cwicz_moc H1 H2.pdf

(2126 KB) Pobierz
POLITECHNIKA WARSZAWSKA
INSTYTUT TECHNIK WYTWARZANIA
Laboratorium Eksploatacji i Bezpieczeństwa
ĆWICZENIE H1
KLASYCZNE I ENERGOOSZCZĘDNE UKŁĄDY ZASILAJĄCE
HYDRAULIKI SIŁOWEJ.
Warszawa 2012
1
KLASYCZNE I ENERGOOSZCZĘDNE UKŁĄDY ZASILAJĄCE
HYDRAULIKI SIŁOWEJ
Wiadomości ogólne
1.1. Pompy
W układach hydraulicznych źródłem energii jest zwykle pompa lub zespół kilku pomp,
napędzanych silnikiem elektrycznym lub spalinowym.
Ze względu na cechy użytkowe rozróżnia się pompy o stałej i zmiennej wydajności.
Wydajność pompy jest to ilość cieczy roboczej (zwykle oleju) dostarczanej przez pompę w
jednostce czasu.
Podział pomp z uwagi na cechy konstrukcyjne przedstawiony jest na rys. 1.1
Podstawowymi parametrami, charakteryzującymi pompę są: wydajność, prędkość
obrotowa (lub zakres prędkości obrotowych), ciśnienie nominalne, ciśnienie dopuszczalne
oraz sprawność.
Rys.1.1. Klasyfikacja najczęściej stosowanych pomp w układach hydraulicznych
Teoretyczna wydajność pompy Q
t
nie zależy od ciśnienia tłoczenia, a wynika wyłącznie z
geometrii elementów pompy i prędkości obrotowej n. Jest opisana wzorem
Q
t
�½
q
t
n
przy czym q
t
– różnica objętości komór przenoszących olej w czasie jednego obrotu wirnika
ze strony ssawnej na tłoczną.
W praktyce, wskutek nieuniknionych przecieków oraz ewentualnie niecałkowitego
zapełnienia cieczą komór roboczych w czasie ssania, rzeczywista wydajność pompy Q jest
mniejsza niż teoretyczna i maleje ze wzrostem ciśnienia ze względu na wzrost przecieków.
Zmniejszenie wydajności rzeczywistej w stosunku do teoretycznej określa współczynnik
sprawności objętościowej η
υ
Q
�½
Q
t
Ciśnienie nominalne pompy p
n
jest ciśnieniem, przy którym praca długotrwała zapewnia
zachowanie jej parametrów, w tym trwałości, podawanych przez producenta. Należy
pamiętać, że ciśnienie tłoczenia zależy od układu, do którego pompa dostarcza olej.
2
Rys.1.2. Przykłady budowy pomp hydrostatycznych
Pompę można krótkotrwale przeciążyć, tzn. można jej użyć do pracy przy ciśnieniu
wyższym niż nominalne, jednakże najwyżej do stanu określonego przez producenta – p
dop
(przekroczenie tej wartości może spowodować uszkodzenie pompy). Moc oddawana przez
pompę, równa mocy strumienia hydraulicznego, równa jest iloczynowi jej wydajności i
ciśnienia tłoczenia. Natomiast moc pobierana przez pompę jest większa niż moc oddawana,
ze względu na nieuniknione straty.
a)
b)
3
c)
Rys.1.3. Zasada działania pompy :a) zębatej, b) łopatkowej, c) tłoczkowej
Źródłem strat, obok wymienionych już strat objętościowych (η
υ
), są opory przepływu oleju
wewnątrz pompy, określane współczynnikiem sprawności hydraulicznej η
h
oraz opory
mechaniczne, spowodowane tarciem i określane sprawnością mechaniczną η
m
. Ogólna
sprawność pompy wynosi zatem
�½
h
m
a moc pobierana przez pompę
Q
p
N
�½
gdzie:
p
- różnica ciśnień między stroną tłoczoną i ssawną pompy
m
3
Q
�½  
,
p
�½
Pa
,
N
�½
W
s
Współczynniki sprawności, wydajność rzeczywista oraz moc pobierana są uzależnione od
ciśnienia roboczego pompy. Krzywe, określające te zależności nazywane są charakterystyką
pompy (rys.1.4) Na przebieg charakterystyk, a w szczególności na sprawność objętościową, a
co za tym idzie na rzeczywistą wydajność, znaczny wpływ ma lepkość oleju w warunkach
pracy. Im większa jest lepkość oleju, tym mniejsze są przecieki przez nieszczelności,
natomiast pogarszają się przy tym warunki zasysania oleju i może wystąpić zjawisko
kawitacji. Przez kawitację jest rozumiane zjawisko powstawania w przepływającej cieczy
obszarów nieciągłości, wypełnionych gazem (powietrzem) lub parami cieczy wskutek
miejscowego obniżenia ciśnienia. Kawitacja zachodzi zwykle w miejscach znacznego
wzrostu prędkości przepływu. Wskutek kawitacji zmniejszeniu ulega ilość oleju zasysanego
przez pompę. W maszynach technologicznych olej zwykle ma lepkość 20-45 cSt przy 50
0
C. Z
przeprowadzonych rozważań wynika, że lepkość czynnika roboczego ma istotny wpływ na
przebieg charakterystyk.
Sprawność objętościowa pomp stosowanych w układach hydraulicznych maszyn
technologicznych wynosi
�½
0,7
0,95
, a sprawność ogólna
�½
0,6
0,90
. Zwykle
sprawność objętościowa pompy jest tym większa, im większa jest jej wydajność: dotyczy to
również sprawności mechanicznej. Najwyższe współczynniki sprawności z podanego zakresu
mają pompy tłoczkowe, średnie – pompy łopatkowe i zębate, natomiast najniższe – śrubowe.
4
Rys.1.4. Charakterystyki pompy o stałej wydajności.
W zastosowaniach stacjonarnych do napędu pomp stosowane są prawie wyłącznie silniki
elektryczne, najczęściej o prędkości synchronicznej 1500 obr/min. Ciśnienia pracy dochodzą
do 16 MPa (wyjątkowo do 32 MPa). Ze względu na wysokie ciśnienie robocze elementy
pompy powinny odznaczać się dostateczną sztywnością, aby ich odkształcenia nie
zmniejszały sprawności pompy. Konstrukcja pompy powinna ponadto zapewniać minimalną
pulsację strumienia oleju w gałęzi roboczej układu. Pulsacja zakłóca równomierność
podawania oleju, a ponadto stanowi źródło wymuszenia, powodując niepożądane drgania
elementów układu i głośną pracę układów.
Rys. 1.5. Elementy nowoczesnej pompy zębatej
1.2.
Pompy o nastawnej wydajności
Bardzo często maszyna technologiczna musi zapewnić realizację ruchów szybkich
oraz ruchów roboczych (z możliwością nastawy tej prędkości). Najprostszy układ hydrauliki
siłowej (rys.1.6) z pompą o stałej wydajności zapewnia tylko stałe prędkości ruchu elementu
wykonawczego.
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin