В чем суть основного уравнения гидравлики – уравнения Бернулли?

Учитывая, что во всех точках живого сечения элементарной струйки (Элементарная струйка – часть движущейся жидкости, ограниченная трубкой тока) частицы двигаются с одинаковой скоростью получим: Математическое выражение закона сохранения энергии вдоль элементарной струйки.

Члены уравнения Бернулли выражают запас энергии, которой обладает единица массы, объема или силы тяжести относительно произвольно принятой горизонтальной плоскости хоу. Плоскость, относительно которой составляется уравнение Бернулли, называют плоскостью сравнения.

66.

Из каких элементов состоит гидропривод? Как рассчитать и выбрать все его элементы?

В общем случае состав насосного гидропривода входят гидропередача, гидроаппараты, кондиционеры рабочей жидкости, гидроемкости и гидролинии. Гидропередача – часть насосного гидропривода, предназначенная для передачи движения от приводного двигателя к машинам и механизмам. Простейшая гидропередача состоит из насоса, гидродвигателя и гидролинии. Иногда в сложных системах работают одновременно несколько насосов и гидродвигателей.

Гидроаппараты применяется для регулирования параметров потоков рабочей жидкости (давление и расход), а также для изменения и поддержания неизменным направления потока жидкости. Как правило, гидроаппараты являются составными элементами гидроавтоматами.

Кондиционеры рабочей жидкости (гидроочистители и теплообменные аппараты) предназначенные для получения ее необходимым качественным показателем.

Гидроемкости (гидробаки, гидроаккумуляторы) предназначенные для содержания в них рабочей жидкости с целью использования ее в процессе работы гидропривода.

Гидролинии (гидросеть) устройство для прохождения рабочей жидкости. Конструктивно гидролинии представляют собой трубы, рукава, колена, тройники и т.д.

67.

По какому признаку все гидромашины и гидропередачи

разделяются на объемные и гидродинамические.

Если приращение энергии обусловлено только вторым слагаемым, то это объемные (поршневой, пластинчатый, шестеренный, винтовой). Если первыми двумя слагаемыми, то гидродинамические (лопастной, вихревой.)

68.

Схемы и принцип работы шестеренного и пластинчатого

гидронасоса.

Отличительной особенностью шестеренных гидромашин является простота их конструкции, малые габариты и вес. Чаще всего они применяются в качестве насосов и реже в качестве гидромоторов. Шестеренные машины бывают с двумя и несколькими роторами, одноступенчатые и многоступенчатые, с внешним и внутренним зацеплением. Последние из-за сложности изготовления применяются редко.

Наиболее распространенный насос с внешним зацеплением состоит из корпуса 1, где находятся в зацеплении две одинаковые шестерни, из которых 2 ведущая и 3 ведомая. При вращении шестерен, когда зубья выходят из впадин (объем камеры увеличивается), происходит всасывание жидкости. Далее жидкость, заполнившая впадины, переносится по внешней дуге шестернями в направлении вращения. Когда зубья входят во впадины (объем камеры уменьшается), жидкость зубьями вытесняется в нагнетательную линию.

В момент зацепления зубьев может происходить запирание жидкости во впадинах, что ведет к повышению давления в защемленном объеме и возрастанию нагрузки на зубья и подшипники шестерен. Это может вызвать остановку или поломку насоса. Чтобы не допустить этого, в корпусе или шестернях делают специальные каналы, которыми запертые объемы сообщаются с линией нагнетания или всасывания.

При работе насоса, вследствие разности давлений ( , на шестерни действуют радиальные силы, которые, нагружая валы и их подшипники, могут вызвать заклинивание роторов. Особенно это опасно для машин высокого давления. Поэтому роторы уравновешивают, предусматривая в корпусах насосов или в самих роторах разгрузочные каналы. Такие каналы 5 в корпусе показаны на рисунке 118.

Гидравлическая компенсация осуществляется специальными торцовыми дисками 4, которые поджимаются к торцам шестерен давлением рабочей жидкости. Чем большее давление развивает насос, тем с большей силой прижимаются торцовые диски к шестерням, и зазор между ними практически остается постоянным.

Обычно шестеренные насосы изготавливаются с постоянным рабочим объемом, т. е. с постоянной подачей. Но бывают (в станкостроении) насосы и с переменной подачей, у которых меняется рабочий объем за счет изменения длины зацепления зубьев шестерен. В марках этих насосов НШ числовое значение за буквами выражает рабочий объем в см³/об.

Часто в гидроприводах горных машин применяют насосы специального назначения, к которым можно отнести шестеренные насосы, встраиваемые в редукторы, где промежуточные валы используются в качестве приводных элементов. Такие насосы) служат для подачи смазки или питания вспомогательных механизмов. Они могут обеспечить подачу масла в заданном направлении, независимо от направления вращения приводного вала. Так, в двух-роторном насосе подача масла в рабочую магистраль 2 достигается смещением золотника 1 влево или вправо, благодаря разности давлений в напорной и всасывающей линиях..

ПЛАСТИНЧАТЫЕ НАСОСЫ И ГИДРОМОТОРЫ

Пластинчатые (шиберные) гидромашины известны под названием «лопастные», что не соответствует их принципу действия. Они бывают однократного и многократного действия, одноступенчатые и многоступенчатые, одинарные и сдвоенные.

Пластинчатый насос простого действия Пластинчатый насос дву­кратного действия

Насос однократного действия состоит из ротора, ось вращения которого смещена относительно оси статора 2 на величину е. В пазах ротора установлены пластины (шиберы) 5, прижимаемые к внутренней поверхности статора или давлением жидкости, или пружинами. Скользя по статору, пластины одновременно со­вершают возвратно-поступательные движения в пазах ротора. При этом серповидная полость, образованная эксцентричным расположением ротора и статора, делится пластинами на камеры, объем которых во время работы непрерывно меняется. Если объем камер увеличивается, то происходит всасывание жидкости, если уменьшается – нагнетание.

Для разделения всасывающей полости 5 от нагнетательной 6 в статоре имеются уплотнительные выступы I–II и III–IV. Уплотнение ротора с торцов осуществляется дисками 4. Каждая камера в течение полного оборота участвует в нагнетании жидкости один раз, и поэтому рассматриваемый насос называется однократного, или простого действия.

Такие насосы строятся постоянной и переменной подачи. Причем у последних регулирование подачи осуществляется изменением эксцентриситета.

У пластинчатых насосов простого действия ротор и подшипники испытывают односторонние силы давления, что затрудняет создание таких машин большой мощности и является одной из причин малого срока их службы.

Более целесообразно устроены пластинчатые насосы двукратного действия, у которых вследствие наличия двух противоположно расположенных полостей подача равномерная и ротор разгружен от сил давления. У таких насосов подвод жидкости в камеры и отвод из них производится через торцовые окна статора.

Насосы серии «Л» («лопастные») нашли применение в некоторых гидроприводах горных машин (буровых машинах, гидропередвижчиках, толкателях и др.). Однако они не могут быть использованы в качестве гидромоторов, так как, находясь в покое, пластины не прижаты к статору и поэтому масло свободно перетекает в корпусе, не вызывая вращения ротора. У низкомоментных

пластинчатых гидромоторов типа МГ16 постоянное прижатие пластин к статору достигается специальными пружинами.

69.

Схема и принцип работы гидродинамической передачи.

Гидродинамическая передача в отличие от объемной служит для передачи только крутящего момента. Основными ее рабочими элементами являются колеса турбомашин.

Принципиальная схема гидродинамической передачи. Мощность от приводного двигателя подводится к насосному колесу 1. При вращении колеса жидкость, взаимодействуя с его лопатками, получает приращение напора и попадает дальше в отвод 2, который может быть выполнен в виде спи­рального кожуха или лопаточного направляющего аппарата. В отводе происходит частичное преобразование скоростного напора в статический, что необходимо для уменьшения потерь напора, как в самом кожухе насоса, так и в нагнетательном тру­бопроводе 3. Из трубопровода 3 жидкость поступает в подвод турбины 4, где происходит увеличение скоростного напора перед турбинным колесом 5. В колесе 5 напор жидкости преобразуется в механическую энергию, которая через вал передается рабочей машине. Из турбины рабочая жидкость возвращается по отсасывающей трубе б в резервуар, откуда засасывается насосом по всасывающему трубопроводу 7. Дальше процесс повторяется.

Так как скоростной напор в турбомашинах является значительной величиной, то потери напора в приведенной установке будут сравнительно большими, а установка громоздка и неэкономична. Поэтому у гидродинамической передачи отсутствуют магистральные трубопроводы и все устройства для преобразования скоростного напора в статический и обратно, а оставлены только рабочие колеса, объединенные в общий кожух. Эта конструкция получила название гидротрансформатора (преобразователь моментов).

Основными элементами гидротрансформатора являются насосное колесо 1, турбинное колесо 3 и реактор 2, связанный с неподвижным кожухом 4. Назначение колес – такое же, как и в схеме, приведенной на рис. Реактор конструктивно аналогичен лопаточному направляющему аппарату у турбомашин и предназначен для изменения момента количества движения массового расхода жидкости, протекающей в гидропередаче. Благодаря наличию реактора у гидротрансформатора, момент на ведущем валу в общем случае не равен моменту на ведомом валу. Поэтому гидротрансформатор можно представить как редуктор с переменными значениями, как передаточного отношения, так и коэффициента трансформации моментов. Причем изменение этих параметров происходит плавно, бесступенчато. В некоторых случаях требуются передачи, у которых необходимо изменение только передаточного отношения при неизменном пере­даваемом моменте. Такая гидропередача появилась в 1910 г. на базе гидротрансформатора после исключения из его схемы неподвижного реактора. Она получила название гидродинамической муфты (гидромуфты).

Гидромуфта (рис. 154, б) состоит из насосного колеса 7, закрепленного на ведущем валу, турбинного колеса 2, закрепленного на ведомом валу, и кожуха 3 с уплотнениями. Как правило, кожух жестко связан с насосным колесом. Из-за отсутствия реактора в гидромуфте значительно меньше потери напора, чем в гидротрансформаторе, а следовательно, и выше КПД. (при номинальном мо­менте 0,95–0,97 против 0,87–0,90).

Гидродинамические передачи, как и объемные, обладают рядом достоинств. Основные из них, являющиеся общими для всех гидропередач, перечислены в § 1 гл. IX. Кроме того, у гидродинамических передач менее жесткая связь между валами, чем у объемных. Это способствует сглаживанию пиковых нагрузок и крутильных колебаний. Гидродинамические передачи конструктивно проще объемных и поэтому надежнее в эксплуатации, они менее требовательны к чи­стоте рабочей жидкости.

Достоинства гидродинамических передач привели к широкому их применению в различных отраслях промышленности. Гидромуфтами снабжены приводы почти всех шахтных конвейеров, бурильные и землеройные машины

70.