|
БАЛАНС МОЩНОСТЕЙ И КПД ОБЪЕМНЫХ МАШИН
Преобразование энергии в гидравлических объемных машинах сопровождается потерями. Потерянную мощность условно разделяют на мощность объемных и механических потерь. Гидравлические потери в объемных машинах ввиду их малости учитывают как дополнительные потери на механическое трение.
Объемные потери вызываются утечками через зазоры между рабочими элементами насоса, потерями вытесняемого объема из-за сжимаемости жидкости, потерями при всасывании из-за недозаполнения рабочих камер жидкостью.
К механическим потерям относят потери на трение в кинематических парах насоса.
Соотношения между действительными и теоретическими параметрами гидравлических машин выражаются кпд. Для кпд насоса, гидродвигателя и гидравлической передачи необходимо установить расчетные зависимости. У насоса обычно известны выходные гидравлические параметры (давление и подача), а у гидравлических двигателей – крутящий момент, что и определяет различие расчетных зависимостей в том и другим случае.
В общем случае баланс мощностей в насосе описывают уравнением
,
где – мощность насоса, которая используется на создание полезной подачи жидкости при заданном перепаде давления; – мощность, затрачиваемая на привод насоса; – мощность объемных потерь; – потери мощности на трение.
Формулы для расчета этих мощностей имеют вид:
; ; ; ,
где – перепад давления, создаваемый насосом; – действительная подача насоса; – момент, затраченный для привода; – угловая скорость вращения вала; – объемные потери (утечки) жидкости; – мощность трения.
К насосу от двигателя подводится мощность (рис. 1). Часть этой мощности теряется на преодоление трения в кинематических парах и жидкостного трения. Мощность передается потоку жидкости.
Баланс мощности для насоса отвечает неравенствам:
.
Теоретическая (внутренняя или индикаторная) мощность является мощностью потока жидкости внутри машины. Мощность, подводимая к валу насоса, так называемая затраченная мощность больше теоретической (индикаторной) вследствие механических потерь. Действительная подача насоса меньше идеальной из-за утечек жидкости.
Рис. 1. Баланс мощности насоса
Отношение теоретической мощности к затраченной представляет собой механический кпд насоса:
; .
Отношение полезной мощности насоса к теоретической называется объемным кпд насоса:
; .
Отношение полезной мощности к затраченной дает полный кпд насоса:
,
т.е. полный кпд насоса находят перемножением кпд составляющих
.
Расчетные зависимости для определения механических характеристик насоса:
; .
Баланс мощности двигателя описывается уравнением:
.
Мощность, потребляемая гидравлическим двигателем, определяется расходом жидкости и перепадом давления на нем :
.
Для гидромотора полезная мощность определяется моментом на валу и скоростью его вращения
,
а для силового цилиндра – силой на штоке и скоростью поршня :
.
Баланс мощности для гидромотора (рис. 2) описывается неравенствами
.
Рис. 2. Баланс мощности гидромотора
Таким образом, гидромотор потребляет расход жидкости больше теоретического из-за утечек и момент на его валу реализуется меньше теоретического вследствие потерь на механическое трение.
Отношение полезной мощности к теоретической дает значение механического кпд гидромотора:
; .
Отношение теоретической мощности к мощности, затраченной на привод двигателя (мощность потока), представляет собой объемный кпд гидромотора:
; ,
где – подача жидкости в гидромотор.
Полный кпд гидромотора находят как частное от деления полезной мощности на затраченную мощность (мощность подведенного потока):
,
т. е. так же, как и у насоса, полный кпд гидромотора находят перемножением кпд составляющих:
.
Расчетные формулы для определения эффективных механических характеристик гидромоторов имеют вид:
; ,
где – перепад давления на гидромоторе.
Насос и гидромотор, связанные гидролиниями, образуют гидропередачу. Гидропередача передает энергию от приводного вала насоса к выходному валу гидромотора посредством потока жидкости.
Коэффициентом полезного действия передачи, состоящей из насоса и гидромотора, находят, поделив полезную мощность гидромотора на мощность, затраченную на привод насоса :
,
где и – угловые скорости валов мотора и насоса.
В передачах отношение принято называть коэффициентом трансформации или силовым передаточным отношением, а величину – кинематическим передаточным отношением.
С учетом последнего получают:
.
Моменты на валах насоса и гидромотора определяют через давление и рабочие объемы с учетом механических потерь:
; .
Откуда коэффициент трансформации
.
Соответственно находят отношение угловых скоростей насоса и мотора с учетом объемных потерь.
Уравнение расхода для потока жидкости, циркулирующего в системе, имеет вид
,
где – частота вращения насоса и гидромотора.
Из последнего уравнения находим передаточное отношение:
.
Откуда полный кпд передачи
.
Отношение учитывает гидравлические потери в трубопроводах, соединяющих насос и гидромотор.
Дата добавления: 2015-08-28; просмотров: 194 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
│Пояс- │ Наименование показателя │ Код│ На 30 │ На 31 │ На 31 │ | | |