Гидравлические машины

2) Шестереночные насосы и гидродвигатели

Главными рабочими деталями простейшего шестереночного насоса являются две одинаковые шестерни 1, находящиеся в зацеплении и помещенные корпусе 2 между двумя плотно пригнанными к ним торцовыми дисками 3. ведущая шестерня получает вращение от двигателя. Центральная часть корпуса имеет два патрубка: подводящий (всасывающий) и отводящий (нагнетательный). Полость всасывания образуется там, где зубья выходят из зацепления. Полость нагнетания образуется с противоположной стороны, где зубья входят в зацепление, вытесняя жидкость из впадин в нагнетательный патрубок.

Если в камеру всасывания шестереночного насоса подавать жидкость под давлением, а через нагнетательную отводить, то шестереночная гидромашина будет работать в режиме гидродвигателя.

 

Рис. 3.10 Шестереночная гидромашина

 

Рис. 3.11 Винтовая гидромашина

 

Винтовые насосы отличаются равномерной подачей жидкости, а гидродвигатель – равномерным крутящим моментом. Основными рабочими органами являются винты, находящиеся в зацеплении и размещены в корпусе с весьма малым зазором. Винтовые гидромашины изготавливаются в двух- и трехвинтовом исполнении. Преимущество получили трехвинтовые двухзаходные гидромашины с циклоидальным зацеплением.

Ведущий винт 2 с двумя ведомыми 4 устанавливается в корпусе 5, имеющем всасывающий патрубок 1 и напорный 3. Так же и в шестереночном насосе, в полости всасывания винтовые зубья при вращении винтов раскрывают впадины, и жидкость поступает в камеру нагнетания из патрубка 1. При дальнейшем вращении винтов заполнившая впадины жидкость отделяется от всасывающей камеры и переносится вдоль оси по винтовой нарезке в камеру нагнетания, где зубья винтов, входя во впадины, вытесняют жидкость в напорный патрубок 3.

Винтовые насосы и гидродвигатели применяют в объемных гидроприводах, гидравлических системах регулирования гидравлических турбин, в нефтяной промышленности.

 

 

Гидравликой называется прикладная техническая наука, в которой изучаются законы равновесия и движения капельных жидкостей, а также методы применения этих законов в различных областях инженерной практики.

 

 

Жидкость представляет собой физическое тело, в котором силы межмолекулярного сцепления меньше чем у твердых тел. Жидкость настолько подвижна, что она течет под действием сил тяжести (текучесть). В обычном состоянии жидкость оказывает весьма малое сопротивление разрыву и большое сопротивление всестороннему сжатию (малая сжимаемость). Вместе с тем жидкость оказывает значительное сопротивление относительному движению соседних слоев (вязкость).

Обычно под общим названием жидкости объединяют капельные жидкости и газы, когда их можно считать как сплошную малосжимаемую среду.

Капельные жидкости – вода, нефть, керосин, бензин, ртуть и другие – образуют капли. Газообразные жидкости – воздух и другие газы – в обычном состоянии капель не образуют.

Объемный вес – вес единицы объема. Объемным весом жидкости называется отношение

 

 , Н/м3

 

где   - вес жидкости;   - объем, который занимает жидкость.

Величину   также называют удельным весом.

Плотность. Плотностью называется масса единицы объема жидкости, т.е. отношение массы  к объему  :

 

 , кг/м3

 

Между объемным весом   и плотностью   существует следующая связь:

 

т.к.  , а  и  ,

 

где   - ускорение силы тяжести, то

 

и окончательно

 

Объемные веса и плотности некоторых жидкостей

Наименование жидкости Объемный вес,

Н/м3 Плотность,

Кг/м3

Чистая пресная вода 9810 1000

Обычная морская вода 10104 1030

Нефть легкая 6436-8633 860-880

Нефть средняя 8633-8829 880-900

Нефть тяжелая 8829-123 900-930

Керосин 7750-8044 790-820

Бензин 6867-7357 700-750

Смазочные масла 8731-9025 890-920

Спирт безводный 7750-7848 790-800

Ртуть 133416 13600

 

Силы внутреннего трения (силы вязкости). При движении реальных (вязких) жидкостей в результате перемещения ее частиц возникают касательные силы трения. Всякое трение сопровождается потерей энергии, поэтому при движении жидкости неизбежно теряется часть энергии, содержащаяся в потоке.

Вязкость жидкостей характеризуется динамическим коэффициентом вязкости  ,  ( ) или коэффициентом кинематической вязкости  , м2/с.

Связь между этими коэффициентами:

 

На практике наиболее часто используется кинематический коэффициент вязкости.

Кинематические коэффициенты вязкости некоторых жидкостей

Наименование жидкости , м2/с.

 

Бензин 0,65х10-6

Чистая пресная вода 1,01х10-6

Спирт безводный 1,33х10-6

Ртуть 1,57х10-6

Керосин 2,5х10-5

Нефть легкая 2,5х10-5

Нефть тяжелая 1,4х10-4

Смазочные масла 1,72х10-4

 

При рассмотрении основных физических свойств капельных жидкостей было установлено, что жидкости существующие в природе, или, как их обычно называют «реальные» жидкости характеризуются наличием очень малых сил сцепления между отдельными частицами. Эти физические свойства реальных капельных жидкостей позволили ввести в гидравлику понятие «идеальной», или «совершенной» жидкости, что произведено с целью облегчения решения многих задач и проблем гидромеханики и практической инженерной гидравлики.

Итак, «идеальной», или «совершенной» жидкостью называется такая условная жидкость, которая считается совершенно несжимаемой и нерасширяющейся, обладает абсолютной подвижностью частиц и в ней отсутствуют силы внутреннего трения (т. е. силы вязкости равны нулю).

Совершенно очевидно, что, пренебрегая сжимаемостью