Задача 6

Визначити місцеві втрати тиску при проходженні мінерального масла густиною 890 кг/м³ через трубопровід діаметром d при витраті масла Q. Трубопровід має два коліна, вентиль та фільтр з коефіцієнтами місцевого опору відповідно 0,5;4,5 та 10. Вихідні дані приведені в таблиці 9.

Таблиця 9

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Q, л/хв	30	35	40	45	44	39	34	36	41	46
d, мм	24	28	32	36	35	31	29	23	25	27

Задача 7

Визначити коефіцієнт місцевого опору вентиля, встановленого в кінці трубопроводу діаметром 48 мм, якщо манометр перед вентилем показує тиск р, а витрата рідини складає Q (вода). Вихідні дані приведені в таблиці 10.

Таблиця 10

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
р, кПа	4,5	4,6	4,7	4,8	4,9	5,0	5,1	5,2	5,3	5,4
Q, л/с	1,5	1,8	1,6	1,9	1,7	1,4	1,5	1,8	1,6	1,9

Література: Холин К.М., Никитин О.Ф. Основы гидравлики и объемные гидроприводы.- М.: Машиностроение, 1989 - 264с. Стор. 30-34.

СРС № 5

Тема: Рух рідини по напірних трубопроводах

План:

1. Дослід Жуковського.

2. Гідравлічний удар.

3. Розв’язок задач.

Явище гідравлічного удару з’являється при швидкому закритті засувки чи при миттєвій зупинці потоку в напірних трубопроводах, наприклад при зупинці насоса, кінетична енергія руху трансформується в роботу сил тиску. Різке підвищення тиску викликає стиск рідини, що супроводжується миттєвим збільшенням її об’єму і розширенням трубопроводу. Гідравлічний удар — це різке збільшення тиску в рідині, що виникає в трубопроводі при миттєвій зміні швидкості руху. Процес характеризується чергуванням різких підвищень і зни жень тиску, що відбуваються за досить малий проміжок часу. Явище гідравлічного удару обумовлено інерцією маси рідини, що знаходиться в трубопроводі, при зміні її руху в часі.

Наприклад, при раптовій зупинці насоса, що має привод від електродвигуна, потік води в напірному трубопроводі спочатку зупиняється, а потім під дією гідростатичного тиску і сили ваги змінює напрямок і спрямовується до насоса, зустрічаючи на своєму шляху зворотний клапан. При закритті клапана відбудеться гідравлічний удар, що миттєво підвищить тиск у трубопроводі.

Уперше гідравлічний удар у трубах був вивчений Н. Е. Жуковським, що у 1898 р. дав теоретичне обґрунтування цього явища і запропонував метод його розрахунку. Якби при раптовому закритті крана, рідина, що рухається під тиском р із постійною швидкістю v (рисунок 23) була абсолютно нестислива, а труба абсолютно твердою і такою, що не деформується, то рідина зупинилася б по всій трубі одночасно. У дійсності ж, унаслідок деякого стиску рідини і деформації стінок труби, рідина зупиняється поступово; спочатку зупиняється шар ΔS,

Рисунок 23 - Гідравлічний удар в трубопроводі

1. напірний резервуар;

трубопровід; 3- кран

розташований безпосередньо біля крана, потім наступний і т.д. Незупинені ж шари рідини будуть продовжувати рух із початковою швидкістю v. Швидкість руху часток рідини безпосередньо біля крана буде погашена, а кінетична енергія потоку буде витрачена на стиск рідини і розширення стінок труби . Унаслідок стиску рідини тиск у ній збільшиться на величину Δр. Таким чином, безпосередньо біля крана (перетин n-n) виникає ударна хвиля, спрямована убік резервуара.

Повна зупинка рідини в трубі відбудеться, коли ударна хвиля досягне резервуара, у цей момент у всій трубі установиться тиск р+Δр. У наступний момент часу, унаслідок різниці тисків, рідина почне надходити з труби в резервуар. Тепер перетин n-n переміщається в зворотному напрямку — до крана, залишаючи позаду тиск р і швидкість v, спрямовану убік резервуара.

Рух рідини в трубі убік резервуара буде продовжуватися і після того, як ударна хвиля досягне крана. Шари рідини, розташовані безпосередньо біля крана, будуть прагнути відірватися від нього, унаслідок чого тиск у них знижується на величину Δр, рідина розширюється, а стінки труби стискуються. Безпосередньо біля крана виникає негативна ударна хвиля, що поширюється від крана до резервуара, залишаючи за собою тиск р—Δр і швидкість v=0.

Після зниження тиску у всій трубі знову почнеться рух рідини від резервуара до крана і так буде продовжуватися доти, поки коливання не загасннуть унаслідок втрат енергії на тертя і деформацію стінок труби.

П

21

ідвищення тиску Δр у зупиненому шарі ΔS при гідравлічному ударі становлять

Δр = ρvΔS/Δt.

Відношення ΔS/Δt являє собою швидкість поширення ударної хвилі і позначається а. Тоді формула для визначення величини підвищення тиску при гідравлічному ударі прийме вид:

Δ р = ρ а v.

З формули випливає, що при гідравлічному ударі підвищення тиску залежить від початкової швидкості руху рідини в трубі, швидкості поширення ударної хвилі і щільності рідини. З підвищенням еластичності матеріалу, збільшенням діаметра трубопроводу і зменшенням товщини його стінок зменшується швидкість поширення ударної хвилі. Для води значення а можна приблизно приймати рівним 1200 м/с — при сталевих трубах, 1000 м/с — при чавунних трубах.

Формула справедлива для так називаного прямого гідравлічного удару. Гідравлічний удар називається прямим, якщо час закриття крана t менше фази гідравлічного удару t_ф, тобто часу подвійного пробігу ударної хвилі уздовж трубопроводу t<t_ф=2l/а.

При t>t_ф виникає непрямий гідравлічний удар, при якому ударна хвиля, відбивши від резервуара, повертається до крана раніш, ніж він буде цілком закритий. При цьому підвищення тиску буде менше, ніж при прямому ударі, і воно може бути знайдене по формулі Н.3. Френкеля

Δр = ρаvt_ф/t.

Найбільш ефективний метод зниження тиску - це усунення можливості прямого гідравлічного удару при збільшенні часу закриття чи відкриття запірної і регулюючої арматури. Зменшення швидкості руху рідини в трубопроводах, що при заданій витраті зводиться до збільшення діаметра труби і зменшення довжини трубопроводів також дозволяє знизити ударний тиск. Для зменшення дії тиску, що руйнує, застосовують запобіжні клапани, що відкриваються при визначеному тиску або включають гідроакумулятори.

Повинен знати і розуміти:

1. Класифікацю трубопроводів;

2. Рівняння, що використовуються для гідравлічних розрахунків трубопроводів;

3. Гідравлічний удар.

Контрольні запитання:

1. Дайте визначення гідравлічного удару.

2. Чим обумовлене явище гідравлічного удару?

3. Як відбувається процес гідравлічного удару?

4. Як класифікуються гідравлічні удари?

5. Що називається прямим гідравлічним ударом. Приведіть формулу?

6. Що називається непрямим гідравлічним ударом. Приведіть формулу?

7. Розв’язати задачу.

Задача

Визначити час закриття засувки, щоб підвищення тиску в чавунному трубопроводі довжиною L не перебільшувало 610⁵ Па. Витрата води по трубопроводу діаметром d складає Q. Вихідні дані приведені в таблиці 11.

Таблиця 11

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Q, л/с. Передостання цифра шифру	50	45	40	35	30	25	30	35	40	45
d, мм. Остання цифра шифру	100	125	150	200	250	100	125	150	200	250
L, м. Остання цифра шифру	160	200	300	400	500	600	700	800	900	1000

Література: Холин К.М., Никитин О.Ф. Основы гидравлики и объемные гидроприводы.- М.: Машиностроение, 1989 - 264с. Стор. 42-44.

СРС № 6

Тема: Загальні відомості про гідравлічні машини

План:

1. Визначення гідравлічних машин, галузь їх використання.

2. Основні параметри гідравлічних машин.

3. Типи насосів.

4. Лопатеві насоси.

5. Поршневі насоси.

Гідравлічні машини – це машини, які створюють або використовують потік рідини під тиском. Їх класифікують за різними ознаками. Залежно від напрямку передачі енергії виділяють дві основні групи: насоси, які сприймають енергію через приводний вал або шток і віддають її рідині, та гідродвигуни, які сприймають енергію від потоку рідини під тиском і віддають її на вихідний вал або шток. Більшість гідромашин може працювати як у режимі насоса, так і в режимі гідродвигуна.

Основні гідравлічні та енергетичні параметри гідромашин наступні.

Подача насоса Q – витрата рідини через його напірний патрубок.

Тиск насоса р – найбільше встановлене значення тиску робочої рідини, при якому гідромашина повинна працювати на протязі встановленого строку служби зі збереженням параметрів у границях заданих норм.

Корисна або гідравлічна потужність насоса N_Г – робота, яка передається насосом рідині за одиницю часу

N_Г = рQ, Вт.

Від двигуна насос обертального типу споживає потужність на валу

N_В = М , Вт,

де М – крутний момент на валі насоса;

- кутова швидкість обертання вала.

Насос зворотно-поступального типу має потужність на штокові

N_Ш = FV, Вт,

де F – зусилля на штокові;

V – швидкість руху штока.

Коефіцієнт корисної дії насоса

.

Втрати потужності розподіляються на види:

- механічні – втрати потужності на тертя в підшипниках, ущільненнях; їм відповідає механічний ККД _м;

- об’ємні – втрати потужності на перетікання частини рідини через зазори між робочим органом і корпусом. Об’ємним витратам відповідає об’ємний ККД _о;

- гідравлічні – втрати потужності за рахунок втрат напору під час руху рідини через елементи насоса. Їм відповідає гідравлічний ККД _г.

ККД гідромашини – це добуток часткових ККД

= _{м о г}.

Гідродвигун є машина зворотна насосу. Корисна потужність гідромотора

N_ГМ = М , Вт,

а силового гідроциліндра

N_ГЦ = FV, Вт.

Потужність, що споживається гідродвигуном (на вході)

N_В = р_ДQ Вт,

Де р_Д – різниця тисків на вході й виході двигуна.

Отже для гідромотора

= ,

для силового гідроциліндра

= .

Частота обертання n, або кількість подвійних ходів штока за секунду. Виміряється с^-1.

Робочий об’єм V₀ – різниця найбільшого й найменшого об’ємів робочих камер, через які рідина протікає за один оберт, або один подвійний хід робочого органа.

За принципом дії насоси та гідродвигуни бувають двох класів: об’ємні та динамічні (рисунок 24).

Об’ємні гідромашини працюють за рахунок зміни об’єму робочих камер, які періодично з’єднуються з входом і виходом. До цього класу належать зворотно-поступальні та роторні гідромашини, які мають декілька різновидів. Об’ємні насоси самовсмоктувальні. З об’ємних гідродвигунів використовують поршневі, які називають гідроциліндрами, роторні (гідромотори) і зворотно-обертальні (поворотні гідродвигуни). Останні мають обмежений, менше 360⁰, кут повороту вала, а гідромотори – необмежений, тобто їхні вали виконують обертальний рух.

Робота поршневих та діафрагмових гідромашин забезпечується або закінчується зворотно-поступальним рухом, а робота роторних – обертальним.

До динамічних гідромашин належать лопатеві насоси, насоси тертя і лопатеві гідродвигуни, які називаються турбінами.

До лопатевих насосів відносяться радіальні й осьові насоси. Основним робочим елементом є робоче колесо з лопатями. Енергія від первинного двигуна передається рідині за допомогою динамічного впливу на нього лопатей робочого колеса.

Основними елементами відцентрових насосів є усмоктуючий патрубок, робоче колесо з лопатями, напірний патрубок.

У більшості випадків усмоктуючий патрубок виготовляється у вигляді конічного або коноїдального насадків. Робоче колесо складається з двох дисків, між якими розташовані криволінійні лопаті, зігнені в сторону, протилежну напрямку обертання. При обертанні лопатки робочого колеса відкидають рідину від центра до периферії. Завдяки цьому біля входу в колесо створюється вакуум, а на периферії – надлишковий тиск. Корпус більшості насосів виготовлений у

Гідромашини

Насоси

Гідродвигуни

Об’ємні

Динамічні

Зворотно-поступальні

Роторні

Лопатеві

Тертя

Турбінні

Об’ємні

Поршневі

Шиберні

Відцентрові

Вихрові

Радіальні

Гідромотори

Диафраг- мові

Роторно-поршневі

Осьові

Шнекові

Осьові

Гідроциліндри

Зубчасті

Струминні

Поворотні гідродвигуни

Гвинтові

Гідродинамічні передачі

Об’ємний гідропривід

Рисунок 24 – Класифікація об’ємних гідромашин

вигляді улітки по принципу діффузора. Для перекачування рідини застосовують поршневі насоси, принцип дії яких оснований на переміщенні рідини під дією поршня, що рухається зворотно-поступально. Поршневі насоси класифікуються по принципу дії і по кількості циліндрів, що об’єднані в один загальний блок насоса.

Насоси бувають простої дії, двойної, трійної, четвертої та шестикратної дії. Є диференціальний поршневий насос із двома клапанами: усмоктуючим і напірним. Робота насоса виконується за два такти: усмоктування та нагнітання.

Задачі даної теми зводяться до визначення потужності, спожитої насосом, подачі насоса, робочого об'єму, побудові характеристик відцентрових насосів при різниці частоти обертання, визначення ККД. Для їх розв'язання треба використовувати вище перераховані формули і відношення, а також відомі формули для визначення геометричних розмірів.

Приклад 6.1

Насос (рисунок 25) подає воду із нижнього бака в верхній на висоту h=10 м по трубопроводу довжиною L=12 м і діаметром d=100 мм. Визначити ККД насоса, якщо при подачі Q=36 м/год потужність, що споживається, N=1,5 кВт. Прийняти коефіцієнт тертя λ=0,025 і суму коефіцієнтів місцевих втрат Σξ=10.

Рисунок 25

Розв'язання. ККД насоса дорівнює відношенню корисної потужності до споживаної.

Корисна потужність насоса це потужність, що отримана рідиною в насосі

N=ρgQH

Напір насоса Н дорівнює напору Н_потр , тобто тому, який необхідно надати рідині, щоб вона текла по даному трубопроводу з заданою витратою. В даному прикладі:

=11,076 м

Корисна потужність:

N_n= ρgQH = 1000·9,8·(36/36000)·11,076 = 1085,448 Вт.

ККД насоса:

Приклад 6.2

В скільки раз підвищиться ККД насоса, якщо при його доводці вдалося збільшити гідравлічний ККД η_г на 2% , а механічний η_м на 1,5%.

Розв'язання. ККД насоса

.

Позначивши індексом “1” відповідні ККД до доводки насоса, а індексом “2” ККД після доводки, відповідно умовам задачі будемо мати:

.

Відповідно:

,

тобто після доводки насоса його ККД підвищиться на 3,53%.

Повинен знати і розуміти:

1. Визначення гідравлічних машин, галузь їх використання;

2. Основні параметри;

3. Будову і принцип дії насосів.

Контрольні запитання:

1. Дайте визначення гідравлічних машин.

2. Висота всмоктування.

3. Кавітація.

4. Висота нагнітання.

5. Типи насосів.

Література:

1. Долгачев Ф.М., Лейко В.С. Основы гидравлики и гидропривод.- М.: Стройиздат, 1981. – 183с. Стор. 44-48, 50-52, 58-74.

2. Мандрус В.І., Лещій Н.П., Звягін В.М. Машинобудівна гідравліка. Задачі та приклади розрахунків. - Львів: Світ, 1995.- 264с. Стор. 118-121.

3. Токаренко В.М. и др. Гидропривод и гидрооборудование автотранспортных средств.- К.: Лыбидь, 1991.- 232с. Стор. 29-33, 42-45.

СРС № 7

Тема: Загальні відомості про гідравлічні приводи і гідропередачі

План:

1. Переваги гідроприводів.

2. Недоліки гідроприводів.

3. Галузі застосування гідроприводів і гідропередач.

Принцип роботи гідроприводу оснований на законі Паскаля.

Під приводом розуміють пристрій або сукупність пристроїв, призначених для приведення в дію робочих органів машин або механізмів. Привід в загальному випадку складається з джерела енергії, механізму для передачі та перетворення енергії (руху) та апаратури керування. По виду енергії розрізняють механічні, електричні, пневматичні та гідравлічні приводи. В механічних приводах енергія передається і перетворюється за допомогою шарнірних (важільних), зубчастих, гвинтових і інших механізмів. В електричних приводах електрична енергія перетворюється в механічну за допомогою електродвигунів. В пневматичних приводах енергія стисненого повітря перетворюється в механічну енергію пневмодвигунами.

Основою гідроприводу є гідравлічний механізм, який передає енергію за допомогою рідини під тиском і в якому перетворення енергії потоку рідини здійснюється гідродвигунами.

Повний ККД привода хоч і нижче, чим у електропривода, але досить високий (80-85%). Він визначається, як відношення корисної потужності гідродвигуна (потужності на штоку гідроциліндра або на валу гідродвигуна) і потужності насоса

.

Повний ККД привода дорівнює добутку повних ККД насоса, гідродвнгуна і гідравлічного ККД передачі

.

Гідравлічний ККД передачі враховує гідравлічні втрати на тертя по довжині труб і місцеві гідравлічні опори:

де р_н - тиск насоса;

р- втрати тиску на тертя по довжині труб і на місцевих опорах.

Гідроприводи можуть бути різними в залежності від типу гідродвигуна, робочої частини та типу керування. Найбільш розповсюджені схеми гідроприводу зворотно-поступальної та обертальної дії. В цьому випадку гідродвигуном є силовий циліндр, у другому – гідромотор. В обох випадках можуть використовуватись об'ємні насоси будь-якого типу: роторно-поршневі, шестеренчасті. гвинтові, пластинчасті. В залежності від способу циркуляції робочої рідини гідроприводи ділять на замкнені і розімкнені.

Одна з найбільш вагомих переваг об'ємного гідропривода перед механічним - це можливість безступінчастого регулювання швидкості і зусиль робочого органа в широкому діапазоні.

Характеристики гідропередач поділяють також на статичні й динамічні. Статичні характеристики виражаються аналітично або графічно у вигляді залежностей:

 = f (x); M =  (x); M =  (x),

де  та М – узагальнені швидкість і зусилля;

х – узагальнена координат механізму керування.

Характеристику М = () отримують із двох попередніх шляхом виключення х. Статичні характеристики визначають експериментально при постійних значеннях управляючого впливу та навантаження. З відомим ступенем наближення вони можуть бути розраховані аналітично.

Динамічні характеристики передачі відповідають швидкій зміні навантаження або управляючого впливу. Від статичних характеристик вони відрізняються наявністю перехідних характеристик, які обумовлені інерційністю та стисненням рідини.

Повинен знати і розуміти:

1. Визначення привода;

2. Визначення гідропередачі;

3. Галузь використання гідропередач.

Контрольні запитання:

1. Дайте визначення привода.

2. Дайте визначення гідропередачі.

3. Принцип дії гідроприводу

4. Позитивні властивості гідроприводу.

5. Ннедоліки гідроприводу.

Література:

1. Долгачев Ф.М., Лейко В.С. Основы гидравлики и гидропривод.- М.: Стройиздат, 1981. – 183с. Стор. 85-88.

2. Холин К.М., Никитин О.Ф. Основы гидравлики и объемные гидроприводы.- М.: Машиностроение, 1989.- 264с. Стор.160-163.

СРС № 8

Тема: Об’ємне регулювання гідроприводу

План:

1. Об’ємне регулювання гідроприводу.

2. Об’ємно-дросельне регулювання гідроприводу.

3. Правило підживлення.

Об'ємний гідропривід являє собою сукупність об'ємних гідромашин (насоса і двигуна), гідроапаратури керування (гідроклапанів, гідророзподільників) і допоміжних пристроїв (кондиціонерів, фільтрів, трубопроводів, тощо). Вони призначені для передачі механічної енергії та перетворення руху за допомогою рідини.

Нестисливість рідини і герметичність гідроагрегатів забезпечують жорсткий зв'язок між ведучою і веденою ланками. Запобіжні клапани гідросистеми забезпечують простий і надійний захист гідроприводу і машин від поломок і перевантаження при заданому силовому режимі роботи. До других переваг об'ємного гідроприводу, які визначають досить глибоке його застосування в якості приводів машин, станків, пресового і ливарного обладнаний, бурових пристроїв, тощо, відносяться:

- можливість створення великих передаточних чисел, безступінчастого регулювання швидкості руху вихідної ланки і зусиль робочого органу в широкому діапазоні;

• велика питома потужність (відношення маси до переданої потужності);

• мала інертність, що забезпечує швидку зміну режимів роботи (пуск, реверс, зупинка), так як момент інерції рухомих

частин гідродвигунів в 5-6 разів менше моменту інерції рухомих частин електромашини тієї ж потужності.

Регулювання швидкості гідродвигуна при постійній потужності на вході можна здійснити двома способами:

1. Дроселюванням.

2. Зміною подачі насоса (машинним способом).

Машинне регулювання може здійснюватись в трьох варіантах:

- зміною робочого об'єму насоса (подачі). Забезпечується незалежність навантаження від швидкості руху силового органу.

- зміною робочого об'єму гідромотора. Забезпечується сталість вихідної потужності при зміні обертового моменту.

- зміною робочих об'ємів насоса і мотора.

У гідроприводах обертального руху часто використовують останній варіант, який забезпечує широкий діапазон регулювання.

Вибір тієї чи іншої схеми регулювання залежить від призначення гідроприводу, від прийнятих у схемі насосів і гідромоторів.

При вивченні цієї схеми необхідно розглянути основні схеми гідроприводів з об'ємним регулюванням швидкості і зусиль, розібратись в умовних позначеннях, вивчити принцип дії, недоліки і переваги.

При розв'язуванні задач гідроприводи можна розглядати, як складні трубопроводи з насосною подачею, а гідродвигуни - як особливі місцеві опори, що викликають втрату тиску р. Ця величина вважається незалежною від витрати рідини (швидкості переміщення вихідної ланки поршня). Для гідроциліндрів величина р приблизно визначається, як частка від ділення навантаження вздовж штока на площу поршня зі сторони нагнітання.

При розрахунку вказаних систем необхідно врахувати те, що витрата рідини на вході в гідроциліндр з одностороннім штоком відрізняється від витрати на виході, так як площі поршня різні.

Повинен знати і розуміти:

1. Об’ємне регулювання гідроприводу;

2. Об’ємно-дросельне регулювання гідроприводу;

3. Правило підживлення.

Контрольні запитання:

1. Якими способами відбувається безступінчасте регулювання швидкості вихідної ланки гідродвигуна в об'ємних гідроприводах?

2. Які особливості дросельного регулювання при різному розміщенні дроселя в гідроприводі?

3. Порівняти з економічної точки зору різні способи регулювання швидкості руху вихідної ланки гідродвигуна.

4. З якою метою в системах гідроприводу застосовують регулятор потоку?

5. Які недоліки і переваги дросельного і об'ємного регулювання?

6. В яких випадках застосовується дросельне і об'ємне регулювання?

Література: Холин К.М., Никитин О.Ф. Основы гидравлики и объемные гидроприводы.- М.: Машиностроение, 1989.- 264с. Стор.170-175.

СРС № 9

Тема: Роторні гідромашини

1. Класифікація роторних гідромашин.

2. Основні параметри об’ємних насосів.

3. Основні параметри об’ємних гідромоторів.

4. Розв’язок задач.

В об'ємних насосах передача механічної енергії рідини (в основному потенційної енергії тиску) відбувається за рахунок витіснення її поршнями, плунжерами, зубами шестерень, гвинтовими поверхнями, пластинами. Витискувачі замикають порцію рідини в робочій камері, а потім витісняють її в напірний трубопровід. Об’ємні насоси розділяють на дві групи:

1. З нерухомими робочими камерами де рідина розподіляється за допомогою клапанів - поршневі насоси.

2. З рухомими робочими камерами - безклапанні, роторні насоси.

Відсутність клапанів в роторних насосах дозволяє використати їх в якості гідродвигунів. Відповідно роторні машини - зворотної дії. В порівнянні з поршневими, малооборотними насосами, роторні насоси високооборотні, забезпечують більш рівномірну подачу рідини, однак вони придатні лише для неагресивних чистих змащувальних рідин.

Ідеальна (теоретична) подача об'ємного насоса, якщо не було б перетікання рідини через зазори із напірної порожнини у всмоктувальну, не залежала б від напору, розвинутого насосом. Вона визначалась би добутком робочого об'єму насоса на частоту робочих циклів насоса. Дійсна (реальна) подача насоса менше ідеальної внаслідок втрат, перерахованих вище.

Напір об'ємних насосів визначається зовнішнім навантаженням (зусиллям, прикладеним до витискувача). В принципі при роботі абсолютно герметичний об'ємний насос може створювати скільки завгодно високий напір (тиск) при скільки завгодно малій швидкості витискувачів.

В дійсності внаслідок втрат насос може створювати обмежений, але надто високий напір (тиск). Тому для запобігання поломки насоса, або руйнування трубопроводу використовуються пристрої, які обмежують тиск, що розвивається насосом - запобіжні клапани або сервомеханізми. Роторні насоси, конструкція яких дозволяє при незмінній частоті обертання змінювати подачу, називаються регульованими. Очевидно, що регульовані насоси складніше і дорожче тих, що не регулюються. Регульовані насоси можуть бути з реверсивною подачею рідини (зі зміною напрямку потоку). Параметри приведені в додатках А та В.

Об'ємним гідродвигуном називається об'ємна гідромашина, яка призначена для перетворення енергії потоку робочої рідини в енергію руху вихідної ланки (штока гідроциліндра або вала гідромотора).

В залежності від характеру руху гідродвигуни діляться на три класи:

- гідроциліндри - з поступальним рухом вихідної ланки;

- поворотні гідродвигуни - з обмеженим кутом повороту вихідної ланки (вала);

- гідромотори - з обертальним рухом вихідної ланки (вала). Параметри приведені в додатках Б та В.

Гідромотори являють собою об'ємні роторні гідромашини. Великої різниці в конструкції насоса і гідромотора немає, а в ряді випадків вони абсолютно однакові. Так як і насоси вони можуть бути регульовані і нерегульовані, реверсивні і нереверсивні, однократної і багатократної дії. Основними геометричними параметрами об'ємних роторних гідромоторів, як і насосів, являється робочий об'єм.

При вивченні роторних гідромоторів необхідно засвоїти їх принцип дії, розрахункові формули для визначення крутного моменту, потужності, частоти обертання. Звернути увагу на спосіб зміни цих параметрів (регулювання)

Повний ККД привода визначається, як відношення корисної потужності гідродвигуна (потужності на штоку гідроциліндра чи на валу гідродвигуна) до потужності насоса

.

Повний ККД привода дорівнює добутку повних ККД насоса, гідродвнгуна і гідравлічного ККД передачі

.

Гідравлічний ККД передачі враховує гідравлічні втрати на тертя по довжині труб і місцеві гідравлічні опори:

де р_н - тиск насоса;

- втрати тиску на тертя по довжині труб і на місцевих опорах.

Гідроприводи можуть бути різними в залежності від типу гідродвигуна, робочої частини та типу керування. Найбільш розповсюджені схеми гідроприводу зворотно-поступальної та обертальної дії. В цьому випадку гідродвигуном є силовий циліндр, у другому – гідромотор. В обох випадках можуть використовуватись об'ємні насоси будь-якого типу: роторно-поршневі, шестеренчасті. гвинтові, пластинчасті.

Приклад 9.1

Визначити повний ККД привода, що складається у насоса, гідромотора, гідроапаратури, якщо ККД насоса η_н=0,92, ККД мотора η_м = 0,94, тиск, що розвиває насос р_н = 10 МПа, гідравлічні втрати тиску на тертя по довжині труб та в місцевих опорах Δp=0,2 МПа.

Розв'язання. Повний ККД гідроприводу дорівнює добутку ККД насоса, ККД мотора і гідравлічного ККД передачі.

ККД гідропередачі дорівнює

Тоді повний ККД гідроприводу

=

Приклад 9.2

Визначити потужність, що споживається насосом об'ємного гідроприводу з дросельним регулюванням (рисунок 26), втрати потужності через злив масла в гідроклапані і ККД гідроприводу, якщо зусилля на штоку гідроциліндра F = 63 кН.

Рисунок 26 - Схема гідроприводу.

Прийняти втрати тиску в напірній і зливній лінії однаковими і рівними

Δр = 0,2 МПа, витрата масла через гідроклапан Q_кл=1,55 л/хв. Об'ємний і механічний ККД гідроциліндра _o = 1, _м = 0,97, ККД насоса _н = 0,8. Діаметр поршня D = 125 мм , діаметр штока d = 63 мм. Дросель настроєний на пропуск витрати Q_др = 12 л/хв, коефіцієнт витрати дроселя  = 0,65, площа його прохідного перерізу S = 8 мм². Густина масла  = 850 кг/м³. Втрати масла в гідроапаратурі не приймати до уваги.

Розв'язання. Швидкість руху поршня

= 9,78 дм/хв.

Витрата масла, що потрапляє в гідроциліндр

л/хв.

Подача насоса

л/хв

Перепад тиску на дроселі визначається із виразу витрати через дросель

.

Па=0,63 Па

Тиск в правій порожнині гідроциліндра

МПа

Тиск в лівій (штоковій) порожнині гідроциліндра

=

= 8,2410⁶ Па = 8,24 МПа

Потужність, що споживається насосом

N= 1,846 кВт

Втрати потужності через злив масла через гідроклапан:

N_кл=Q_клр_н=1,5510^-38,4410⁶/60=218 Вт

Корисна потужність гідроприводу - корисна потужність гідроциліндра

N_п = FV_п = 6310³9,7810^-1 = 1026,9 Вт = 1,027 кВт

ККД гідроприводу

0,56.

Повинен знати і розуміти:

1. Призначення гідромашин;

2. Класифікація гідромашин;

3. Основні параметри гідромашин.

Контрольні запитання:

1. Яке призначення насоса, мотора?

2. Принцип дії об'ємних і динамічних гідромашин.

3. Що таке ККД насоса і як його виразити через механічний, об'ємний і гідравлічний ККД ?.

4. Як виразити механічний, об'ємний, гідравлічний ККД?

5. Як виразити корисну потужність насоса?

6. Як виразити потужність насоса, що споживається, через його корисну потужність?

7. Розв’язати задачі.

Задача 1

Визначити умовний прохід всмоктувальної і напірної гідроліній насоса відомого типу, що працює в номінальному режимі. Вихідні дані приведені в таблиці 12.

Таблиця 12

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Тип насоса	2Г15-14	МН250/100	210.12	207	223	323	НШ46у	НШ32у	210.16	Г12-53АМ