Обоснование параметров и режимов функционирования гидравлического двигателя-насоса для сельскохозяйственного водоснабжения

• Автор: Пальвинский, Виктор Викторович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Использование возобновляемых источников энергии для привода
водоподъемников
1.2 Использование энергии солнца для привода водяных насосов
1.3 Использование ветроэнергетики для привода водоподъемников
1.4 Использование энергии открытых водных потоков для работы
водоподъемников
1.4.1 Гидравлические тараны
1.4.2 Гидравлический двигатель-насос
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАБОТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ-НАСОСА
2.1 Интегралы Лагранжа и Д. Бернулли
2.2 Уравнение Д. Бернулли для потока вязкой жидкости при
неустановившемся движении жидкости
2.3 Динамика рабочего и холостого хода гидравлического двигателя-насоса
2.4 Энергетический баланс в гидравлическом двигателе-насосе
2.5 Подача и напор гидравлического двигателя-насоса
2.6 Величина вакуумметрического давления в рабочей камере при холостом
ходе поршня, необходимого для открытия всасывающего клапана
2.7 Гидродинамическое моделирование гидравлических двигателей-насосов
ГЛАВА 3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Программа исследований
3.2 Экспериментальная установка
3.3 Работа экспериментальной установки

3.4 Частные методики проведения экспериментальных исследований
3.5 Методика снятия индикаторной диаграммы гидравлического
двигателя насоса
3.6 Планирование и методика проведения основных лабораторных
экспериментов
3.7 Математическая обработка результатов экспериментальных исследований
ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Результаты проведения поисковых экспериментов
4.2 Индикаторная диаграмма ГДН
4.3 Результаты экспериментальных исследований
5 ГЛАВА ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ-НАСОСА
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Первые из природных богатств, с которыми встречается в своей жизни человек - это вода. На протяжении всей жизни человек использует воду для удовлетворения своих потребностей.
Вода - древнейший возобновляемый источник энергии. Вода нужна в сельском хозяйстве, как уголь и железо промышленности. Благодаря поливу, искусственному орошению расцвели древнейшие цивилизации в долине Нила, Тифа, Евфрата, Инда и Хуанхэ. В настоящее время во всем мире орошается более 230 млн. га.
Вода - один из важных факторов, влияющих на здоровье людей и продуктивность животных. Она является одним из основных материалов клеток живого организма и участвует во многих биологических процессах, протекающих в живом организме. Обмен веществ возможен только при условии, когда питательные вещества и продукты обмена растворены и находятся в движении. Главным растворителем является вода.
Одним из наиболее трудоемких и дорогостоящих производственных процессов при отсутствии механизации и автоматизации является процесс водоснабжения. На животноводческих фермах, где водоснабжение не механизировано, затраты труда на доставку воды и поение животных составляют около 30 % от общих трудовых затрат на ферме. Если, например, на немеханизированный подъем, доставку и распределение между потребителями 1 м3 воды затрачивается свыше 300 чел.-мин, то при автоматизации 2 чел.-мин.
Важное значение имеет механизация водоснабжения отгонных пастбищ, животноводство которых дает стране свыше 50 % баранины, 30 % говядины и свыше 60 % шерсти. На пастбищах затраты на немеханизированный подъем воды обычно составляют 70-80 % от общих затрат на поение животных.
Многолетней практикой и исследованиями установлено, что наряду с общим улучшением условий содержания животных обеспечение их в достаточном количестве доброкачественной водой, при неизменном кормовом рационе, повышает продуктивность коров на 10-15 %, способствует приросту живой массы КРС

йп - сила тяжести поршня с рабочей камерой, Н;
ТТр - сила трения уплотнения 8 при движении поршня 1, Н.
Из уравнения (1.12) следует, что с уменьшением массы поршня 1 (пустотелый) уменьшится вес поршня и рабочей камеры и повышается РАп- При этом следует соблюдать условие, что Сц > ТГР. В противном случае произойдет «зависание» поршня.
Выпуск воды из гильзы 2 сопровождается быстрым снижением уровня воды в кольцевом зазоре, РА=0, холостой ход происходит за счет силы Сп. Напорный клапан 6 закрыт под действием силы давления воды в трубопроводе 4. Увеличение объема рабочей камеры 7 приводит к образованию в ней разрежения и заполнению водой по мере движения 1 вниз. Снижение уровня воды ниже, чем высота клапана - поплавка 3 сопровождается его опусканием до ограничителя 9, открываются отверстия 12 и вода вытекает из поршня (см. рис. 1.12, б). Соприкосновение поршня 1 с ограничителем 10 соответствует НМТ поршня. При этом за счет кронштейна 14, рычагов 15, 18, тяг 19-23, муфт свободного хода 26, 27 и пружинно-приводного механизма клапан 24 закрывается, а 25 - открывается. Заполнение гильзы водой приводит к образованию силы Архимеда на клапан-поплавок 3 с перекрытием отверстия 12, и герметизируя его уплотнением 13, -далее процессы повторяются.
Сила, обеспечивающая холостой ход поршня Р„, Н, составит
РХХ=СП+С'~Т'ТР, (1.13)
где С - сила тяжести воды в поршне 1, Н;
Т'тр - сила трения, Н.
Содержание патента представляет несомненный интерес, так как направлен на повышение КПД насоса. Однако следует отметить, что в уравнении (1.13) отсутствуют силы инерции поршня и скоростного потока, действующей на поршень при заполнении цилиндра. Кинематическая связь управления работой насоса имеет большое количество тяг, шарниров, а это приводит к снижению надежности технического решения.