Maşini hidraulice

• Cunoaşterea definiţiei şi clasificării maşinilor hidraulice

• Cunoaşterea definiţiei parametrilor energetici ai maşinilor

• Cunoaşterea alurii caracteristicilor maşinilor generatoare

Definiţie• Maşinile hidraulice sunt sisteme tehnice alcătuite din

organe şi mecanisme cu mişcări relative determinate care transformă:

• energia hidraulică în energie mecanică (motoare);• energia mecanică în energie hidraulică (generatoare) şi • energia mecanică în energie mecanică având alte

caracteristici prin intermediul energiei hidraulice sau energie hidraulică în energie hidraulică prin intermediul energiei mecanice (transformatoare).

• În funcţie de modul în care lichidul se deplasează în interiorul maşinilor hidraulice, se deosebesc:– maşini volumice, la care se deplasează în mod periodic volume

determinate de lichid între secţiunea de intrare şi secţiunea de ieşire – maşini hidrodinamice, la care există un curent continuu de lichid

între secţiunea de intrare şi cea ieşire, transferul de energie realizându-se prin interacţiunea hidrodinamică dintre curent şi un rotor prevăzut cu palete profilate

Exemple de maşini hidraulice (1)

• Motoarele hidraulice pot fi:

– roţi de apă;

– motoare hidrostatice (cu piston, cu palete rotative, cu angrenaje, cu pistoane rotative);

– turbomotoare (turbine hidraulice energetice, turbomotoare din turbotransmisii

Exemple de maşini hidraulice (2)

• Generatoarele hidraulice pot fi:– elevatoare hidraulice (cu cupe, cu

bandă);– pompe volumice (cu piston, cu palete

rotative, cu angrenaje, cu pistoane rotative);

– turbogeneratoare( turbopompe, turbocompresoare, turbosuflante, ventilatoare);

Exemple de maşini hidraulice (3)• Transformatoarele hidraulice pot fi:

– transformatoare hidrostatice (servomotoare hidraulice, sertare releu, transformatoare hidrostatice de presiune, prese şi ciocane hidraulice);

– transformatoare hidraulice pentru pompare (hidropulsorul, berbecul hidraulic);

– transmisii hidraulice (ambreiaje hidraulice, convertizoare hidraulice de cuplu).

Parametrii energetici ai maşinilor hidraulice• Generatoare• 1. Debitul reprezintă

cantitatea de fluid ce trece prin secţiunea de ieşire în unitatea de timp

• Motoare• 1. Debitul reprezintă

cantitatea de fluid ce trece prin secţiunea de intrare în unitatea de timp.

• Debitul volumic: Q, [m3/s]. Altele: dm3/s (l/s), m3/h.

• Debitul masic Qm. [kg/s]. Altele: kg/h, t/h.

• La maşinile volumice debitul este pulsatoriu. • Cilindreea, q: volumul deplasat corespunzător unei

singure rotaţii. Debitul volumic teoretic:

60.n

qQt

Parametrii energetici ai maşinilor hidraulice(1)

• Generatoare• 2. Sarcina (înălţimea de

pompare): energia specifică totală pe unitatea de greutate primită de fluid la trecerea sa prin maşină

• deci este diferenţa între energia specifică totală a fluidului de la ieşirea şi intrarea în maşină:

• Motoare• 2. Sarcina (căderea la

turbină): energia specifică totală pe unitatea de greutate cedată de fluid la trecerea sa prin maşină

• deci este diferenţa între energia specifică totală a fluidului de la intrarea şi ieşirea din maşină:

.ieM eeH eiG eeH

Parametrii energetici ai maşinilor hidraulice(2)

• Energia specifică totală este formată din energia potenţială de poziţie, potenţială de presiune şi cinetică:

]m[2

2

g

v

g

pze

• În cazul maşinilor volumice apar presiuni considerabile. Ponderea termenului ce conţine presiunea este hotărâtoare şi atunci sarcina:

gppHG 12 gppHM 21

Parametrii energetici ai maşinilor hidraulice(3)

• Generatoare• 3. Puterea utilă:

puterea transferată fluidului şi este deci putere hidraulică:

• Motoare• 3. Puterea utilă:

puterea dezvoltată de maşină. Este putere mecanică:

12,

,

volumiceeGeneratoar

ppQP

gQHP

Gu

Gu

vFP

MP

Mu

Mu

,

,

liniara miscarecu masini

,

:rotativemasini

Parametrii energetici ai maşinilor hidraulice(4)

• Generatoare• 4. Puterea absorbită

reprezintă puterea aplicată maşinii pentru a realiza pomparea lichidului.

• Este putere mecanică:

• Motoare• 4. Puterea absorbită

(disponibilă): puterea cedată de lichid la trecerea sa prin maşină.

• Este putere hidraulică :

[kW][W],

sau

[kW][W],

,

,

vFP

MP

Ga

Ga

[kW]W],[

volumicemotoarepentru sau

[kW]W],[,

21,

,

ppQP

gQHP

Ma

Ma

Parametrii energetici ai maşinilor hidraulice(5)

• 5. Randamentul caracterizează eficienţa transformării energetice şi este dat de raportul dintre puterea utilă şi puterea absorbită (consumată):

• 5. Randamentul caracterizează eficienţa transformării energetice şi este dat de raportul dintre puterea utilă şi puterea absorbită (consumată, disponibilă):

P

Pu

a

P

Pu

a

Parametrii energetici ai maşinilor hidraulice(6)

• Turaţia reprezintă un parametru important care influenţează valorile debitului şi eficienţei transformării energetice. În SI se măsoară în 1/s (rot/s), dar uzual se foloseşte unitatea de măsură rot/min:

1s60

1

s

rot

60

1

min

rot1

Randamentul generatoarelor hidraulice

• Se notează cu Pa puterea absorbită de pompă, folosită pentru:

• învingerea frecărilor - pierderi mecanice; • învingerea pierderilor hidraulice;• există şi pierderi volumice. • Randamentul global al pompei se poate scrie în

funcţie de randamentele parţiale:

P

P

gQH

Pu

a av h m

v h m 0 95 0 98 0 6 0 9 0 85 0 95, ... , ; , ... , ; , ... ,