Механические характеристики объемных гидромашин. Механические потери в объемных гидромашинах. Механический КПД

6. Механические характеристики объемных гидромашин

6.1. Механические потери в объемных гидромашинах

Преобразование энергии в гидромашине обеспечивается движением вытеснителей, которое сопровождается потерями энергии на трение механических частей. Эти механические потери характеризуются механическим КПД машины равным отношению теоретической мощности к мощности, подведенной к машине извне. Для насоса подведенной мощностью является приводная мощность N_пр на его валу, для гидромотора – мощность, соответствующая фактическому подводимому расходу Q при данном давлении.

Следовательно, механические потери в насосе ΔN_н и моторе ΔN_м определяются как разность между теоретической мощностью и фактической мощностью на валу машины:

 и .

Рис. 2.3. – Зависимость крутящего момента от перепада давления

Следовательно, механические потери увеличивают мощность и крутящий момент на валу насоса и уменьшают их на валу гидромотора. Фактический крутящий момент на валу насоса М_пр или гидромотора М_эф равен сумме крутящих моментов (рис. 2.3.):

– для насоса ;

– для гидромотора , где      ΔМ_н и ΔМ_м – потери момента соответственно в насосе и в моторе;

 и – теоретический крутящий момент насоса и мотора, – это момент, развиваемый перепадом Δр давления жидкости в камерах насоса или мотора без учета потерь на механическое трение и потерь сопротивления жидкости:

  и  ;

где    q_н и q_м – рабочие объемы насоса и гидромотора.

Отрезок Δр₀ характеризует потери на страгивание ненагруженного гидромотора.

6.2. Механический КПД

Механический  КПД насоса может быть выражен по формуле:

  или  , где    М_т и М_пр – теоретический крутящий момент на валу насоса и приводной момент, приложенный к его валу.

Крутящий теоретический момент М_т определяется по формуле:

.

Следовательно механический КПД насоса определится как:

.

С учетом механического КПД приводной момент будет равен:

.

Выразив приводной момент на валу насоса через сумму крутящих моментов , а мощность, приложенную к валу насоса (приводную мощность N_пр), через сумму мощностей , получим механический КПД насоса:

;         .

Как видно из зависимости механического КПД насоса  от выходного давления p (риc. 2.2, а), при повышении давления до некоторого значения р₁ механический КПД увеличивается практически пропорционально повышению давления. Это обусловлено тем, что увеличение механических потерь мощности ΔN_н, наблюдающееся с повышением давления жидкости (рис. 2.3.), пропорционально увеличению теоретической мощности N_т. При давлениях от р₁ до р₂ механический КПД практически стабилизируется, а при дальнейшем повышении давления снижается. Т.к. интенсивно увеличиваются механические потери ΔN_н, и приводная мощность N_пр с увеличением давления повышается более интенсивно, чем теоретическая мощность N_т.