PhD in Engineering
канд. техн. наук
PhD in Engineering
канд. техн. наук
Centrifuges with hydrojet drive were widely used in 1960-70 for oil cleaning in the engines. Nowadays some foreign companies apply them together with filters for oil cleaning in engines of vehicles and tractors. The most complex challenge in designing such centrifuges is the calculation of parameters of nozzle diaphragm. Its optimal solution depends on the specific technical requirements to separator under designing. Research objective is to substantiate the optimal geometrical parameters of hydrojet drive of cleaning centrifuges, and to develop its calculation method under different conditions of designing. Design parameters of hydrojet drive, such as nozzle diameter and its reactive arm, are calculated according to the condition of dynamic balance between the drive moment created by the liquid from nozzles, and the moment of resistance to rotation at the stable motion. Design, kinematic and power parameters of nozzle diaphragm that provide the driving kinetic moment of liquid are analyzed. The factors influencing on rotational resistance are determined. As a result, the equation of balance of specific energies is received: the energy spent for overcoming of rotational resistance, and the motive energy of fluid flow developed by hydrojet drive. The analysis of this equation allows to determine the optimal reactive arm and nozzle diameter. Formulas for calculation of minimal fluid consumption in hydrojet drive that provides the specific angular speed of rotor and the parameters of nozzle diaphragm corresponding to this consumption are received. With optimal design parameters of hydrojet drive, the coefficient of utilization of flow energy is maximal. The expression for calculation of the maximal efficiency coefficient of hydrojet drive is obtained. Results of theoretical researches are presented in graphic form. Design charts of optimal values of flow rate of liquid from nozzles, circumferential speed of nozzles, reactive arm, and also efficiency coefficient of hydrojet drive with its optimal parameters are given. A method and solution algorithm of two problems of hydrojet drive design are offered: the calculation of optimal design parameters of nozzle diaphragm for ensuring the maximal rotating speed of rotor, and also the calculation with the minimal power consumption of drive.
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.