Гидравлические лопастные машины.

Озерский А.И.

Гидравлические машины

Лекция 1

ДГТУ

Ростов на Дону

Г.

Лекция 1. Гидромашины.

 

Учебные вопросы:

1. 1.1. Основные сведения о гидромашинах. Определение и классификация гидромашин.

2. Области применения и краткая история развития гидромашин.

 

 

1.1. Основные сведения о гидромашинах.

Определение и классификация гидромашин.

Определение. Гидравлическими машинами или гидромашинами называют машины, преобразующие энергию жидкости в работу ее силовых элементов и обратно путем взаимодействия жидкости и силовых элементов машины.

 

Определение. Силовыми элементами гидромашины могут быть лопасти, поршни, зубья шестерен, мембран, пластин, лопатки, плунжеры и т.д.

К силовым элементам гидромашин относят саму жидкость, например, в струйных машинах, а также силовые электромагнитные поля, например – в плазменных электромагнитных насосах и магнитогидродинамических (МГД)генераторах.

 

Определение. Выходным звеном силовых элементов называют силовые элементы, с помощью которых гидромашины непосредственно воспринимают энергию извне, либо передают её потребителю.

Как правило, этими элементами являются валы гидронасосов, гидротурбин и гидромоторов, а также штоки гидроцилиндров.

Уникальные возможности гидромашин и области их использования основаны на отличительных свойствах жидкости, а именно – на ее текучести и относительной несжимаемости и обусловленной этим свойством способности переносить в потоках жидкости или газа значительные массы , количество движения , момент количества движения , а также –энергию.

Классификация гидромашин.

Гидромашины классифицируют:

– по принципу действия;

– по энергетическим признакам;

– по виду силовых элементов и т.п.

По принципу действия гидравлические машины классифицируют на:

- лопастные (здесь используется кинетическая энергия высокоскоростных потоков жидкости);

- объемные (здесь используется энергия жидкости, сжатой до высокого давления, (до 700 атмосфер), т.е. энергию сил высокого давления жидкости)

- машины трения (вихревые, струйные и т.д.).

- электромагнитные гидромашины и т.д.

 

Гидравлические лопастные машины.

 

Определение. Гидравлическими лопастными машинами называют машины, преобразующие энергию жидкости в механическую энергию вращающихся лопастей гидромашины и обратно.

К этим машинам относят лопастные насосы, лопастные турбины, а также лопастные машины, у которых лопастные насосы и лопастные турбины расположены вместе в одном корпусе: лопастные гидромуфты и лопастные гидротрансформаторы.

В лопастных машинах преобразование энергии происходит в результате механического взаимодействия жидкости с вращающимися силовыми элементами– лопастями, которые устанавливаются на лопастном колесе машины (рис.1), вал которого соединён с силовым приводом (ДВС, электродвигателя, турбины).

Лопастное колесо машины соединяется с помощью шлицов с силовым валом машины. Силовой вал машины вращается вокруг своей оси с большими оборотами: от об/мин для промышленных насосов до об/мин для насосов и турбин, например, жидкостных ракетных двигателей.

Лопастные гидравлические машины разделяют по нескольким признакам. Основной признак– это направление движения жидкости в машины по отношению к направлению оси вала.

Различают радиальные, диагональные и осевые лопастные машины.

В радиальных лопастных машины - жидкость перемещается перпендикулярно валу.

В диагональных лопастных машины жидкость перемещается диагонально по отношению к валу.

В осевых машины жидкость движется вдоль оси вала.

Радиальные и диагональные лопастные машины относятся к классу центробежных и центростремительных лопастных машины. Центробежными лопастными машинами чаще всего бывают насосы. Они называются так потому, что жидкость в этих насосах перемещается от центра к периферии, как– бы “бежит” от центра, под действием центробежных сил.

Однако, центробежные силы в лопастных насосах не сообщают жидкости никакой дополнительной энергии, т.к. они проходят через ось вращения и момент их относительно оси вращения равен нулю.

В лопастных насосах жидкость получает дополнительную энергию только от тех сил, которые создают момент относительно оси вращения вала.

Такими силами здесь являются:

– силы Кориолиса;

– силы Н. Е. Жуковского.

Эти силы имеют различную природу. Силы Кориолиса являются массовыми силами и относятся к силам инерции жидкости. Силы Н. Е. Жуковского являются поверхностными силами и связаны с обтеканием тел. Первые возникают только в радиальных насосах, вторые– только в осевых. В диагональных насосах действуют как первые, так и вторые силы.