. Doc. Ing. Jan Melichar, CSc. Prof. Ing. Jaroslav Bláha, DrSc. Prof. Ing. Karel Brada, DrSc.
HYDRAULICKÉ STROJE Konstrukce a provoz
Praha 2002 Vydavatelství ČVUT
r-
OBSAH
y
.
SEZNAM POUŽITÝCH A JEDNOTE K PREDMLUV
j
ZNAČEK,
VELIČIN oo
oo
A
1
ÚVOD.
2
DRUHY, ČINNOST HYDRAULICKÝCH
9
15
. . . . . . . . . . . . . . . . . oo. . . . .. oo. . . . . . . . .. .. .. . . .. A TRÍDENÍ STROJU
17
TYPU 19
2.1 2.2 2.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.5 2.5.1 2.5.2
Rozdelení hydraulickýchstroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Základní vlastnosti kapalin Parametryhydraulickýchstroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Činnost hydraulických stroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Princip činnosti strojuhydrostatických Princip čil}nostistrojuhydrodynamických. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Fyzikální podobnosthydraulickýchstroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Rychlobežnost hydraulickýchstroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Ti'ídeníoblastí použití hydraulickýchstroju. . . . . . . . . . . . . . . . . ..
19 22 30 32 33 35 41 42 53
3
HYDRAULICKÝ
59
3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3
Potrubí kapalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ustálené pomery v potrubním systému hydraulických Výchozí projekční smernice hydraulického systému. Armatury potrubních radu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
...... stroju. ...... ......
. . . .
. . . .
4
HYDROSTA TICKÉ STROJE
oo
.
..oo
4.1 4.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.4.6
Ztráty v hydrostatických strojích. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Hlavní rozmery hydro statických stroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Rozvodné orgány hydro statických stroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Samočinný rozvod (ventily) . . .. . . .. . .. . .. . . . . . . . ... . . . . . .. Nucený rozvod (šoupátka) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Typické konstrukce hydrostatických stroju. . . . . . . . . . . . . . . . . .. Pístové stroje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Membránová čerpadla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hadicová čerpadla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zubové stroje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Šroubové stroje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lamelové stroje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
SYSTÉM
5
oo
oo
oo
oo
. .. . .. . .. . ..
59 59 71 75 83 83 86 90 91 93 94 94 106 109 110 114 116
4.5 4.5.1
Provoz hydro statických stroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Razení hydrostatických stroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5
HYDRODYNAMICKÉ
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.4 5.5.5 5.5.6 5.5.6.1 5.5.6.2 5.5.6.3 5.5.6.4 5.5.7 5.5.8 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.6.4 5.6.5 5.6.5.1 5.6.5.2 5.6.6 5.6.7 5.6.8
STROJE
123
Členení lopatkových mi'Íží hydro dynamických stroju. . . . . . . . . . . 123 Modelový prepočet parametru hydrodynamických stroju. . . . . . . . 132 Účinnost hydrodynamických stroju pri modelování. . . . . . . . . . . . . 135 Geometrie obežných kol pretlakových hydrodynamických stroju. . 141 Hydrodynamická čerpadla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Geometrie obežného kola hydrodynamického čerpadla. . . . . . . . . . 147 Vstupní a výstupní část hydrodynamických čerpadel. . . . . . . . . . . . 149 Typické konstrukce hydrodynamických čerpadel. . . . . . . . . . . . . . . 153 Typizace hydrodynamických čerpadel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Overení hlavních parametru čerpadel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Provoz hydrodynamických čerpadel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Stabilita provozu hydrodynamických čerpadel. . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Podobné provozní stavy hydrodynamických čerpadel . . . . . . . . . . . 175 Adaptivní rízení provozu hydrodynamických čerpadel . . . . . . . . . . 176 Regulace obehových čerpadel škrcením. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Kavitace v hydrodynamických čerpadlech. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 Použití hydrodynamických čerpadel jako motoru. . . . . . . . . . . . . . 202 Turbíny. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Základní typy turbín. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Provozní stavy turbín. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 Mimooptimální provozní stavy turbín. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Regulace vodních turbín. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Charakteristika turbíny. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Univerzální charakteristika turbíny. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Provozní charakteristika turbíny. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .235 Sací trouba turbíny. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 Typické konstrukce turbín. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Čerpadlové turbíny. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
6
SPECIÁLNÍ
6.1 6.1.1 6.1 .2 6.1.3 6.2 6.2.1 6.2.2
Čerpadla proudová. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Ejektory 253 Vodní trkače . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Mamutováčerpadla 255 Čerpadla vývevních účinku. 256 Vodokružnévývevy 256 Periferální čerpadla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 .
ČERPADLA
oo
6
oo
.
oo
.
oo
oo
oo
.
oo
oo
oo
oo
oo
oo
253
!
7
HYDRAULICKÉ
7.1 7.2 7.2.1 7.2.2
Hydrostatické prevody. . . Hydrodynamické prevody. Hydrodynamické spojky. . Hydrodynamické brzdy. . .
8
PRIDRUŽENÁ PROBLEMATIKA HYDRAULICKÝCH STROJU
8.1 8.1.1 8.2 8.3 8.4 8.5
Hydrodynamický ráz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hadicový tlumič tlakových pulsací kapalin . . . . . . . . . . . . . . Kavitace v hydraulických zafízeních . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Obousmerné čerpání. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Multiplikace tlaku kapalin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristiky hydrodynamického čerpadla pri doprave vazkých kapalin .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristiky hydrodynamického čerpadla pri doprave suspenzí Tesnení hydraulických stroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ložiska hydraulických stroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vývojové tendence hydraulických stroju. . . . . . . . . . . . . . . .
8.6 8.7 8.8 8.9
PREVODY . . . .
. . . .
. . . .
. . . .
... ... .. . ...
261 . . . .
. . . .
. . . .
... ... ... ...
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
.. .. .. ..
... '.' ..... . . . .. .....
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
.. .. .. ..
. 262 . 269 .271 .274
277 ... ... ... ... ...
. . . . .
. 277 . 283 . 284 . 292 .294
. . . . . 295 .298 . . . . .302 . . . . . 312 . . . . . 320
Použitá a doporučená literatura .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 Rejstfík
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
Prílohy
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
č.l č.2 č.3 č.4 č.5 č.6 č.7 č.8
Nejčasteji používané značky prvku hydraulických zarízení 345 Fyzikální vlastnosti vody. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 Fyzikální vlastností ruzných kapalín . . . . . . . . . . . . . . 347 Výber používaných velíčin a jednotek u hydraulických stroju. . . 349 Prepočet britských a USAjednotek do soustavy SI. . . . . . . . . . . 350 Základní typy hydrostatických stroju. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 Lopatkování obežných kol hydrodynamických stroju. . . . . . . . . 357 Charakteristické znaky základních typu hydrodynamických čerpadel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359 Radiální čerpadlo s rotujícími písty. . . . . . . .. 360 Prírubový hydromotor s radiálními písty. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 Lomený rez hydrostatickým čerpadlem s axiálními písty. . . . . . . 362 Čerpadlo s axiálními písty a naklonenou deskou. . . . . . . . . . . . . 363 Hydrostatický stroj s axiálními rotujícími písty... . . . . . . .. . 364 Čtyrstupňové čerpadlo pro ropovody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
č.9 č.10 č.ll č.12 č.13 č.14
7
č.15 č.16 č.17 č.18 č.19 č.20 č.2l č.22 č.23 č.24 č.25 č.26
Vysokotlaké vodárenskéčerpadlo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366 Článkové napájecíčerpadlo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 Článkové čerpadlodo vrtu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 Dvoustupňovéperiferálníčerpadlo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369 Meridiánový obrys modelovéhodiagonálníhočerpadla. . . . . . . 370 Nomogrampro prepočetparametruhydrodynamického čerpadlaz čisté vody na kapalinuvyšší vazkosti . . . . . . . . . . . . . 371 VertikálníPeltonova turbínase čtyfmi dýzami 372 HorizontálníFrancisova turbínase spirálou. . . . . . . . . . . . . . . . . 374 Vertikálnídiagonálníčerpadlováturbína . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 VertikálníKaplanova turbína . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .376 Segmentové ložisko axiální v kombinacis ložiskemradiálním . . 377 Detail utesneníhrídele turbín. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
8
