Розробка інформаційно-вимірювальної системи для перевірки гідромоторів (стр. 2 из 8)
(1.13)для силового гідроциліндра
(1.14)Ще один параметр гідромашин — частота обертання робочого колеса n, с-1, або кількість подвійних ходів штока за секунду, яку позначають також n.
Для об'ємних гідромашин важливим параметром є робочий об'єм V0 — різниця найбільшого і найменшого об'ємів робочих камер, через які рідина протікає за один оберт або один подвійний хід робочого органа.[1]
1.3 Енергетичні характеристики гідромашин
У реальних гідромашинах мають місце об'ємні втрати, внаслідок чого фактична кількість рідини, що проходить через робочі камери за одиницю часу, буде менша за геометричну подачу. Під об'ємними втратами розуміють втрати енергії внаслідок витоку рідини через зазори між деталями гідромашин, що переміщуються одна відносно одної, та втрати на лінії всмоктування. Сума подачі та об'ємних втрат
називається ідеальною (теоретичною) подачею об'ємної гідромашини і визначається за формулою
QT=
(1.15)де n - частота обертання приводного вала.
Фактична подача Qн насоса завжди менша від теоретичної на величину об'ємних втрат Qвт:
(1.16)де QВ — витік рідини по зазорах у робочих камерах і розподільному механізмі; QВС - втрати на всмоктуванні.
Об'ємні втрати на всмоктуванні QВС обумовлені стисливістю рідини, присутністю бульбашок нерозчиненого повітря, дією на рідину відцентрових сил, а також недостатнім заповненням робочих камер у зоні всмоктування внаслідок гідравлічного опору трубопроводів та каналів розподільних вузлів.
Витік рідини через зазори відбувається під дією перепаду тисків із зони високого в зону низького тиску. Оскільки зазори в робочих елементах гідромашин при змінюванні частоти обертання практично не змінюються, а швидкість течії рідини в зазорах значно більша за швидкість відносного переміщення елементів пар, які утворюють ці зазори, витік практично не залежить від частоти обертання.
Досвід експлуатації гідромашин показує, що витік через зазори практично змінюється прямо пропорційно перепаду тисків, як при ламінарному режимі течії рідини,
(1.17)де Δp —перепад тисків на щілині; с — коефіцієнт пропорційності, що враховує форму і параметри щілини; μд — динамічна в'язкість рідини.
Об'ємним ККД насоса ηо.н називають відношення корисної потужності Nк насоса до суми корисної потужності Nк та потужності Nвт, втраченої через витік рідини:
(1.18)Коефіцієнт подачі Кп насоса — це відношення подачі Qн до його теоретичної подачі Qт:
Кп=Qн/Qт (1.19)
Враховуючи, що тиск нагнітання об'ємних насосів значно більший за тиск усмоктування, витік Qв рідини визначають за формулою (1.17), а втрати на всмоктуванні при відсутності кавітаційного режиму незначні, тому можна вважати, що потужність Nвт прямо пропорційна перепаду тисків Δp і об'ємний ККД. можна визначити за формулою (1.19), підставляючи вирази (1.15) ... (1.17),
(1.20)Витік рідини прямо пропорційний перепаду тисків, тому при сталій частоті обертання приводного вала і безкавітаційному режимі роботи насоса залежність об'ємного ККД від перепаду тисків лінійна (рис. 1.1, а). При зростанні перепаду тисків і зменшенні параметра регулювання е об'ємний ККД насоса знижується. Витік Qв рідини в насосі відбувається з порожнини нагнітання з тиском рн у порожнину всмоктування з тиском рвс, тобто спрямований проти основного потоку рідини, створюваного насосом.
Оскільки теоретична подача насоса прямо пропорційна частоті обертання його вала, а витік Qв рідини залежить від перепаду тисків і практично не залежить від частоти обертання, то при змінюванні частоти обертання від
втрати на всмоктуванні незначні і об'ємний ККД 
збільшується (рис. 1.1, б). Подальше збільшення частоти обертання викликає зростання втрат на всмоктуванні. Об'ємний ККД при 
змінюється мало, а потім при 
> 
зменшується, тому що в лінії всмоктування виникає кавітація - розрив потоку рідини, що супроводжується пульсацією тиску на виході і підвищеним шумом. Кавітація може призвести до руйнування поверхонь деталей, біля яких мають місце кавітаційні явища. Таким чином, максимальна частота обертання насоса визначається, крім міцності деталей, також надійністю заповнення робочих камер насоса. Змістити кавітаційну точку праворуч можна створенням підпору в порожнині всмоктування або надлишкового тиску на поверхні рідини в гідробаці, чи застосуванням спеціального підживлюючого насосаНасоси, подача яких залежить від частоти обертання (рис. 1.1, б) або параметра регулювання (рис.1.1, в), мають зону нечутливості
, пов'язану з наявністю витоку рідини в насосі. Фактична подача насоса в цій зоні, а отже і його об'ємний ККД, дорівнює нулю, тому що вся подача насоса витрачається на компенсацію витоку, тобто Qт 
Qв. При зростанні перепаду тисків Δp насоса збільшуються витік рідини і зона нечутливості. Значення 
або 
можна знайти з виразу (1.20), якщо підставити в нього ηо.н = 0.Мінімальна частота обертання вала насоса визначається герметичністю його робочих камер (витоком рідини).
Об'ємний ККД у значній мірі залежить від зазорів у робочих елементах насоса. Насос більшого розміру серед насосів однієї конструктивної схеми матиме більші зазори і подачу, але в зв'язку з тім, що зазори збільшуються не прямо пропорційно теоретичній подачі, він матиме вищий ККД.
Кількість рідини, що проходить через гідромотор, так само як і через насос, за одиницю часу визначається за формулою (1.15). У гідромоторі втрати всмоктування Qвс відсутні, тому що рідина до робочих камер подається під високим тиском pн , а витік рідини через зазори спрямовується з напірної порожнини з тиском pн до зливної лінії з тиском , тобто співпадає з напрямом основного потоку рідини.
рис 1.1 Залежність обємного ККД насоса від перепаду тисків (а), частотиобертання (б), параметра регулювання(в)
Тому фактична витрата рідини в гідромоторі більша за теоретичну і визначається за формулою
(1.21)Об'ємним ККД гідромотора називають відношення його теоретичної подачі Qт до фактичної Qм:
(1.22)При збільшенні перепаду тисків на гідромоторі до максимально допустимого для підтримання заданої частоти обертання треба збільшити подачу Qм рідини в гідромотор для компенсації збільшеного в зв'язку з цим витоку рідини. Максимально допустимий перепад тисків визначається міцністю деталей, насамперед роботоспроможністю підшипників. При Qм
Qв вся подача витрачається на компенсацію витоку, а частота обертання вала гідромотора дорівнює нулю. В регульованому гідромоторі зменшення параметра 
регулювання може призвести до необмеженого зростання частоти обертання вала гідромотора і до зниження крутного моменту на його валу. Тому діапазон зміни параметра регулювання гідромоторів вибирається в межах 
, де звичайно 
. Втрати енергії на подолання сил тертя механічних частин і рідини в кінематичних парах гідромашин називають механічними. Причинами механічних втрат, що виникають при подоланні опору рухові деталей та вузлів гідромашин, можуть бути: а) обертання блока циліндрів у корпусі, заповненому рідиною; б) відносне ковзання деталей в опорах валів, ущільненнях, шарнірних з'єднаннях, у парі поршень — циліндр; в) відносне кочення деталей, наприклад, у зубчастих парах, шарикопідшипниках. Найбільші механічні втрати мають місце в опорах, розподільних механізмах, підшипниках, циліндро-поршнєвих парах.Крутний момент Мн прикладений до вала насоса для перетворення механічної енергії на енергію потоку рідини, більший за теоретичний момент Мт, що створюється перепадом тисків Δp у порожнинах насоса. Оскільки гідромотор споживає гідравлічну енергію, перетворюючи її на механічну, то Мт > Мм, де Мм -крутний момент на валу гідромотора. Враховуючи це, механічні втрати ΔМ насоса та гідромотора можна подати у вигляді