Основные параметры машин для подачи жидкостей и газов
Поэтому классификацию применяемых гидравлических машин, исследование теоретических положений, относящихся к отдельным типам этих машин и рассмотрение рациональных методов подбора и эксплуатации гидравлических машин целесообразно произвести применительно к принципу их действия и условиям работы на отдельных станциях пищевых производств. По принципу действия основными типами гидравлических машин, применяемых в пищевой промышленности для транспортирования капельных жидкостей и жидких суспензий, являются центробежные и поршневые насосы. Центробежные машины создают давление и осуществляют транспортировку капельных жидкостей и жидких суспензий, главным образом, за счет работы центробежных сил, возникающих при вращении лопастных рабочих колес. К этому типу машин относят и осевые пропеллерные насосы, в которых перемещение жидкости происходит, главным образом, за счет действия подъемной силы, возникающей на лопастях пропеллерного колеса.
Гидравлической машиной (гидромашиной) называется машина, предназначенная для преобразования механической энергии в энергию движущейся жидкости или наоборот. В зависимости от вида преобразования энергий гидромашины делятся на насосы и гидродвигатели.
Насос – это гидромашина для создания потока рабочей жидкости путем преобразования механической энергии в энергию движущейся жидкости. Гидродвигатели служат для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена гидромашины.
По принципу действия гидромашины делятся на два класса: динамические и объемные. Преобразование энергии в динамических гидромашинах происходит при изменении количества движения жидкости. В объемных гидромашинах энергия преобразуется в результате периодического изменения объема рабочих камер, герметично отделенных друг от друга.
Динамический насос устроен так, что жидкость в нем перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса.
В объемных насосах жидкость перемещается за счет периодического изменения объема занимаемой ее камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом насоса.
Самовсасывающие насосы создают вакуум в камерах, объем которых увеличивается, в результате чего рабочая жидкость всасывается из бака, и одновременно вытесняют жидкость из камер, объем которых уменьшается; несамовсасывающие насосы выполняют лишь последнюю функцию.
Объемные гидромашины в принципе могут быть обратимы, т.е. работать как в качестве насоса, так и в качестве гидродвигателя. Однако, обратимость конкретных гидромашин связана с особенностями их конструкции.
Объемые гидродвигатели в зависимости от характера движения выходного звена подразделяются на гидромоторы (гидродвигатели вращательного движения), гидроцилиндры (гидродвигатели поступательного движения) и поворотные гидродвигатели (гидродигатели возвратно-поворотного движения).
Гидравлические машины - устройства для преобразования механической энергии в энергию потока и наоборот - для преобразования энергии движущейся жидкости в механическую энергию.
По функциональному назначению гидравлические машины подразделяют на две основные группы:
Насосы
Насосы являются одной из самых распространенных разновидностей машин, применяемых практически во всех отраслях машиностроения, строительства, промышленности и сельского хозяйства.
Их применяют в гидромеханических конструкциях многих механизмов и агрегатов, в трубопроводах разного назначения (нефтепроводы, газопроводы, транспортные трубопроводы и т. п.) , в системах водоснабжения, отопления, охлаждения, вентиляции, в котельных установках, бытовой технике и т. д.
Насос преобразует механическую энергию приводного двигателя (электрического, теплового двигателя, ручного привода и т. п.) в энергию потока рабочей жидкости, т. е. насос является источником питания гидравлического привода или гидросистемы.
- насосы динамические;
- насосы объемные.
К динамическим относятся лопастные насосы, электромагнитные (использующие магнитное поле для ускорения потока жидкости) , а также насосы, использующие силы трения и инерции (струйные, вихревые, лабиринтные, шнековые, червячные и т. п.) .
Особую группу широко распространенных динамических насосов составляют насосы лопастные, передающие энергию жидкости посредством вращающегося рабочего органа - лопастного колеса.
Передача энергии в таких насосах осуществляется при динамическом взаимодействии лопастей колеса с обтекающей их жидкостью.
К лопастным относятся насосы центробежные, осевые и диагональные.
Центробежными называют лопастные насосы с движением жидкости через рабочее колесо от центра к периферии, осевыми - лопастные насосы с движением жидкости через рабочее колесо вдоль его оси.
Примером осевого лопастного насоса может послужить водометный движитель судна, винт которого является рабочим колесом.
Объемные насосы предназначены для преобразования механической энергии приводного электродвигателя преимущественно в потенциальную энергию потока рабочей жидкости за счет увеличения ее давления.
К объемным относят насосы, принцип работы которых основан на увеличении внешнего давления на замкнутый объем жидкости со стороны ограничивающих замкнутый объем поверхностей, и периодическим вытеснением жидкости из замкнутого объема в выходной патрубок (напорную магистраль) .
Увеличение давления осуществляется за счет уменьшения замкнутого объема по пути переноса жидкости от входной (питающей) магистрали к напорной магистрали. При этом замкнутый объем попеременно сообщается то с входом (питающей магистралью) , то с выходом (напорной магистралью) насоса.
Примеры наиболее распространенных конструкций объемных насосов: поршневые, плунжерные, диафрагменные, роторные и шестеренные.
К объемным насосам также относятся некоторые специальные устройства, служащие для подъема и перемещения жидкостей:
- гидравлические тараны, работа которых основана на принципе использования давления, получающегося при гидравлическом ударе;
- эрлифты - устройства для подъема жидкостей в скважинах посредством нагнетания воздуха в скважины и создания разности объемных масс в столбе воздухонасыщенной поднимаемой жидкости и жидкости, окружающей этот воздухонасыщенный столб.
Применение насосов для хозяйственных нужд человека известно с древних времен. Первые конструкции этих машин использовали мускульный (ручной или с использованием животных) привод и предназначались для водозабора из скважин, водоемов и т. п. В настоящее время разработаны сотни разнообразных конструкций насосов, способных удовлетворить самые разнообразные потребности в машиностроении, медицине, технике, строительстве и других областях человеческой деятельности.
По создаваемому напору различают низконапорные (до 20 м) , средненапорные (20..60 м) и высоконапорные (свыше 60 м) насосы.
Кроме того, насосы классифицируют по мощности и подаче (микронасосы, мелкие, малые, средние, крупные) , по быстроходности (тихоходные, нормальные, быстроходные) , по конструктивным и некоторым другим параметрам.
Гидравлические двигатели
Гидравлический двигатель преобразует энергию потока рабочей жидкости, получаемой от насоса, в механическую энергию выходного звена (например, штока цилиндра или вала гидравлического мотора) , которые непосредственно или через механическую передачу приводят в действие рабочий орган машины.
Таким образом, двигатель является потребителем энергии жидкости в гидравлическом приводе.
Гидравлические двигатели, как правило, имеют "конструктивных близнецов" среди насосов, т. е. большая часть известных конструкций гидравлических насосов может быть использована в качестве гидродвигателя. Это означает, что практически любой насос может выполнять две функции - передавать энергию жидкости от механических устройств, или отбирать ее у движущейся жидкости, передавая механическим устройствам.
По этой причине гидродвигатели, как и гидронасосы, можно классифицировать на две основные группы - динамические (крыльчатки, турбины и т. п.) и объемные (по аналогу с объемными насосами) .
Несколько особняком стоят объемные гидравлические двигатели - гидроцилиндры , которые, впрочем, тоже можно использовать и в качестве насосов.
Основными рабочими параметрами, характеризующими гидравлические машины и режимы их работы, являются напор (или давление), подача (для насоса) или расход (для гидродвигателя), мощность (потребная и полезная), а также коэффициент полезного действия.
Размерность удельной теплоемкости dim с = L 2 T _2 0 _1 . Единица удельной теплоемкости в СИ: Дж/(кг·
Гидролинии предназначены для движения рабочей жидкости от одного гидроустройства привода к другому или
Все гидравлические устройства должны быть оснащены уплотнительными устройствами, предназначенными для
В состав обычных гидроприводов могут входить электротехнические изделия (управляющие электродвигатели,
Особо следует отметить роль рабочей жидкости в объемных гидроприводах. Рабочая жидкость в гидроприводе
является рабочей средой, т. е. носителем энергии. С помощью рабочей жидкости гидравлическая энергия от
Размерность объемного расхода dim Q - L 2 T- l . Единица объемного расхода жидкости в СИ м 3/, с; 1 м 3 /с -
объемный расход, при котором через определенное сечение за 1 с перемещается жидкость объемом 1 м 3 .
Размерность кинематической вязкости dim v = L 2 Tˉ¹. Единица кинематической вязкости в СИ - м 2 /с, в
Читайте также: