Оптимизация геометрических параметров реактивного привода очистительных центрифуг

Центрифуги с реактивным гидроприводом активно использовались в 1960-70-е годы для очистки масла в двигателях. Сегодня ряд зарубежных фирм применяет их совместно с фильтрами в системах маслоочистки двигателей транспортных средств и тракторов. При проектировании таких центрифуг наиболее сложная задача - расчет параметров соплового аппарата. Ее оптимальное решение зависит от конкретных технических требований, предъявляемых к проектируемому сепаратору. Цель исследования состоит в обосновании оптимальных геометрических параметров реактивно-струйного гидропривода очистительных центрифуг, а также в разработке методики его расчета при различных условиях проектирования. Конструкционные параметры гидропривода, в частности диаметр сопел и их реактивное плечо, рассчитывались исходя из условия динамического баланса между движущим моментом, реализуемым истекающей из сопел жидкостью, и моментом сопротивления вращению ротора при установившемся движении. Проанализированы конструкционные, кинематические и энергетические параметры соплового аппарата, определяющие кинетический момент жидкости. Определены факторы, влияющие на сопротивление вращению ротора. В результате получено уравнение баланса удельных энергий: расходуемой на преодоление сопротивления вращению и движущей энергии потока жидкости, развиваемой гидроприводом. Анализ этого уравнения при условии максимума частоты вращения ротора позволил определить оптимальное реактивное плечо и диаметр сопел. Получены формулы для расчета минимального расхода жидкости в гидроприводе, при котором обеспечивается заданная угловая скорость ротора, и соответствующих этому расходу параметров соплового аппарата. При оптимальных конструкционных параметрах гидропривода коэффициент использования энергии потока максимален. Получено выражение для расчета максимального коэффициента полезного действия привода. Результаты теоретических исследований представлены графически. Приведены расчетные графики оптимальных значений скорости истечения жидкости из сопел, окружной скорости сопел, реактивного плеча, а также коэффициента полезного действия гидропривода при его оптимальных параметрах. Предложены методика и алгоритм решения двух задач проектирования гидропривода: расчета оптимальных конструкционных параметров соплового аппарата для обеспечения максимальной частоты вращения ротора, а также расчета при минимальных энергетических затратах на привод.

очистительная центрифуга, ротор, реактивно-струйный гидропривод, сопловый аппарат, диаметр сопла, радиус выноса сопла, реактивное плечо