Баланс мощности, потери и КПД объемных насосов и гідромоторів

Превращение энергии в гідромашині сопровождается объемными, гидродинамическими и механическими потерями [16].

Объемные потери гідромашини – потери через недозаповнення камер, внутренние и внешние истоки и стискуваність рабочей среды.

Под истоками понимают расходы рабочей среды, которые не используются для работы гідромашини. При этом внутренний исток – это исток между внутренними полостями гідромашини, а внешний исток – вытек из внутренних полостей гідромашини наружу.

Гидродинамические потери гідромашини – потери, которые зависят от скорости движения рабочей среды.

Механические потери гідромашини – потери в результате механического трения.

Согласно существующим срокам и определениям потребляемая мощность объемного насоса (мощность на валу насоса) Nн.в определяется суммой гидравлической мощности (полезно использована мощность) Nн и суммарных потерь мощности в насосе ­N_н. Последние в свою очередь состоят из потерь мощности, которые обусловлены объемными потерями ­Nн.о, гидродинамическими потерями ­Nн.г и механическими потерями ­Nн.м

. (3.5)

В связи со сложностью в настоящее время достоверного определения потерь мощности ­Nн.г_, что обусловленные гидродинамическими потерями, последние объединяют с потерями мощности ­Nн.м_, что обусловленные механическими потерями, и называют их гідромеханічними потерями мощности ­Nн.гм

.

Проблематичность достоверного аналитического определения потерь мощности ­Nн.г, что обусловленные гидродинамическими потерями, определяется сложностью проточной части насоса и неустоявшимся движением жидкости, Это делает невозможным достоверный расчет потери давления ­р_н в результате рассеивания энергии потока рабочей среды, которые также сложно определить и экспериментальным путем.

С учетом изложенного (3.5) возможно представить следующим образом

. (3.6)

При оборотном характере движения входного звена объемного насоса (рис. 3.1) потребляемую мощность Nн.в насоса возможно определить по зависимости

, (3.7)

где щн - угловая скорость вала объемного насоса;

Мн – крутний момент объемного насоса.

Рис. 3.1. До определения энергетических параметров объемного насоса

Гидравлическая мощность (полезно использована мощность) Nн объемного насоса

. (3.8)

Отношение гидравлической мощности Nн насоса к потребляемой мощности Nн.в определяет общий КПД объемного насоса зн

. (3.9)

Общий КПД объемного насоса зн определяется также произведением объемного зн.о, гидравлического зн.г и механического зн.м коэффициентов полезного действия насоса

,

а с учетом выше приведенных понятий о гідромеханічні потерях мощности ­Nн.гм

, (3.10)

где зн.гм – гідромеханічний КПД объемного насоса.

Согласно [16] определения общего, объемного и гідромеханічного КПД гідромашин следующие:

- общий коэффициент полезного действия гідромашини – КПД, который учитывает все потери гідромашини;

- объемный коэффициент полезного действия гідромашини – КПД, который учитывает потери рабочей жидкости гідромашини в результате истоков;

- гідромеханічний коэффициент полезного действия гідромашини – КПД, который учитывает потери на трение и в местных опорах гідромашини.

Соответственно мощность гідромотора (мощность на его валу) Nм.в равняется потребляемой мощности Nм за вычетом суммарных потерь мощности в гідромоторі ­N_м, какие по аналогии с объемным насосом обусловливаются объемными ­Nм.о, гидродинамическими ­Nм.г и механическими потерями ­Nм.м

, (3.11)

а с учетом положений о гідромеханічні потерях мощности объемного насоса ­Nн.гм, какие правомерные и для гідромотора, (3.11) возможно представить следующим образом

, (3.12)

где - гідромеханічні потери мощности гідромотора.

Потребляемая мощность Nм гідромотора (рис. 3.2) определяется зависимостью

, (3.13)

где Qм – затрата гідромотора (затрата рабочей жидкости во входном отверстии гідромотора).

Рис. 3.2. До определения энергетических параметров гідромотора

Мощность Nм.в гідромотора (мощность на его валу)

, (3.14)

где щм - угловая скорость вала гідромотора;

Мн – крутний момент гідромотора.

Отношение мощности Nм.в гідромотора к потребляемой мощности Nм определяет общий КПД гідромотора зм

. (3.15)

Общий КПД гідромотора зм также определяется произведением объемного зм.о, гидравлического зм.г и механического зм.м коэффициентов полезного действия гідромотора

,

а с учетом понятий о гідромеханічні потерях мощности ­Nм.гм

, (3.16)

где зм.гм – гідромеханічний КПД гідромотора.