Файл: Гидравлика.docx

Кондиционеры рабочей жидкости

Кондиционерами рабочей жидкости называются устройства, предназначенные для получения необходимых качественных показателей и состояния рабочей жидкости.

В машиностроительных гидравлических приводах применяются два вида кондиционеров: отделители твердых частиц и теплообменники.

Отделитель твердых частиц – это устройство для отделения от рабочей жидкости твердых загрязняющих примесей. Загрязнения в жидкости могут появиться извне, в результате износа деталей гидромашин и гидроаппаратов, а также вследствие окисления как материалов, применяющихся для изготовления гидравлических устройств, так и компонентов самой жидкости.

Отделители твердых частиц характеризуются качеством (тонкостью) фильтрации, под которым понимают способность задерживать (отделять) из рабочей жидкости частицы соответствующих размеров. По качеству фильтрации отделители твердых частиц бывают грубой очистки, задерживающие частицы с условным диаметром до 100 мкм; нормальной очистки – до 10 мкм; тонкой очистки – до 5 мкм и особо тонкой очистки –до 1 мкм.

По принципу действия отделители твердых частиц делятся на фильтры и сепараторы. Фильтр – это отделитель твердых частиц, в котором очистка рабочей жидкости происходит при ее прохождении через фильтрующий элемент.

В зависимости от конструкции фильтрующего элемента фильтры бывают:

•щелевые – очистка происходит при прохождении рабочей жидкости через щели фильтрующего элемента. К ним относятся фильтры грубой очистки: пластинчатые с тонкостью фильтрации от 80 до 120 мкм и про-

волочные – 40…100 мкм;

•сетчатые – очистка происходит при прохождении рабочей жидкости через ячейки сетки, полученные в результате квадратного или саржевого плетения, из металлической (чаще никелевой) проволоки. Такие фильтры, как правило, используются как фильтры нормальной очистки;

•пористые – очистка происходит при прохождении рабочей жидкости через поры фильтрующего элемента. К ним относятся бумажные, керамические и металлокерамические фильтры. Такие фильтры обеспечивают тонкую и особо тонкую степень фильтрации.

Гидромашины, их общая классификация и основные параметры

---

Основными элементами практически всех гидросистем являются гидромашины.

Гидромашина – это устройство, создающее или использующее поток жидкой среды.

Посредством этого устройства происходит преобразование подводимой механической энергии в энергию потока жидкости или наоборот.

К гидромашинам относятся насосы и гидродвигатели.

Насосом называется гидромашина, преобразующая механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости.

Основными параметрами, характеризующими работу насоса, привод которого осуществляется от источника механической энергии вращательного движения, являются:

•напор насоса или давление, создаваемое насосом;

•подача насоса;

•частота вращения или угловая скорость вала насоса;

•мощность насоса (полезная и потребляемая);

•коэффициент полезного действия (КПД) насоса. Рассмотрим подробнее эти параметры.

Напор насоса Hн [м] – это приращение полной удельной механиче-

ской энергии жидкости в насосе, т. е.

		= (z			)+	p	2	− p		α V 2	−α V 2
H	н		2	− z				1	+	2 2	1 1	,	(1.5)
				1			ρg			2g

---

где индекс 1 характеризует параметр потока на входе в насос (в области всасывания), а индекс 2 – параметр на выходе насоса.

Для существующих конструкций насосов разность высот (z2 – z1) расположения центров тяжести входного и выходного проходных сечений ничтожно мала и ею в расчетах пренебрегают.

Разность скоростных напоров (третье слагаемое в формуле (1.5)) может иметь существенное значение только в низконапорных насосах при условии, что в их конструкции площади входного и выходного проходных сечений отличаются по величине.

Для подавляющего большинства насосов основной величиной, определяющей значение напора насоса, является разность пьезометрических высот (второе слагаемое в формуле (1.5)). Очень часто разность давлений на выходе и входе насоса называют давлением, создаваемым насосом, или просто давлением насоса pн [МПа], величину которого, с учетом вышесказанного, можно принять равной

pн = p2 − p1 = ρgHн .

(1.6)

Следует обратить внимание на то, что в паспорте насоса приводятся либо напор насоса Hн, либо давление, создаваемое насосом pн.

Подача насоса Qн [м3/с] – объем жидкости, подаваемый насосом в напорный трубопровод в единицу времени.

Частота вращения вала насоса n [об/с], или [c-1] – в паспорте, как правило, оговаривается номинальное, максимальное и минимальное значение этого параметра.

Угловая скорость ω [рад/с] – в некоторых паспортах насосов угловая скорость приводится вместо частоты вращения вала насоса. Эти два параметра связаны между собой соотношением:

ω = 2πn.

Мощность насоса N [кВт] – это мощность, потребляемая насосом от привода. При известных моменте Mн [Н·м] на валу насоса и угловой скоро-

сти вращения ω этого вала мощность насоса равна
N = M нω.	(1.7)

Полезная мощность насоса Nп [кВт] – это мощность, сообщаемая насосом потоку жидкости. Полезная мощность насоса определяется по

формуле:
Nп = HнρgQн = pнQн.	(1.8)

---

Коэффициент полезного действия насоса ηн – это отношение полезной мощности, развиваемой насосом, к потребляемой:

ηн =	Nп	=	HнρgQн	.	(1.9)
	N		M нω

Гидродвигатель – это гидромашина, преобразующая энергию потока рабочей жидкости в механическую работу.

Таким образом, гидродвигатель использует энергию потока рабочей жидкости с целью выполнения некоторой полезной работы.

Выходным звеном гидродвигателя называется его элемент, непосредственно совершающий полезную работу.

В зависимости от характера движения выходного звена различают гидродвигатели вращательного, поворотного и возвратно-поступатель-

ного движения.

Основными параметрами, характеризующими работу гидродвигателя, выходное звено которого совершает вращательное (гидромотор) или поворотное движение, являются:

•напор, потребляемый гидродвигателем, или перепад давления на гидродвигателе;

•расход, потребляемый гидродвигателем;

•частота вращения или угловая скорость вала гидродвигателя;

•момент, реализуемый на валу гидродвигателя;

•мощность гидродвигателя (полезная и потребляемая);

•коэффициент полезного действия (КПД) гидродвигателя. Рассмотрим эти величины подробнее.

Напор, потребляемый гидродвигателем Hгд [м] – это полная удельная механическая энергия, отбираемая гидродвигателем у потока рабочей жидкости, то есть

		= (z			)+	p	− p	2		α V 2	−α V 2
H	гд		− z	2		1			+	1 1	2 2	,	(1.10)
		1					ρg				2g

---

где индекс 1 характеризует параметр потока на входе в гидродвигатель, а индекс 2 – параметр на выходе из гидродвигателя.

Для подавляющего большинства гидродвигателей основной величиной, определяющей значение напора Hгд, потребляемого гидродвигателем, является разность пьезометрических высот (второе слагаемое в формуле

(1.10)).

Очень часто разность давлений на входе и выходе гидродвигателя на-

зывают давлением, потребляемым гидродвигателем, или перепадом дав-

ления на гидродвигателе ∆pгд, величину которого можно рассчитать по

формуле:
∆pгд = p1 − p2 = ρgHгд .	(1.11)

Иногда, при гидравлическом расчете трубопровода, содержащего гидродвигатель, величина перепада давления ∆pгд на гидродвигателе называ-

ется также потерей давления в гидродвигателе.

Расход, потребляемый гидродвигателем Qгд [м3/с] – объем жидко-

сти, потребляемый гидродвигателем из напорного трубопровода в единицу времени.

Частота вращения выходного вала гидродвигателя n [об/с], или

[с-1] – в паспорте, как правило, оговаривается номинальное, максимальное и минимальное значение этого параметра.

Момент, реализуемый на выходном валу гидродвигателя Mгд [Н·м]

– в паспорте оговаривается номинальное значение момента, которое при выборе гидродвигателя должно соответствовать максимальному расчетному моменту сопротивления вращению его вала от внешней нагрузки, подключенной к выходному валу гидродвигателя.

Мощность гидродвигателя N [кВт] – это мощность, потребляемая гидродвигателем у потока рабочей жидкости, проходящего через него. Мощность гидродвигателя определяется по формуле:

N = H гдρgQгд = ∆pгдQгд .

(1.12)

Полезная мощность гидродвигателя Nп [кВт] – это мощность, развиваемая на валу гидродвигателя. При известных моменте Mгд сопротивления вращению вала гидродвигателя и угловой скорости вращения ω = 2π

---