0

Лекції 5-6.

Робочі параметри і характеристики об'ємних насосів і гідромоторів гідравлічних приводів.

Основними параметрами об'ємних насосів і гідромоторів є:

• робочий об’єм ;

• подача ;

• тиск ;

• обертальний момент ;

• потужність ;

• ККД .

Відповідно до ГОСТ 17398-72 під характеристикою насоса розуміють залежності , _н = при постійній частоті обертання вала, густоті і в'язкості рідини (див. курс «Гідравліка і гідропривід»).

1. Робочий об’єм гідромашин і розрахункова подача рідини.

Робочий об’єм дорівнює сумі змін об’ємів робочих камер гідромашини за один її оборот (об’єм нестисливої рідини, що дає насос або витрачається гідромотором за один оборот при відсутності в них витоків).

Середня теоретична (розрахункова, геометрична, ідеальна) подача насоса і витрата гідромотора :

= = = = ,

де – частота обертання гідромашини;

– робочий об’єм гідромашини;

і – відповідно об’єм однієї робочої камери і число камер.

Середня подача звичайно виражається в л/хв і, рідше, у см³/хв, см³/с и л/с.

Робочий об’єм прийнятий ГОСТ 13824-68 як основний параметр об'ємних гідромашин.

2. Характерний об’єм.

Характерний об’єм являє собою середнє значення геометричної подачі нестисливої рідини при відсутності витоків, що приходиться на один радіан повороту ротора машини

.

Середня величина теоретичної подачі нерегульованого насоса, вираженої через характерний об’єм , представиться у вигляді

,

де - кутова швидкість вала машини в рад/с.

Характерний об’єм є основним параметром критерію механічної подоби насосів різних конструкцій, і використання його при оцінці машини має переваги в порівнянні з використанням робочого об’єму . При статичних розрахунках звичайно користуються величиною , а при динамічних - .

3. Параметр регулювання.

За способом регулювання гідромашини поділяються на машини з регульованим робочим об’ємом (регульовані) і машини з постійним робочим об’ємом (нерегульовані).

Під регульованими насосами розуміють насоси, що забезпечують у заданих межах зміна подачі.

Безрозмірний параметр регулювання регульованих гідромашин

,

де і - значення характерного робочого об’єму при поточному (регульованому) об’єму і його максимальному значенні при ;

і - поточнє і максимальне значення регульованого параметра; для радіальних машин цим параметром є ексцентриситет, а для аксіальних – кут нахилу диска.

Безрозмірний параметр регулювання може змінюватися в регульованих машинах від +1 до –1 за допомогою установки регулюючого органа гідромашини.

Середня теоретична подача регульованого насоса, виражена через характерний об’єм і безрозмірний параметр регулювання дорівнює

.

Для нерегульованих насосів параметр дорівнює позитивній одиниці ( = 1).

4. Об'ємні втрати й об'ємний ккд насоса.

4.1. Об'ємні втрати.

У реальних насосах мають місце об'ємні втрати, у результаті яких фактична подача рідини менше геометричної.

Фактична (ефективна) подача насоса менше розрахункової (геометричної) на величину об'ємних утрат

,

які виникають у результаті перетекания (витоків) рідини під дією перепаду тиску з робочої порожнини в неробочу , а також утрат , обумовлених:

-неповним заповненням робочих камер рідиною при проході їх через зону усмоктування внаслідок гідравлічного опору вхідних каналів;

-кавитаційних процесів і виділення повітря;

-дії, у ряді випадків, на рідину відцентрових сил;

-стиском рідини в шкідливому просторі і деформацією його деталей.

Утрати прийнято називати умовними витоками або втратами на усмоктуванні насоса.

Для поршневих насосів із клапанним розподілом істотний вплив на об'ємний ККД роблять витоку через усмоктувальні і нагнітальні клапани внаслідок їхньої негерметичності, а також запізнювання закриття клапанів.

Умовні витоки в деяких випадках можуть скласти 75 % всіх об'ємних втрат у насосі.

Опір усмоктувальної лінії може привести до розриву потоку рідини (кавітації). Поява такого режиму насоса особливо реально при високій частоті обертання. При збільшенні частоти обертання пропорційно збільшується кількість рідини, що проходить через канали, що підводять, і вузол розподілу, а отже, утрати напору. Очевидно, для даного тиску рідини на вході в насос може бути досягнута така частота обертання, при якій у насос не буде надходити кількість рідини, необхідна для заповнення робочих камер. При подальшому підвищенні частоти обертання лінійність підвищення фактичної подачі насоса порушується, а при деякій більшій частоті обертання вона буде навіть знижуватися (насос буде працювати в кавитаційному режимі). (Мал. 18а.)

Тобто, фактична подача насоса виражається

.

Точний розрахунок внутрішніх витоків рідини представляє відомих труднощів і облік їхній виробляється на підставі досвідчених даних. Експерименти показують, що дані витоки практично прямо пропорційні перепадові тиску

,

де - постійний за інших рівних умов коефіцієнт витоків.

На мал. 18, б приведені графіки принципової залежності подачі насоса від величини перепаду тиску для випадків відсутності умовних витоків і такої твердості конструкції насоса, при якій зазори при зміні тиску не змінюються. При підвищенні перепаду тиску фактична подача такого насоса знижується практично лінійно. Відповідно до цим лінійної буде також залежність величини витоків рідини через зазори у функції .

Характеристика насоса Q_н = f(n_н) приведена на мал. 1. Крива подачі зміщена відносно прямій на величину витоків . При частоті обертання, рівної , розрахункова подача насоса дорівнює внутрішнім витокам

.

Отже, витоку через зазори в насосі обмежують мінімальну частоту обертання, при якій ще можливе одержання максимального тиску на виході.

Q_эф Q_эф

Мал. 1. Характеристика насосу Q_н = f(n_н).