ^ - и ->) |
( 82) |
- |
ДЛЯ |
ТурбИНЫ |
-fO-faz-тC° S ° (z ^ r ~ iC^ T COSo(!^ T -/)- |
(35) |
|
Рассмотрим процесс преобразования энергии в гидромуфте. |
|||||
Вдоль |
линии тока |
( р и с .Ы ) в точке |
1 на выходе из трубины |
и |
на входа в насос значение энергии будет минимальным. При вра
щении |
насосного колеса жидкость за счет подводимой мехзниче - |
|||||
ской |
энергии будет |
перемещаться от |
точки а |
к |
точке б . |
По |
кинув |
колесо насоса, жидкость попадает на турбинное колесо |
я , |
||||
по мере протекания |
в ном от точки б |
к точке |
а |
, энергия |
ее |
|
будет |
уменьшаться, |
превращаясь в механическую энергию ведомого |
||||
вала |
и частично в |
потери. |
|
|
|
|
76 -
Коэффициент полезного действия гидромуфты определяется по формуле
где |
N T |
- мощность, отдаваемая валу турбины; |
||
|
|
|
N T= Мт t o r |
‘ |
|
Мт - |
момент на валу турбины; |
||
|
сог |
- |
угловая скорость колеса турбины; |
|
|
А/н |
- |
мощность, подводимая к валу наоооа; |
|
|
|
|
МН=МН сон |
• |
|
Мн |
- |
момент на валу насоса; |
|
|
оон |
- |
угловая скорость колеоа насоса. |
|
|
|
|
Хвяерь можно написать |
|
_ Mr СОт _ СО-р_tc г |
|
|
|
~ГЬМ *н = 00н ~ л „ * |
(84) |
|
Э т о |
в т о р о е |
о с н о в н о е |
у р а в н е н и е |
г и д р о м у ф т ы , |
которое показывает, |
что /? муфты |
равен отношению оборотов вала турбины к оборотам |
вала насоса. |
|
движение потока кидкооти в гидромуфте весьма |
сложное |
и |
мало изучено. Поэтому чаще воего прибегают к опытам, оценку качества муфт производят на основании характеристик. Внешняя характеристика гидромуфта (рис. 54) строится на основании ис-
|
|
Рис. ЬЬ. |
Внешняя характеристика «гидромуфты, |
нытания или расчета, при |
постоянном числе оборотов насосного |
||
колеса |
п н |
и постоянной вязкости V ^ c o n s t . Она определи- |