6.7. Простейшие гидравлические машины. Каков принцип действия гидравлической машины

Устройство гидравлического пресса: принцип работы, схема

Современные механизмы, машины и станки, не смотря на кажущееся сложное устройство, представляют собой совокупность так называемых простых машин – рычагов, винтов, воротов и тому подобного. Принцип работы даже очень сложных приборов основывается на основополагающих законах природы, которые изучает наука физика. Рассмотрим в качестве примера устройство и принцип работы гидравлического пресса.

Гидравлический домкрат

Что такое гидравлический пресс

Гидравлический пресс – машина, создающая усилие, значительно превосходящее изначально приложенное. Название «пресс» довольно условно: такие устройства часто действительно используют для сжатия или прессования. Например, для получения растительного масла семена масличных культур сильно спрессовывают, выдавливая масло. В промышленности гидравлические прессы применяются для изготовления изделий методом штамповки.

Но принцип устройства гидравлического пресса можно использовать и в других сферах. Самый простой пример: гидравлический домкрат – механизм, позволяющий приложением относительно небольшого усилия человеческих рук поднимать грузы, масса которых заведомо превышает возможности человека. На этом же принципе – использовании гидравлической энергии, построено действие самых разных механизмов:

• гидравлического тормоза;
• гидравлического амортизатора;
• гидравлического привода;
• гидравлического насоса.

Популярность механизмов такого рода в самых разных областях техники связана с тем, что огромная энергия может передаваться с помощью довольно простого устройства, состоящего из тонких и гибких шлангов. Промышленные многотонные прессы, стрелы кранов и экскаваторов – все эти незаменимые в современном мире машины эффективно работают именно благодаря гидравлике. Помимо промышленных устройств гигантской мощности, есть множество ручных механизмов, например, домкратов, струбцин и небольших прессов.

Как работает гидравлический пресс

Чтобы понять, как работает этот механизм, нужно вспомнить, что такое сообщающиеся сосуды. Этим термином в физике называют сосуды, соединенные между собой и заполненные однородной жидкостью. Закон о сообщающихся сосудах говорит, что находящаяся в покое однородная жидкость в сообщающихся сосудах находится на одном уровне.

Если мы нарушаем состояние покоя жидкости в одном из сосудов, например, доливая жидкость, или оказывая давление на ее поверхность, чтобы привести систему в равновесное состояние, к которому стремится любая система, в остальных сообщающихся с данным, сосудах повысится уровень жидкости. Происходит это на основании другого физического закона, названного по имени ученого, сформулировавшего его – закона Паскаля. Закон Паскаля заключается в следующем: давление в жидкости или газе распространяется во все точки одинаково.

На чем же основан принцип работы любого гидравлического механизма? Почему человек может с легкостью поднять автомобиль, весящий больше тонны, чтобы поменять колесо?

Математически закон Паскаля имеет такой вид:

Давление P зависит прямо пропорционально от приложенной силы F. Это понятно – чем сильнее давить, тем больше давление. И обратно пропорционально от площади прилагаемой силы.

Любая гидравлическая машина представляет собой сообщающиеся сосуды с поршнями. Принципиальная схема и устройство гидравлического пресса показаны на фото.

Представьте, что мы надавили на поршень в большем сосуде. По закону Паскаля в жидкости сосуда начало распространятся давление, а по закону о сообщающихся сосудах, чтобы скомпенсировать это давление, в малом сосуде поршень поднялся. Причем, если в большом сосуде поршень сдвинулся на одно расстояние, то в малом сосуде это расстояние будет в несколько раз больше.

Проводя опыт, или математический расчет, несложно заметить закономерность: расстояние, на которые сдвигаются поршни в сосудах разного диаметра, зависят от соотношения меньшей площади поршня к большой. Тоже произойдет, если наоборот, силу прикладывать к меньшему поршню.

По закону Паскаля, если давление, полученное действием силы, приложенной к единице площади поршня малого цилиндра, во всех направлениях распространяется одинаково, то на большой поршень будет оказываться тоже давление, только увеличенное на столько, насколько площадь второго поршня больше площади меньшего.

В этом и заключается физика и устройство гидравлического пресса: выигрыш в силе зависит от соотношения площадей поршней. Кстати, в гидравлическом амортизаторе используется обратное соотношение: большое усилие гасится гидравликой амортизатора.

На видео представлена работа модели гидравлического пресса, которая наглядно иллюстрирует, каково действие этого механизма.

Устройство и работа гидравлического пресса подчиняется золотому правилу механики: выигрывая в силе, проигрываем в расстоянии.

От теории к практике

Блез Паскаль, теоретически продумав принцип работы гидравлического пресса, назвал его «машиной для увеличения сил». Но с момента теоретических изысканий до практического воплощения прошло более ста лет. Причиной такого запаздывания была не бесполезность изобретения – выгоды машины для увеличения силы очевидны. Конструкторами предпринимались многочисленные попытки соорудить это механизм. Проблема была в сложности создания уплотнительной прокладки, которая позволяла бы плотно прилегать поршню к стенкам сосуда и в тоже время, давать возможность ему легко скользить, сводя к минимуму издержки на трение – резины ведь тогда еще не было.

Проблема решилась только в 1795 году, когда английским изобретателем Джозефом Брамой был запатентован механизм, получивший название «пресс Брама». Позднее это устройство стали называть гидравлическим прессом. Схема действия прибора, теоретически изложенная Паскалем и воплощенная в прессе Брамы, нисколько не изменилась за прошедшие столетья.

metall.trubygid.ru

Урок «Гидравлические машины»

Работа с презентацией. Объяснение нового материала. Слайд 2- слайд 8

Выполнение эксперимента «Гидравлические машины».

А сейчас рассмотрим устройство и принцип действия гидравлической машины.

Гидравлическая (от греческого гидравликос- водяной) машина состоит из двух цилиндров разного диаметра, внутри которого могут перемещаться поршни. Пространство заполнено минеральным маслом.

Так как два цилиндра – сообщающиеся сосуды, то при отсутствии нагрузки на поршни, жидкость устанавливается в цилиндрах на одном уровне.

Если на один из поршней положить груз, то жидкость начнет перемещаться, пока снова не установится равновесие.

На слайде мы видим, что заяц, сидящий на одном поршне гидравлической машины уравновешивает двух зайцев, сидящих на другом поршне. Почему? Давайте ответим на этот вопрос. Нарисуем схему гидравлической машины. (Учащиеся рисуют схему в тетради).

F1  и F2 – силы, действующие на поршни, S1 и S2 – площади поршней.

На основе закона Паскаля, что мы можем сказать о давлении р1 и р2?

Эти давления равны.

Чему равно давление под малым поршнем?

p1=;

Чему равно давление под большим поршнем?

р2=;

Следовательно,  = , откуда, при помощи математических преобразований, получаем, что =  .

Вывод: сила F2 во столько раз больше силы F1, во сколько раз площадь большего поршня больше площади малого. (Все что на слайде учащиеся записывают в тетрадь).

Например, если площадь большого поршня 500 см2, а малого 5 см2 и на малый поршень действует сила 100 Н, то на больший поршень будет действовать сила, в 100 раз большая, т. е. 10 000 Н.

Таким образом, с помощью гидравлической машины можно малой силой уравновесить большую силу.

Поэтому один заяц уравновешивает двух зайцев.

Отношение  =  показывает выигрыш в силе. Например, в приведенном примере выигрыш в силе равен 100.

Итак, мы можем ответить на вопрос: «Почему водитель легко меняет колесо?»

Ответ. Получается выигрыш в силе.

Гидравлическую машину, служащую для прессования (сдавливания), называют гидравлическим прессом.

Видеоролик: «Гидравлический пресс».

Прессуемое тело кладут на платформу, соединенную с большим поршнем. При помощи малого поршня создается большое давление на жидкость. Это давление без изменения передается в каждую точку жидкости, заполняющей цилиндры. Поэтому такое же давление действует и на больший поршень. Но так как его площадь больше, то и сила, действующая на него будет больше силы, действующей на малый поршень. Под действием этой силы больший поршень будет подниматься. При подъеме этого поршня тело упирается в неподвижную верхнюю платформу и сжимается. Манометр, при помощи которого измеряют давление жидкости, -предохранительный клапан, автоматически открывающийся, когда давление превышает допустимое значение.

Из малого цилиндра в большой жидкость перекачивается повторными движениями малого поршня.

Гидравлические прессы применяются там, где требуется большая сила. Например, для выжимания масла из семян на маслобойных заводах, для прессования фанеры, картона, сена. На металлургических заводах гидравлические прессы используют при изготовлении стальных валов машин, железнодорожных колес и многих других изделий. Современные гидравлические прессы могут развивать силу в сотни миллионов ньютон.

Миллионы автомобилей оборудованы гидравлическими тормозами. Десятки и сотни тысяч экскаваторов, бульдозеров, кранов, погрузчиков, подъемников оборудованы гидравлическим приводом.

В огромных количествах используются гидравлические домкраты и гидропрессы в самых различных целях – от напрессовки на вагонные колесные пары бандажей до подъема ферм разводных мостов для пропуска судов на реках.

Задание для группам

Решение задач

№1. Два сообщающихся сосудов с различными поперечными сечениями наполнены водой. Площадь поперечного сечения узкого сосуда в 100раз меньше чем у широкого, на узкий поршень поставили гирю массой 1кг. Какой груз нужно поставить на широкий поршень, чтобы система находилась в равновесии?

Задача №2. По рисунку определите выигрыш в силе которая дает гидравлическая машина?

Задача №3. По рисунку определите вес шарика?

Задача №4: Малый поршень гидравлического домкрата под действием силы 500Н опустился на 15 см. При этом больший поршень поднялся на 1 см. Кая сила будет действовать на больший поршень?

xn--j1ahfl.xn--p1ai

Назначение гидравлической машины?

1. Для преобразования механической энергии в энергию перемещаемой жидкости и для преобразования гидравлической энергии потока в механическую энергию.

2. Для преобразования механической энергии в энергию перемещаемой жидкости или для преобразования гидравлической энергии потока в механическую энергию.

3. Для привода исполнительного механизма.

4. Для привода и регулирования скорости исполнительного механизма.

2. Объемная ГМ (гидромашина)?

1. Взаимодействие ее рабочего органа с РЖ происходит в герметичной рабочей камере, попеременносообщенной с входом и выходом ГМ,при этом входная область всегда отсоединена от выходной.

2. Взаимодействие ее рабочего органа с РЖ происходитв негерметичной рабочей камере, попеременносообщенной с входом и выходом ГМ,при этом входная область всегда отсоединена от выходной.

3. Взаимодействие ее рабочего органа с РЖ происходит в герметичной рабочей камере, постоянносообщенной с входом и выходом ГМ,при этом входная область всегда отсоединена от выходной.

4. Взаимодействие ее рабочего органа с РЖ происходит в герметичной рабочей камере, попеременносообщенной с входом и выходом ГМ,при этом входная область всегда соединена с выходной.

Роторные насосы?

1. Это насосы возвратно-поступательного движения, содержащие статор, ротор и замыкатели, герметично соприкасающиеся со статором и ротором и разделяющие приемную камеру от нагнетающей.

2. Это насосы вращательного движения, содержащие статор, ротор и замыкатели, негерметично соприкасающиеся со статором и ротором и разделяющие приемную камеру от нагнетающей.

3. Это насосы возвратно-поступательного движения, содержащие статор, ротор и замыкатели, негерметично соприкасающиеся со статором и ротором и неразделяющие приемную камеру от нагнетающей.

4. Это насосы вращательного движения, содержащие статор, ротор и замыкатели, герметично соприкасающиеся со статором и ротором и разделяющие приемную камеру от нагнетающей.

Назначение гидравлической передачи?

Назначение гидравлического привода?

1. На входе преобразует механическую энергию в гидравлическую, которая передается жидкостью, затем на выходе снова переходит в механическую, приводящую в действие исполнительные механизмы.

2. На выходе преобразует механическую энергию в гидравлическую, которая передается жидкостью, затем на входе переходит в механическую, приводящую в действие исполнительные механизмы.

3. На входе преобразует механическую энергию в энергию потока жидкости, затем на выходе снова переходит в механическую, приводящую в действие исполнительные механизмы, с одновременным выполнением функции регулирования и реверсирования скорости выходного звена, а также преобразовывает один вид движения в другой.

4. Преобразует механическую энергию в кинетическую на выходе системы с одновременным выполнением функции регулирования скорости выходного звена, а также преобразовывает один вид движения в другой.

Рабочий объем гидромашины? 7. Теоретическая

Подача насоса? 8. Мощность потока жидкости?

1. V´S. 2. h´S. 3. F´V. 4. P´Q

Где V – скорость, S – площадь, h – ход поршня, F – сила, Q – расход жидкости.

Чему по закону Паскаля равно давление в сообщающихся цилиндрах?

Где F и S – силы и площади цилиндров.

1. Будет одинаковым и определяется P = F1 / S1 = F2 / S2.

2. Будет разным и определяется P1 = F1 / S1 > Р2 = F2 / S2.

3. Будет разным и определяется P1 = F1 / S1 < Р2 = F2 / S2.

4. Будет одинаковым и определяется P = F1 ´ S1 = F2 ´ S2.

Принцип действия объемных гидромашин?

1. Основан на попеременном заполнении и опорожнении ограниченных пространств (рабочих камер), периодически сообщающихся с местами входа и выхода РЖ.

2. Основан на одновременном заполнении и опорожнении ограниченного пространства рабочей камеры РЖ.

3. Основан на одновременном сжатии РЖ в ограниченном пространстве.

4. Основан на кинематическом воздействии на РЖ в ограниченном пространстве.

Закон Паскаля?

1. Давление, приложенное к телу, передается всем точкам этого тела и по всем направлениям одинаково.

2. Сила, приложенная к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково.

3. Сила, приложенная к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям неодинаково.

4. Давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково.

Единица измерения давления в системе СИ?

1. Ньютон. 2. Техническая атмосфера. 3. Паскаль. 4. Бар.

Чему равен 1 МПа?

1. 1,0 Н/м2. 2. 106 Н/м2. 3. 103Н/м2. 4. 0,1 Н/м2 .

Гидронасос? 15. Гидродвигатель?

1. Преобразователь энергии потока жидкости.

2. Потребитель энергии потока жидкости.

3. Генератор энергии потока жидкости.

4. Накопитель энергии потока жидкости.

К какому классу ГМ относятся шестеренные насосы?

1. Роторно-вращательные. 2. Роторно-поступательные.

3. Роторно-пластинчатые. 4. Винтовые.

Типы шестеренных насосов?

1. С внешним или внутренним зацеплением.

2. С внешним и внутренним зацеплением.

3. С коррегированным или некоррегированным зацеплением.

4. С коррегированным инекоррегированным зацеплением.

Какое максимальное давление могут создать

Шестеренные насосы?

1. До 10 бар. 2. До 15-20 бар.

3. До 10 МПа. 4. До 15-20 МПа.

Максимальная частота вращения шестеренных насосов?

1. До 2000 об/мин. 2. До 3000 об/мин.

3. До 4000 об/мин. 4.До 1000 об/мин.

Обратимость шестеренных насосов?

1. Способность работать с РЖиз сливной магистрали –

«обратки».

2. Способность изменять направление вращения ведущего вала.

3. Способность изменять направление вращения ведомого вала.

4. Способность работать как в режиме насоса, так и в режиме мотора.

Запертый (защемленный) объем шестеренных насосов?

1. Объем РЖ в камерах между корпусом и подшипниками скольжения.

2. Объем РЖ между впадинами зубьев.

3. Объем РЖ в камерах между корпусом и боковым диском.

4. Объем РЖ между двумя парами зубьев в зацеплении.

Неравномерность подачи шестеренных насосов?

1. Значительно превышает неравномерность подачи других объемных машин. Снижение неравномерности требуетуменьшения числа зубьев z.

2. Незначительна.

3. Значительно превышает неравномерность подачи других объемных машин. Снижение неравномерности требует увеличениячисла зубьев z.

4.Значительно превышает неравномерность подачи других объемных машин и не зависит от числа зубьев z.

Разгрузочные канавки шестеренных насосов?

1. Выполнены на одном из торцов боковых дисков и соединяют запертый объем с полостью Р2.

2. Выполнены на одном из торцов боковых дисков и соединяют запертый объем с полостями Р2 и Р1.

3. Выполнены на одном из торцов боковых дисков и соединяют запертый ведомый объем с полостями Р2 и Р1.

4. Выполнены на одном из торцов боковых дисков и соединяют запертый объем с полостью Р1.

Как уменьшают утечки шестеренных насосов по торцам?

1. Механическим поджимом боковых дисков.

2. Гидравлическим поджимом боковых дисков от полости Р2.

3. Манжетным уплотнением.

4. Гидравлическим поджимом боковых дисков от полости Р1.

Основные детали шестеренных насосов?

1. Корпус, ведущий вал, шестерни, боковые диски (втулки), подшипники, уплотнение.

2. Корпус, ведущий вал, шестерни, окружные диски (втулки), подшипники, уплотнение.

3. Корпус, ведомый вал, шестерни, окружные диски (втулки), подшипники, уплотнение.

4. Корпус, ведомый вал, шестерни, боковые диски (втулки), подшипники, уплотнение.

Как переносится жидкость в шестеренных насосах?

1. Из полости Р1 в полость Р2 по запертому объему.

2. Из полости Р2 в полость Р1 во впадинах между зубьями.

3. Из полости Р1 в полость Р2 во впадинах между зубьями.

4. Из полости Р2 в полость Р1 по запертому объему.

Как увеличить равномерность работы шестеренных насосов?

1. Увеличением числа зубьев шестерен.

2. Уменьшением числа зубьев шестерен.

3. Увеличением модуля зубьев шестерен.

4. Уменьшением модуля зубьев шестерен.

Роторы шестеренных насосов?

1. Шестерни и боковые диски.

2. Валы, шестерни и боковые диски.

3. Валы и боковые диски. 4. Валы и шестерни.

lektsia.com

Гидравлический пресс в физике

Определение гидравлического пресса

Принцип действия гидравлического пресса

Принцип действия гидравлического пресса основан на законе Паскаля. Если подействовать на малый поршень с силой , то под малым поршнем возникнет давление:

Согласно закону Паскаля это давление будет передаваться без изменения по всем направлениям в любую точку жидкости, включая точки под большим поршнем. Поэтому давление под большим поршнем:

Приравняв правые части, получим:

Из последнего соотношения видно, что сила, с которой жидкость действует на большой поршень больше силы воздействия на малый поршень во столько раз, во сколько площадь большого поршня превышает площадь малого. Таким образом гидравлический пресс дает выигрыш в силе.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

6.7. Простейшие гидравлические машины

Жидкости практически несжимаемы и равномерно передают давление по всему объему. Это свойство широко используется в различных отраслях техники (гидроприводы, гидроавтоматика, гидравлические тормоза, усилители и т.д.).

Принцип их работы основан на следующем: пусть имеются два соединенные между собой цилиндра разного диаметра ( рис. 23).

Это давление равномерно передается во все точки пространства, заполненного жидкостью. Тогда на поршень большего цилиндра будет действовать сила

.

Таким образом, чем больше разняться между собой площади поперечного сечения цилиндров, тем большую силу мы будем получать в таких гидравлических устройствах.

6.8. Закон Архимеда

Определим силу давления жидкости на погруженное тело А объемом W

Следовательно, сила Р равна силе тяжести выделенного объема жидкости, направленная в обратную сторону, то есть вертикально вверх, и приложена в центре объема, т.е. в той же точке, в которой приложена сила тяжести выделенного объема жидкости.

Точка D называется центром водоизмещения.

Закон Архимеда. Сила давления жидкости на погруженное в нее тело приложена в центре водоизмещения, направлена вертикально вверх и равна силе тяжести жидкости, вытесненной телом

.

Сила P называется архимедовой силой, W – объемным водоизмещением, а rW - водоизмещением.

6.9. Равновесие и остойчивость тел, полностью погруженных в жидкость

Если сила тяжести G тела А больше архимедовой силы P, то равнодействующая этих сил (P и G) направлена вниз и заставляет тело опускаться на дно. Таким образом, если P<G тело тонет.

Если сила тяжести G тела меньше архимедовой силы P, то равнодействующая этих сил (P и G) направлена вертикально вверх и заставляет тело подняться на поверхность. При выходе части тела из жидкости сила давления на оставшуюся погруженную часть тела соответственно уменьшается, благодаря чему уменьшается и величина направленной вверх равнодействующей, заставляющей тело всплывать, в результате при некотором частичном погружении тела устанавливается равновесие и тело оказывается плавающим на поверхности жидкости. Таким образом при P>G тело всплывает на поверхность жидкости.

Для того, чтобы тело не опускалось на дно и не всплывало, необходимо, чтобы P=G.

Остойчивостью плавающего тела называется его способность возвращаться в первоначальное положение равновесия после прекращения действия силы, вызвавшей крен.

Возможны три случая( рис. 25 ).

а б в

Рис. 25

1) центр тяжести С лежит ниже центра водоизмещения D,

2) центр тяжести С находится выше центра водоизмещения D,

3) центр тяжести С совпадает с центром водоизмещения D.

В первом случае равновесие остойчивое, так как при крене возникает пара сил, стремящаяся вернуть тело в первоначальное положение.

Во втором случае равновесие неустойчивое, в третьем – безразличное.

studfiles.net

Гидравлические машины. Основные определения и классификация.

Гидравлические машины

Классификация гидравлических машин

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;
• гидравлические двигатели.

***

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.

Насосы (как и гидродвигатели) применяют в гидропередачах, где основным элементом является гидравлический привод, назначение которого состоит в передаче энергии жидкости от насоса к исполнительному рабочему органу (гидромотору, гидроцилиндру и т. п.). Несколько иное назначение у насосов, применяемых для транспортировки жидкостей и газов (иногда - помещенных в жидкую или газообразную среду твердых объектов) по трубопроводам - здесь насосы служат для сообщения энергии движения транспортируемому веществу.

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.

Согласно ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» по принципу действия и по виду сообщаемой жидкости энергии насосы подразделяют на две основные группы:

• насосы динамические;
• насосы объемные.

Динамические насосы преобразуют механическую энергию приводного электродвигателя преимущественно в кинетическую энергию потока рабочей жидкости за счет увеличения ее скорости. К динамическим относят насосы, перемещающие жидкость посредством увеличивающего ее кинетическую энергию силового воздействия (лопатки и лопасти рабочего колеса, внешнее силовое поле, внешний поток, обладающий большей кинетической энергией и т. п.). Характерная особенность динамических насосов - перемещающаяся в них жидкость имеет постоянное сообщение с входным и выходным патрубками, что конструктивно отличает их от насосов второй группы - объемных.

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.

***

Объемные насосы

k-a-t.ru

Гидравлические машины

7.4. Баланс энергии в насосах

Баланс мощности в насосе наглядно можно представить в виде схемы, представленной на рис 7.7.

Рис. 7.7. Баланс мощности насоса

Мощность, которая подводится к валу насоса называется подведенной. Она равна произведению крутящего момента на валу на его угловую скорость

NП = MКРω

Мощность, которую мы получаем от насоса в виде потока жидкости под давлением называется полезной мощностью насоса (в дальнейшем просто мощностью)

NП = QHPH

Отношение мощности насоса к подведенной мощности называется общим КПД насоса

а разность NП - NH = Nпот называется потерями мощности в насосе. Потери мощности в насосе делятся на объемные, механические и гидравлические.

Потери мощности на внутренние утечки и неполное заполнение камер насоса

Nоб = (Qут + Qнеп)PH

Объемный КПД насоса определится из соотношения

Для современных насосов объемный КПД находится в пределах 0,92…0,96. Значения КПД приведены в технических характеристиках насосов.

Механические КПД характеризует потери на терние в подвижных соединениях между деталями насоса. При относительном перемещении соприкасающихся поверхностей в зоне их контакта всегда возникает сила трения, которая направлена в сторону, противоположную движению. Эта сила расходуется на деформацию поверхностного слоя, пластическое оттеснение и на преодоление межмолекулярных связей соприкасающихся поверхностей.

Мощность, затраченная на преодоление сил трения, определяется

Nтр = Mтрω,

где Мтр - момент трения в насосе;ω - угловая скорость вала насоса.

Механический КПД определяется из соотношения

Для современных насосов механический КПД также находится в пределах 0,92…0,96.

Гидравлический КПД характеризует потери на деформацию потока рабочей жидкости в напорной камере и на трение жидкости о стенки сосуда. Эти потери примерно на порядок ниже механических потерь на трение и часто в инженерных расчетах не учитываются или объединяются с механическими потерями на трение. В этом случае объединенный КПД называется гидромеханическим.

Мощность, затраченная на гидравлические потери, определится

Nг = QH ( PK - PH ),

где PК - давление в напорной камере насоса;PН - давление в напорной гидролинии на выходе из насоса.

Гидравлический КПД определяется из соотношения

Общий КПД насоса равен произведению КПД объемного, гидравлического и механического

η = ηоб + ηмех + ηг

Таким образом, баланс мощности насоса дает представление о потерях, возникающих в насосе, общем КПД и всех его составляющих.

7.5. Обозначение элементов гидро- и пневмосистем

Кроме насосов и гидромоторов существуют и другие разнообразные по конструкции и назначению гидроэлементы. Одни управляют потоком рабочей жидкости, другие служат для обеспечения безотказной работы гидросистем и т.д. Совокупность этих устройств называется гидроприводом и требует отдельного изучения. Все гидроэлементы имеют свое условное обозначение, из которых составляются гидросхемы по аналогии с электрическими схемами.

Ниже приводятся условные обозначения основных гидроэлементов.

Таблица 7.1

Условные обозначения основных гидроэлементов

На рис. 7.8 изображен составленный из условных обозначений пример гидравлической схемы привода поворота стрелы челюстного погрузчика.

Схема состоит из бака, нерегулируемого гидромотора, трехпозиционного гидрораспределителя, двух регулируемых дросселей с параллельно подключенными к ним обратными клапанами, двух гидроцилиндров, фильтра и предохранительного клапана.

Рис.7.8. Гидросхема привода поворота стрелы

Принцип работы гидропривода заключается в следующем. Из бака рабочая жидкость (масло) забирается насосом и подается к гидрораспределителю. В нейтральном положении золотника гидрораспределителя при работающем насосе на участке трубопровода между насосом и распределителем начинает увеличиваться давление, при этом срабатывает предохранительный клапан и жидкость сливается обратно в бак. При смене позиции золотника (нижняя позиция на схеме) открываются проходные сечения в гидрораспределителе, и жидкость начинает поступать в полости нагнетания гидродвигателей (поршневые полости гидроцилиндров). Из штоковой полости гидроцилиндров масло по гидролинии слива проходит через регулируемые дроссели, гидрораспределитель и, очищаясь фильтром, попадает на слив в бак.

Скорость поступательного движения штоков гидроцилиндров регулируется дросселями. Реверсирование движения штоков осуществляется путем переключения позиций гидрораспределителя. При обратном движении штоков без нагрузки их скорость не регулируется и зависит от расхода рабочей жидкости в штоковые полости. При аварийной остановке штоков (например, непреодолимое усилие) давление в системе возрастает, вызывая тем самым открытие предохранительного клапана и сброс рабочей жидкости в бак.

Проверить себя ( Тест )

Наверх страницы

gidravl.narod.ru

• 
  Передний мост мтз
• 
  Грузоподъемный кран
• 
  Микроавтобус пежо боксер
• 
  Передаточные устройства
• 
  Проверка состояния автомобиля
• 
  Устройство поршня
• 
  Электрифицированный инструмент
• 
  Пежо эксперт технические характеристики
• 
  Характеристики пежо боксер
• 
  Мтз передний мост
• 
  Технические характеристики пежо эксперт