Разрушение в гидравлических машинах

П. Кавитационное разрушение в гидравлических машинах [c.618]

Жидкости, влияние свойств па разрушение в гидравлических машинах 621-623 [c.670]

Шероховатость поверхности влияет на условия смазки, трение, теплопроводность и герметичность стыков, отражательную и поглощающую способность поверхностей, сопротивление протеканию газов и жидкостей в трубопроводах, сопротивление кавитационному разрушению в гидравлических машинах и другие характеристики поверхностей и сопряжений. [c.124]

Повышение чистоты поверхности оказывает влияние и на ряд других эксплуатационных характеристик (повышение сопротивления кавитационному разрушению деталей гидравлических машин, уменьшение отложений нагара в двигателях внутреннего сгорания, уменьшение коэффициента трения, улучшение отражательной способности, уменьшение сопротивления протеканию газов и жидкостей, повышение плотности стыков в соединениях, улучшение теплопроводности стыков, улучшение внешнего вида). [c.307]

ВЛИЯНИЯ на рабочие характеристики машины. Необходимо, од-нако, отличать степень местной кавитации от степени кавитации для машины в целом, определение которой носит скорее качественный характер. Упомянутые выше замечания относятся к степени местной кавитации. В гидравлической машине течение имеет сложный характер, и поэтому, как указывалось ранее, кавитация может быть обнаружена в нескольких местах, в которых условия ее возникновения различны. Таким образом, степень кавитации на самом повреждаемом участке поверхности может быть относительно высокой, в то время как на следующем таком участке кавитация только зарождается. Кавитация и кавитационное разрушение на наименее повреждаемых участках может начаться только тогда, когда степень кавитации для машины в целом довольно высока. [c.619]

В гл. 8 и 9 были рассмотрены факторы, объясняющие образование глубоких впадин или трещин в областях кавитационного разрушения, а также причины существования инкубационного периода, наблюдаемого при испытаниях на вибрационных установках и возможные аналоги этого явления при кавитации в потоках жидкости. Подобные эффекты могут наблюдаться при сложных течениях в гидравлических машинах. В гидравлическом оборудовании довольно часто обнаруживают глубокие локализованные выемки на разрушенной поверхности, а в некоторых случаях даже сквозные отверстия в направляющих поверхностях. На фиг. 11.5 показана лопасть колеса турбины, подверженная такому разрушению. При рассмотрении глубоких выемок можно видеть, что направление впадины не обязательно определяется структурой потока, примыкающего [c.620]

Шероховатость поверхности оказывает влияние на условия смазки, теплопроводность стыков, герметичность стыков в соединениях, отражательную и поглощающую способность поверхностей, условия протекания газов и жидкостей в трубопроводах, сопротивление кавитационному разрушению деталей гидравлических машин и другие характеристики поверхностей и сопряжений. Все это требует обеспечения в производстве вполне определенных характеристик шероховатости поверхностей и ее контроля. [c.173]

При испытании на долговечность подшипников качения (рис. 158, а) основной узел испытательной машины состоит из вращающегося вала /, на котором установлено две пары подшипников. Одна пара смонтирована в узле радиальной нагрузки 5, а два других подшипника помещены по концам вала в корпусе машины 1120]. Имеется специальный узел 2 для создания осевой нагрузки. Нагрузка создается гидравлически от специальной системы и может изменяться в необходимых пределах. Может регулироваться также и частота вращения вала. В стенде предусмотрены система смазки подшипников и измерения их температуры. Критерием окончания испытания является шум подшипников или повышение температуры, что происходит при усталостном разрушении поверхностных слоев тел качения и износе беговых дорожек. [c.493]

Ко второму типу относятся машины с гидравлическим нагружением, у которых нагрузка на испытываемый образец создается давлением рабочей жидкости (масла) на поршень гидроци-линдра. Усилие, приложенное к образцу с одного конца, требует уравновешивающего воздействия на него с противоположного. Уравновешивание активного усилия осуществляется в различных машинах по-разному, но в любом случае в пределах кой-струкции машины. Поэтому на фундамент испытательной машины действует лишь ее собственный вес и динамическое усилие, возникающее вследствие упругой отдачи, вызываемой разрушением образца. [c.10]

Изнашивание при кавитации деталей гидравлических машин — хрупкое разрушение поверхности металла, обусловленное местными гидравлическими ударами и возникающее при определенных гидравлических условиях скорость кавитационного изнашивания в сотни раз выше скорости чисто коррозионного разрушения поверхностного слоя. [c.44]

Изменение в широких пределах рабочих параметров гидравлических машин (напора, расхода, мощности) приводит к тому, что в ряде случаев, несмотря на принимаемые меры, машины работают в режимах с развитой кавитацией. Помимо ухудшения энергетических характеристик машин, повышения вибрации и уровня шума, отрицательные последствия кавитации проявляются в кавитационном разрушении рабочих органов машины. При наличии в воде взвешенных наносов интенсивность этого разрушения резко возрастает вследствие абразивного износа. Механические повреждения рабочих органов гидравлических машин в результате кавитационной эрозии или истирающего действия абразивных частиц могут за относительно короткий срок достигнуть размеров, затрудняющих нормальную эксплуатацию машин и даже делающих ее практически невозможной. [c.5]

И наконец, в подавляющем большинстве случаев кавитация сопровождается разрушением поверхности, на которой возникают и некоторое время существуют кавитационные пузыри. Это разрушение, являющееся, пожалуй самым опасным послед-ствие.м кавитации, называют кавитационной эрозией. Как уже говорилось, интенсивность кавитационной эрозии может быть настолько высокой, что она может вызвать полный износ отдельных элементов гидравлической машины в чрезвычайно короткое время. [c.25]

Помимо разрушения рабочих колес поверхностная кавитация может вызвать разрушение неподвижных деталей гидравлических машин. К ним в первую очередь относятся начальный [c.55]

Общим требованием к гидравлическим машинам, работающим в условиях кавитационно-абразивного износа, является тщательная обработка поверхностей, обтекаемых потоком. Любые, даже самые небольшие неровности поверхности могут стать источником местных возмущений, которые, в свою очередь, могут вызвать разрушение поверхности. Это опасно, потому что кавитационная стойкость материалов, применяемых в гидромашиностроении, уменьшается с увеличением шероховатости поверхности. [c.150]

При непрерывных испытаниях в течение 24 ч при такой скорости течения частота, равная одному удару по данной точке поверхности за 100 мин, соответствует всего 5000 ударов в год. Обычно в натурных условиях не удается поддерживать постоянные условия в течение длительных промежутков времени. По-видимому, из всех типов гидравлических машин наибольшую информацию о разрушении можно получить только для [c.400]

Количественная информация о влиянии кавитационного разрушения направляющих поверхностей на эксплуатационные характеристики гидравлических машин практически отсутствует. Однако можно сделать некоторые выводы. Кавитационное разрушение поверхности может оказывать влияние на течение посредством двух различных механизмов. Во-первых, оно увеличивает шероховатость поверхности и поэтому может увеличить гидравлические потери вследствие поверхностного трения. Во-вторых, если разрушение происходит в критической области на направляющей поверхности, оно может изменить направление потока. Эффективность этих воздействий будет зависеть от нескольких факторов, наиболее очевидным из которых будет интенсивность разрушения. Второй фактор, который необходимо учитывать, относится к условиям эксплуатации, т. е. к степени развития кавитационных процессов в машине. Еще одним важным фактором является тип машины. [c.624]

При превышении верхнего допустимого уровня, особенно в период малой загрузки котла, вода может попасть в паровую машину или турбину и вызвать аварию. Попадание воды в паропровод приводит к возникновению гидравлических ударов, которые могут привести к разрушению паропровода или его прокладок во фланцевых соединениях. [c.219]

Например, на рис. 2.1 показано усталостное разрушение мешалки стиральной машины. Это разрушение началось из-за концентрации напряжений у основания углового сварного шва у внешнего конца ребра жесткости. В случае разрушения сварной рамы 400-тонного гидравлического пресса [3], показанного на рис. 2.2, усталостные трещины также появились в результате неправильного выполнения деталей конструкции и плохой технологии изготовления и связанной с этим значительной концентрации напряжений. В обоих случаях разрушение произошло при номинальных напряжениях, значительно меньших нормально допускаемых в таких конструкциях. [c.10]

Следует напомнить, что помимо чисто механического воздействия капель воды и энергии, освобождающейся при уничтожении пузырьков, в процессе кавитационно-эрозионного разрушения известную роль могут играть также и электрические явления. В 30-х годах текущего столетия было установлено, что в потоке жидкости возникает разность потенциалов, когда в одном месте имеется спокойный (ламинарный), а в другом — вихревой (турбулентный) характер течения. По-видимому, образующиеся при этом электростатические силы, наряду с электрическими разрядами, возникающими при непосредственном ударном действии капель жидкости, расширяют сферу кавитационно-эрозионного разрушения поверхности металла рабочих органов гидравлических машин. [c.22]

Испытания проводились на плоских образцах, описанных в работах [51, 54, 127], там же дана методика определения главных нормальных напрял<ений в разрушаемом элементе образца. Нагружающим устройством служила специальная гидравлическая машина для двухосного нагружения, позволяющая создавать 24 вида различных плосконапряженных состояний. Испытания на прочность проводились в условиях кратковременного статического нагружения при комнатной температуре. Образцы доводились до разрушения. При этом между напряжениями по двум взаимно перпендикулярным направлениям в процессе нагружения все время поддерживалось постоянное соотношение, что соответствовало условию простого нагружения. [c.49]

Способ ударного разрушения торных пород широко используется в бурильных машинах ударного действия — пневматических бурильных молотках, а также в пневматических и гидравлических ударниках. [c.112]

Испытания проводят на разрывных и универсальных машинах с механическим или гидравлическим приводом в соответствии с ГОСТ 1497-73. При испытании образцы нагружают нагрузкой, постепенно возрастающей от нуля до значения, при котором происходит разрушение образца. При этом производится, как правило, автоматическая запись диаграммы, которая показывает зависимость между растягивающей силой Р и соответствующим ей удлинением Д/ исследуемой зоны образца. [c.274]

В отечественной и зарубежной литературе имется достаточное количество данных относительно возможных форм и характера разрушения лопастных гидравлических машин [31, 35, 43, 62, П5]. Тем не менее, в качестве примера, приведем результаты обследования ряда гидромашин, подверженных интенсивному кавитационно-абразивному износу. Наблюдения за этими машинами входили в программу исследований, проводимых кафедрой использования водной энергии МИСИ им. В. В. Куйбышева на ряде насосных и гидроэлектрических станций. [c.5]

Часто не понимают, что в месте удара водяной струи о дно русла всегда возникает возвратное течение, которое, вероятно, является основным факторо. 1, определяющим потерю напора падающего потока воды. С увеличением высоты падения угол падения стремится к прямому и расходы в струях, образующихся при разделении основной струи, выравниваются. При этом во многих случаях развиваются скорости, которые превышают обычные скорости в гидравлических машинах. Следовательно, несмотря на недостаток подтверждающих данных, весьма вероятно, что эрозия в рассматриваемом случае отчасти определяется или ускоряется кавитацией. Как мы увидим в дальнейшем, другой интересной аналогией между разрушающим действием падающего потока воды и присоединенной кавитацией является аналогичное расположение зоны максимального разрушения относительно возвратного течения. Эти соображения возникли по поводу недавних впечатляющих разрушений на Ниагарском водопаде. [c.196]

Установка для обстрела образцов каплями. Во всех описанных выше установках эрозия развивалась под действием кавитации. Другой метод создания эрозии состоит в обстреле тела струями жидкости. Этот принцип применялся Аккеретом и Халлером [1, 14а] в первых опытах по определению эрозии металлов, используемых в гидравлических машинах. Они наблюдали разрушение материала, которое носило такой же характер, как и кавитационное разрушение ковшей турбины Пелтона, но происходило в условиях, когда трудно предположить существование низких давлений, при которых возникает кавитация. Был сделан вывод, что разрушение вызывается ударами о ковши турбины водяных капель, содержащихся во влажном паре. [c.474]

Явление парообразования при пониженном давлении, обусловленном динамикой потока, и конденсация образовавшихся паров, сопровождаемая местными гидравлическими ударами, называется кавитацией. В кавитационной зоне, где непрерывно образуются и конденсируются пузырьки пара, наблюдается разрушение поверхности трубы. Работа гидравлических машин в кавитационном режиме сопровождается характерным шумом, а их напор, мощность и КПД резко падают. Явление кавитации возникает также при колебательных движениях тела в жидкости (гидровибраторы). [c.40]

Для экспериментального исследования процесса устойчивого распространения трещины был применен метод автоматической записи длины трещины с использованием вихревых токов и разности электропотенциалов [14, 130], а образцы, содержащие трещины различной исходной длины, растягивались на 50-тонной гидравлической машине. При иснытаниях регистрировались одновременно нагрузка и приращение длины трещины (в одну сторону от оси образца) вплоть до достижения трещиной критической длины. Под критической длиной в экспериментах понимается такая длина трещины, но достижении которой дальнейшее разрушение образца происходит только за счет накопленной в образце (и в системе нагружения) упругой энергии. [c.264]

Знак нагрузки в инверсивной машине меняют путем изменения компоновки машины, например, путем соответствующего закрепления опорно-захватных траверс или соединения цилиндра с рамой для сжатия или плунжера с рамой для растяжения (рис. 16). Стендовые машины характеризуются отсутствием рамы. По этому принципу делают простые и универсальные машины. По назначению различают следующие основные типы машин с гидравлическим приводом для испытания образцов при растяжеиии-сжатни прессы для стандартных испытаний строительных материалов (ПС) прессы для испытаний конструкций (ПК) разрывные машины для стандартных испытаний материалов (P ) разрывные машины для исследований хрупкости разрушения (РХ) разрывные машины для испытания изделий (РК) универсальные машины для испытаний материалов и исследований их механических свойств (УМ) универсальные машины для исследования конструкций (УК). [c.58]

Опыт эксплуатации гидравлических машин, в частности, питательных насосов паровых котлов высокого давления, показывает, что качество воды влияет на кавитационную эрозию. Интенсивность кавитационного разрушения деталей насосов, сделанных из бронзы и углеродистых сталей, в значительной мере определяется химическим составом питательной воды. Наиболее резкое влияние оказывают такие вещества, как NaOH, NH3, СО2 и О2. При этом в присутствии щелочей износ уменьшается, а наличие СО2 приводит к его увеличению. Кислород в зависимости от его концентрации, скорости потока и свойств материа- [c.37]

Под гидроабразивным износом обычно понимают разрушение деталей проточной части гидравлических машин в результате механического воздействия твердых частиц, находящихся в воде или другой рабочей жидкости. В проиессе разрушения происходит изменение формы и линейных размеров деталей, в связи с чем, ирименительно к гидравлическим машинам, суммарная величина разрушения ири абразивном износе обычно намеряется уменьшением объема или веса. Иногда износ деталей характеризуют площадью и глубиной повреждения их поверхностей. [c.72]

Твердость транспортируемых потоком наносов имеет, несомненно, большое значение. Абразивные частицы, имеющие большую твердость, чем материал, из которого выполнена обтекаемая потоком поверхность, представляют опасность в отношении износа во всех случаях. На этом основании в ряде работ [12, 34] было высказано мнение, что реальную опасность для гидравлических машин представляют не все взвешенные в воде наносы, а только те частицы, твердость которых превышает твердость материалов, используемых для изготовления деталей проточной части гидромашин (т. е. частицы твердостью 5—5,5 по шкале Мооса). Принимая во внимание роль абразивных частиц меньшей твердости в усталостном и поли-деформированном процессах разрушения материалов, а также возможность передачи их энергии соседним частицам, автор не может не согласиться с М. М. Орахелашвили, считающим, что установление каких-либо границ опасной твердости чряд ли является целесообразным [31]. [c.79]

Пользуясь этой классификацией и соображениями, изложенными в монографии М. М. Орахелашвили [31], все детали гидравлических машин, подверл<енных абразивному разрушению, можно разделить на пять основных групп. [c.93]

Интенсивность разрушения деталей проточной части гидравлических машин в результате абразивного износа помимо гидравлических характеристик взвесенесущего потока, концентрации и состава наносов зависит также от физико-механиче-ских свойств материала, из которого выполнены эти детали. Способность материала сопротивляться гидроабразивному износу называется обычно его износостойкостью. [c.96]

По табл. 20 нельзя выбрать материал для деталей гидравлических машин, подверженных абразивному износу. Но при большей детализации условий воздействия взвесенесущего потока, по скорости разрушения одного какого-либо материала, подсчитанной по данным эксплуатации насосов и гидравлических турбин, и при наличии достаточного количества экспериментальных данных в отношении износостойкости различных материалов, работающих в этих условиях, пользуясь такого рода таблицей можно будет решать частные практические задачи. [c.169]

В эксплуатации машин встречаются повреждения трущихся (рабочих) поверхностей деталей, вызванные действием газов или жидкостей HanpHiviep, эрозионное разрушение рабочих кромок золотников или кавитационное разрушение кранов гидравлических систем. Эти и некоторые другие виды повреждений не относятся к износу в обычно понимаемом смысле. Однако, руководствуясь практической целесообразностью, мы полагали важным наряду с износом рассмотреть и другие виды эксплуатационных повреждений. Исходя из этого разрушения рабочих поверхностей деталей и рабочих органов машин, связанные с процессом трения, классифицированы по видам, рассмотренным в следующих главах водородное изнашивание абразивное изнашивание окислительное изнашивание изнашивание вследствие пластической деформации изнашивание вследствие диспергирования изнашивание в результате выкрашивания вновь образуемых структур коррозионное, кавитационное, эрозионное изнашивание коррозионно-механическое изнашивание в сопряжениях изнашивание при схватывании и заедании поверхностей изнашивание при фреттинг-коррозии трещинообразование на поверхностях трения избирательный перенос. [c.118]

В десятилетие, предшествовавшее второй мировой войне, его исследования в основном относились к гидравлическим машинам, гидросооружениям и движению подводных тел, т. е. к областям, связанным с различными кавитационными явлениями и их влиянием на гидродинамику и разрушение конструкций. В 1941 —1942 гг. вследствие важности задач подводной баллистики профессору Кнэппу было поручено создание высокоскоростной гидродинамической трубы в Калифорнийском [c.10]

Хотя интенсивность разрущения в установках с обычными профилями Вентури, таких, как Мичиганская и первые установки Массачусетского технологического института, сравнительно низка, они обладают тем преим) ществом, что кавитация, вызывающая разрушение, по своему характеру очень близка к возникающей во многих типах гидравлических машин. Их недостаток заключается в том, что они довольно громоздки и для них часто требуется больше места и вспомогательного оборудования, а их изготовление и эксплуатация обходятся дороже по сравнению с вибрационными установками. Кроме того, испытания занимают больше времени, чем на вибрационных установках или на установках с рабочей частью в виде трубки Вентури с двойным пережатием (фиг. 9.1). Стремление сократить время испытаний привело к созданию установок других типов, например установки с вращающимся диском, описанной ниже. [c.470]

В некоторых случаях разрушенные участки поверхности восстанавливают таким образом, чтобы наплавляемый материал выступал над первоначальным контуром поверхности. По-видимому, это делается главным образом не для того, чтобы увеличить толщину покрытия, а для того, чтобы изменить кривйзну поверхности таким образом, чтобы ее профиль совпал с верхней границей каверны, исходя из предположения, что присутствие кавитации свидетельствует о недостаточной толщине конструкции, и тогда возможно в данном месте не будет ни каверны, ни разрушения. По-видимому, такой способ восстановления поверхности следует применять с большой осторожностью либо вообще отказаться от него. Если образуется присоединенная каверна обычного тина, то часть поверхности, на которой происходит отрыв потока, находится не в зоне разрушения, а выше по потоку от нее, а сама зона разрушения будет расположена в области высокого давления. Если зона разрушения простирается вверх и вниз по течению от конца каверны, то возможно, что наращивание толщины материала на этом участке выше контура первоначальной поверхности может увеличить опасность кавитации в бескавитационных условиях работы. Напомним также, что в напряженных условиях работы любой гидравлической машины кавитация начинается независимо от степени совершенства конструкции и что возникновение кавитации [c.628]

Местная кавитация может происходить в переходных областях между неподвижными и движущимися поверхностями, даже если средние значения давления и скорости соответствуют бескавитационным условиям работы. В таких областях обычно возникают вторичные течения, и если кавитация все же имеет место, то можно ожидать ее возникновения и развития на поверхности раздела между вторичным и основным потоками. Происхождение некоторых в общем-то непонятных зон разрушения можно объяснить уносом схлопывающихся каверн вторичным потоком от места их возникновения к разрушаемой поверхности. Поскольку все эти возможные причины вызывают как общую, так и местную кавитацию, остается лишь довольствоваться тем соображением, что множество гидравлических машин, как насосов, так и турбин, работает в течение длительного времени с очень высоким к. п. д. без признаков существенного кавитационного воздействия на эксплуатационные характеристики и на процессы механического разрушения. [c.629]

Обычно при испытании образцов на замедленное разрушение применяют испытательные машины с подвешенным грузом или с пружинным силоизмерителем большой податливости. При испытании модельных емкостей и сферических сегментов на замедленное разрушение, нагружаемых гидравлическим внутренним давлением для увеличения податливости системы и повышенна стабильности давления, применяют подгрузку газом. Известно уг способом воспроизведения замедленного разрушения является изготовление жестких сварных соединений (дисков, тавров, коробчатых узлов с вваренными ребрами жесткости и т.д.). Недавно был предложен комбинированный метод испытания на склонность к замедленному разрушению жестких сварных дисков, заневоленных в пружинном приспособлении, с определением исходного усилия заневоливания [16]. [c.154]

Явление кавитации наблюдается в трубопроводах, находящихся под пониженным давлением, оно наблюдается при работе быстроходных центробежных насосов, рабочих колес гидротурбин, лопастей винтов, у крыльев судов на подводных крыльях, и т. д. Кавитация оказывает вредное действие на работу машин и трубопроводов увеличиваются потери энергии на трение, понижается КПД, развиваются опасные вибрации и происходит так называемая кавитационная коррозия металлов, т. е. разрушение металла вследствие развивающихся многочисленных гидравлических ударов. Вначале с поверхности металла, подвергаемого кавитационной коррозии, выкрашиваются отдельные кусочки, а затем процесс быстро распространяется в глубь металла, охватывая своим разрушающим действием все большие участки. В результате металл становится рыхлым, губчатым и в конце концов совсем разрушается. Часто к кавитационной коррозии добавляется хн.М че-ская коррозия, и процесс разрушения металла еще больше ускоряется. Во избежание кавитационных явлений или с целью у мень-шения их отрицательного действия приходится ограничивать частоту вращения рабочих колес гидравлических машин, вингов судов, уменьшать скорость движения судов на подводных крыльях, изготовлять колеса, винты, крылья из антикоррозионных особопрочных материалов и придавать им специальные, порой весьма сложные, формы. [c.47]

После затвердевания и достаточного охлаждения отливки выбивают из опок с разрушением литейных форм. Излишне горячие отливки из форм выбивать нельзя, так как при быстром охлаждении (на воздухе) в сплаве могут образоваться трещины. Выбивку вручную — тяжелую, трудоемкую и вредную для здоровья операцию — теперь применяют реже. В современных литейных цехах выбивка механизирована и ее производят на вибрационных решетках и других устройствах. Для выбивки крупных форм пользуются подвесными траверсами с пневмовибраторами. Стержни удаляют на вибрационных машинах, в гидравлических камерах струей воды под большим давлением и другими способами. Созданы автоматические вы- [c.317]

В некоторых случаях при очень быстром движении коррозионной среды или при сильном ударном механическом действии ее на металлическую поверхность наблюдается усиленное разрушение не только защитных пленок, но н самого металла, называемое кавитационной эрозией. Такой вид разрушения металла наблюдается у лопаток гидравлических турбин, лопаете пропеллерных мешалок, труб, втулок дизелей, быстро-ходшчх насосов, морских гребных винтов и т. п. Разрушения, вызываемые кавитационной эрозией, характеризуются появлением в металле трещин, мелких углублений, переходящих в раковины, и даже выкрашиванием частиц металла. С увеличением а1-рессивности среды кавитадиоппая устойчивость конструкционных металлов и сплавов понижается. Кавитационная устойчивость металлов и сплавов в значительной степени зависит не только от природы металла, но н от конфигурации отдельных узлов машин и аппаратов, их конструктивных особенностей, распределения скоростей потока жидкостей и др. Известно также, что повышение твердости металлов повышает их кавитационную стойкость. Этим объясняется, что для борьбы с таким видом разрушения обыч)ю применяют легированные стали специальных марок (аустенитные, аустенито-мартенситные стали и др.), твердость которых повышают путем специальной термической обработки. [c.81]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...