- •«Челябинский государственный агроинженерный
- •Университет»
- •Гидравлика
- •Челябинск
- •Введение
- •Раздел 1 Гидравлика
- •Силы, действующие в жидкости
- •2. Физические свойства жидкости
- •2.1. Плотность и удельный вес жидкости
- •2.2. Сжимаемость жидкости
- •2.3. Температурное расширение жидкости
- •2.4. Вязкость жидкостей
- •3. Гидростатика
- •3.1. Свойства гидростатического давления
- •3.2. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Леонарда Эйлера)
- •3.3. Основное уравнение гидростатики. Эпюры гидростатического давления
- •3.4. Сила гидростатического давления на плоские поверхности
- •3.5. Сила гидростатического давления, действующая на криволинейные поверхности
- •3.6. Закон Архимеда. Основы теории плавания
- •3.7. Гидростатические машины и механизмы
- •4. Гидродинамика
- •4.1. Основные понятия
- •4.2. Уравнение неразрывности (сплошности)
- •4.3. Уравнение д.Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. График уравнения д.Бернулли
- •4.4. Уравнение д.Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости. График уравнения д.Бернулли
- •4.5. Уравнение д.Бернулли для потока реальной жидкости
- •5. Определение гидравлических потерь
- •5.1. Классификация потерь напора
- •5.2. Основное уравнение равномерного движения
- •5.3. Формулы для определения гидравлических потерь
- •5.4. Режимы движения жидкости. Критерий рейнольдса
- •5.5. Особенности ламинарного режима движения жидкости
- •5.6. Особенности турбулентного режима движения жидкости
- •5.7. Влияние режима движения жидкости и шероховатости на величину коэффициента трения в трубах (график Никурадзе)
- •6. Гидравлический расчет трубопроводов
- •6.1. Классификация трубопроводов
- •6.2. Расходная характеристика трубопровода (модуль расхода)
- •6.3. Гидравлические характеристики трубопроводов
- •6.4. Равномерный путевой расход
- •6.5. Гидравлический удар в трубопроводах. Гидравлический таран
- •7. Истечение жидкости из отверстий и насадков
- •7.1. Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке
- •7.2. Истечение жидкости через насадки
- •8. Гидравлическое моделирование
- •8.1. Сущность моделирования
- •8.2. Основные законы гидродинамического подобия. Критерий подобия Ньютона
- •8.3. Критерий подобия Рейнольдса, Фруда, Эйлера, Вебера
- •Раздел 2 Гидравлические машины
- •9. Насосы
- •9.1. Классификация насосов
- •9.2. Основные параметры насосов
- •9.2.1. Напор, развиваемый насосом
- •9.2.2. Мощность и кпд насоса
- •9.3. Область применения насосов
- •10. Динамические насосы
- •10.1. Центробежные насосы
- •10.1.1. Схема устройства и принцип действия
- •10.1.2. Основное уравнение центробежного насоса
- •10.1.3. Подача центробежного насоса
- •10.1.4. Теоретические характеристики центробежного насоса
- •10.1.5. Действительная характеристика центробежного наоса
- •10.1.6. Универсальные характеристики центробежного насоса
- •10.1.7. Процесс всасывания и явление кавитации в центробежном насосе
- •10.1.8. Законы пропорциональности центробежного насоса
- •10.1.9. Работа центробежного насоса на сеть
- •10.1.10. Регулирование работы центробежного насоса
- •10.1.11. Совместная работа центробежных насосов
- •10.1.12. Центробежные насосы специального назначения
- •10.2. Насосы трения
- •10.2.1. Вихревые насосы
- •10.2.2. Струйные насосы
- •10.2.3. Воздушные насосы
- •10.2.4. Шнековые насосы
- •10.2.5. Дисковые насосы
- •10.2.6. Лабиринтные насосы
- •10.2.7. Вибрационные насосы
- •11. Объемные насосы
- •11.1. Возвратно - поступательные насосы
- •11.2. Роторные насосы
- •Раздел 3 гидравлическиЙ привод
- •12. Классификация
- •13. Объемный гидропривод
- •13.1. Функциональная схема
- •13.2. Принципиальная схема гидропривода
- •13.3. Область применения объемных гидроприводов
- •13.4. Достоинства и недостатки объемных гидроприводов
- •13.5. Требования к рабочей жидкости
- •13.6. Объемный гидропривод возвратно-поступательного движения
- •13.7. Принцип расчета гидропривода
- •13.8. Объемный гидропривод вращательного движения
- •13.9. Регулирование скорости гидропривода
- •13.9.1. Объемное регулирование
- •13.9.2. Дроссельное регулирование
- •13.10. Следящий гидропривод
- •14. Гидролинии, гидроемкости, фильтры
- •Раздел 4 сельскохозяйственное водоснабжение
- •15. Системы водоснабжения. Классификация.
- •Слово о воде
- •16. Водоснабжение из поверхностных источников
- •17. Водоснабжение из подземных источников
- •18. Водонапорные и регулирующие устройства
- •19. Требования, предъявляемые к качеству хозяйственно–питьевой воды. Методы улучшения качества воды
- •20. Основные данные для проектирования водопроводной сети
- •Раздел 5 Водоотведение
- •21. Основы канализации
- •22. Уловители нефтепродуктов
- •Литература
- •Содержание
13.7. Принцип расчета гидропривода
Представим схему гидропривода с разомкнутой циркуляцией жидкости (рис.13.7) и для упрощения последующих расчетов выберем силовой цилиндр с двухсторонним выходом штока и все гидролинии одного диаметра. Таким образом, скорость движения рабочей жидкости в гидролиниях будет одинаковой.
Рис.13.7
При расчете такого гидропривода силовой цилиндр рассматривается как местное сопротивление, на котором произошел перепад давления Δрц = р1 - р2 при движении поршня, например, слева направо.
Перепад давления Δрц может быть выражен из уравнения равновесия поршня:
.
Силой инерции РИ при расчете таких гидроприводов обычно пренебрегают; так как сила трения Т зависит от качества обработки внутренних поверхностей и в нашем случае незначительно зависит от внешней нагрузки Р, то ее можно считать величиной постоянной и из анализа исключить. Тогда
.
Давление рн, которое необходимо создать насосу будет больше полученного Δрц на величину потерь давления в системе Σртр:
.
Так как система гидравлического привода является частным случаем короткого трубопровода, то при подсчете потерь давления должны быть учтены как линейные, так и местные потери:
.
Выразим скорость движения рабочей жидкости по гидролиниям через подачу насоса из выражения
; .
Тогда
.
Для конкретной гидравлической системы выражение в скобках будет величиной постоянной. Обозначим ее буквой «В». Тогда можно записать
. (13.1)
По выражению (13.1) построим гидравлическую характеристику системы и, наложив на нее характеристику объемного насоса, получим в их пересечении рабочую точку системы (точка А) (рис. 13.8) или рабочий режим системы: ;.
Рис. 13.8
При этом мощность, потребляемая насосом:
.
Если нагрузка вдоль штока Р не меняется по ходу поршня, то делением объема цилиндра на расход можно определить время совершения операции или время, потребное для перемещения поршня из одного крайнего положения в другое. Зная при этом перемещение поршня, легко определить скорость его перемещения V. Тогда полезная мощность гидропривода и его к.п.д. определяются из выражения
; .
13.8. Объемный гидропривод вращательного движения
Объемный гидропривод вращательного движения представляет собой соединение насоса и гидродвигателя объемно-роторного типа, называемого гидромотором. Гидромотор по своей конструкции является таким же насосом, но обращенным в двигатель. Все объемные роторные насосы, как указывалось выше, обладают свойством обратимости, т.е. могут быть использованы как насос, так и гидромотор.
Представим упрощенную схему (рис.13.9) такого привода замкнутого типа, оставив только по сравнению со схемой (см. рис.13.3) насос и гидромотор.
Рис. 13.9
Рассмотрим основные соотношения для такого гидропривода, причем величины, относящиеся к насосу, обозначим индексом «1», относящиеся к гидромотору – индексом «2».
Действительная подача насоса равна действительному расходу через гидромотор: Q1 = Q2.
Перейдем от действительных параметров к теоретическим.
Действительная подача насоса меньше теоретической:
.
Действительный расход через гидромотор больше теоретического, так как утечки в гидромоторе направлены в ту же сторону, что и основной расход:
,
где η01, η02 – объемные к.п.д. соответственно насоса и гидромотора.
Отсюда объемный к.п.д. всего гидропривода
.
Благодаря наличию гидравлических потерь в трубопроводах, соединяющих насос и гидромотор, давление, создаваемое насосом р1, будет больше давления, используемого гидромотором р2. отношение последнего к первому называется гидравлическим к.п.д. гидропривода, который имеет вид
,
где ;;.
,
т.е. разность между давлением, создаваемым насосом, и давлением, используемым гидромотором, равна суммарной потере давления в трубопроводах(Σртр).
Запишем теперь энергетические уравнения для насоса и гидромотора, т.е. выразим мощность, затрачиваемую на вращение насоса N1, и мощность, развиваемую гидромотором N2. учитывая, что N=МΩ, для насоса получим
;
для гидромотора
,
где М – крутящий момент; Ω – угловые скорости; η – к.п.д.
Делением второго уравнения на первое найдем значение полного к.п.д. всего гидропривода, который, с одной стороны:
,
где К – коэффициент трансформации момента;
с другой стороны, в результате того же деления:
,
т.е. полный к.п.д. гидропривода равен произведению гидравлического к.п.д. на полные к.п.д. насоса и гидромотора.
Значение полного к.п.д. объемных гидроприводов вращательного движения колеблется в пределах 0,70…0,85.