Gidrаvlik mаshinаlаrning аsosiy texnalogik ko‘rsаtkichlаri

F₁ va F₂ – ish g‘ildirakning kirish va chiqish kesim yuzalari.
Normal ish rejimda nisbiy tezlik vektori – w₁ parrakning kirish yuzasiga urinma ko‘rinishda bo‘ladi. Bunday holda oqim ish g‘ildirak silliq kiradi, uyurma va zarb qarshilik bo‘lmaydi.
Ish g‘ildirakdan oqib o‘tadigan suyuqlik – Q normal ish rejimidagi unumdorlikga – Q_n nisbatan o‘zgarib qolgan hollarda (masalan suv haydaluvchi quvurdagi bekitgich qisman bekitilgan) turbomashina unumdorligi Qn va radial tezlik < bo‘ladi. Unda oqimning nisbiy tezlik vektori parrakning oldi qismi yuzasidga urinma holida bo‘lmaydi, u ish g‘ildirakga aylanma tezlik yo‘nalishiga nisbatan teskari tomonga buralgan holatda kiradi (2.7-rasm), w₁<w_1n va bo‘ladi, oqim pararkning oldi qismiga urilgan holda kiradi. Bu esa uyurma va zarb qarshilikni paydo qiladi:
(2.59)

2.7-rasm. Unumdorlik o‘zgarishi bilan suyuqlikning parraklar oralig‘iga kirish kesimi yuzasida tezlik diagrammani o‘zgarishi.
Tezliklar uchburchaklaridan (2.7-rasm):
(2.60)
Suyuqlikning parraklarning oldi qismiga urilishi natijasida paydo bo‘ladigan qarshilik (2.59) va (2.60) tengliklardan:
(2.61)
Oqimning ish g‘ildirakdan chiqish kesimi yuzasidagi uyurma va zarb qarshiliklar absolyut tezlik vektorlarining o‘zgarishi bilan bog‘liq.
Turbomashina unumdorligini kamayishi Q_n bilan absolyut tezlik vektori S₂ normal ish rejimidagi tezlik vektori S_2n ga nisbatan ma’lum burchakka og‘adi (2.8-rasm).

2.8-rasm. Unumdorlik o‘zgarishi bilan suyuqlikning parraklar oralig‘idan chiqish kesimi yuzasidagi tezlik diagrammasi.

Ish g‘ildirak tashqi diametr – D₂ bilan yo‘naltiruvchi apparat diametri – D₃ oraliqlarida ma’lum masofada bo‘lganligi uchun oqimning ish g‘ildirakdan chiqish S_u va yo‘naltiruvchi apparatning kirish S_3u kesim yuzalarida paydo bo‘ladigan zarb kuchi bir xil bo‘lmaydi. Uning o‘zgarishini D₂/ D₃ bo‘lgan nisbatga proporsional deb qarab oqimning ish g‘ildirakdan chiqish keismidagi zarb qarshilik:

(2.62)
va zarbni tashkil etuvchi:
(2.63)
ifodalar bilan aniqlangan. Unda (2.62) va (2.63) tengliklarga binoan:
(2.64)
Tezlik diagrammada (2.8-rasm) keltirilgan uchburchaklar 1 2 3 va 3 4 5 o‘zaro o‘xshash bo‘lganligi uchun:
(2.65)
Unda oqimning ish g‘ildirakning chiqish kesimi yuzasidagi zarb qarshilik:
(2.66)
Umumiy zarb qarshiligi
(2.67)
Bu erda: =0.6÷0.8 – eksperiment natijasida olingan koeffitsient.
U h-Q koordinat o‘qida parabola ko‘rinishida bo‘lib, turbomashinaning normal ish rejimida Q=Q_n zarb qarshiligi (2.9-rasm).

2.9-rasm. Parrakli turbomashinalarda paydo bo‘ladigan gidravlik qarshiliklarning miqdoriga qarab o‘zgarish grafigi.

Parrakli turbomashina o‘qiga uzatilgan energiyani bir qismi gidravlik qarshiliklarni engib o‘tishga sarflanadi va uning zo‘riqmasi:

(2.68)
Parrakli turbomashinalarning haqiqiy zo‘riqmasini nazariy zo‘riqmaga bo‘lgan nisbatini uning gidravlik foydali ish koeffitsienti deb nomlangan:
(2.69)
Normal ish rejimida zamonaviy nasos va ventilyatorlarning gidravlik foydali ish koeffitsienti ga teng bo‘ladi.
Hajmiy isrof. Gidravlik mashinalarga kiraverishdagi suyuqlik bosimi uning mashinadan chiqishidagi bosimidan kam bo‘lgani uchun bosimlar farqi paydo bo‘ladi. Bosim yuqori bo‘lgan zonadagi suyuqlikning ma’lum qismi suyuqlik bosimi kam bo‘lgan zonaga oqib o‘tadi.
Hajmiy isrof turbomashinaga so‘rilayotgan suyuqlikka sarflangan energiya bilan mashinadan chiqayotgan suyuqlik energiyasi farqini bildiradi va hajmiy foydali ish koeffitsienti orqali aniqlanadi:
(2.70)
Bu erda: Q_T – nazariy unumdorlik, m³/s;
ΔQ – yo‘qotilayotgan suyuqlik miqdori (2.10 b-rasm).
Optimal ish rejimlarda turbomashinalardagi hajmiy yo‘qotishlar [16] – ΔQ, ularning nazariy unumdorligining (0,02÷0,06) qismini tashkil etadi.
Ma’lumki zo‘riqma N=0 bo‘lgan holda hajmiy yo‘qotishlar bo‘lmaydi va . Turbomashina unumdorli Q=0 bo‘lganda bo‘ladi.
Optimal ish rejimida hajmiy F.I.K. .[10]
Mexanik isrof. Podshipnik, zichlama va ish g‘ildirak disklarning tashqi sirti bilan qobiq oralig‘ida qoladigan suyuqlik o‘rtasida bo‘ladigan ishqalanishlar natijasida yo‘qotiladigan energiya mexanik isrofni tashkil qiladi.
Podshipnik va zichlamalardagi mexanik isroflarning xususiyati o‘zaro o‘xshash bo‘lib, ular umumiy mexanik isrofning 0,2 foizdan 0,5 foizini tashkil qilar ekan [16].
Ish g‘ildirak disklarining tashqi sirti bilan qobiq oralig‘ida qoladigan suyuqlik bilan ishqalanish natijasida paydo bo‘ladigan energiya yo‘qotishlar esa 2 foizdan 10 foizni tashkil qilar ekan va u quyidagi ifoda bilan topiladi:
(2.71)
Bu erda: K – har bir turbomashina uchun o‘zgarmas koeffitsient;
n – ish g‘ildirakning aylanish tezligi;
D₂ – ish g‘ildirakning tashqi diametri.
Gidravlik qarshiliklarni zo‘riqma (bosim)ga ta’sirini o‘rganish uchun H-Q koordinat tizimida:

• 
  Parraklar soni cheksiz - va parraklar soni chekli deb qaralgan turbomashinining zo‘riqmasi (bosim);
  
• 
  Ishqalanish - (OA) va zarb hamda uyurma - (VS) qarshiliklarning oqim sarfi – Q ga nisbatan o‘zgarishi ko‘rsatilgan (2.10-rasm).
  

Zo‘riqma (bosim)ning ma’lum qismi gidravlik qarshiliklarni engib o‘tishga sarflanishini hisobga olsak, turbomashina bilan hosil qilinadigan zo‘rqima ifoda bilan topiladi.
Demak zo‘riqma xarakteristikani grafik usul bilan aniqlash uchun bir xil unumdorliklarda N_T – chizig‘ining ordinatalaridan gidravlik qarshilik ordinatalarini (OA va VS chiziqlar) ayrib tashlasak, hosil bo‘lgan egri chiziq H=f(Q_T) turbomashinaning zo‘riqmasini nazariy unumdorlikga nisbatan o‘zgarishini ko‘rsatadi (2.10 a-rasm). Keyin egri chiziq H=f(Q_T) absissalaridan (2.10 b-rasm) hajmiy isrof – ΔQ absissalari ayrilib turbomashinaning zo‘riqma xarakteristikasi H=f(Q) topiladi.



2.10-rasm. Zo‘riqma xarakteristikalari. a) H=f(Q_T) b) H=f(Q)

Agar ish g‘ildirakning chiziqli tezligi berilgan bo‘lsa ( ), mexanik isrofni kamaytirish uchun ish g‘ildirak diametrini – D₂ kamaytirish va aylanma tezlik – n ni oshirish talab qilinadi.

2.11-rasm. Mashina o‘qiga uzatilgan quvvatning taxminiy taqsimoti (foizlarda).
Rasmda 1 – mexanik, 2 – hajmiy, 3- gidravlik, 4 – sirkulyasiya (uyurma) qarshiliklarga sarflangan quvvatlar), 5 – foydali quvvat.

Mexanik isroflar mexanik foydali ish koeffitsienti bilan aniqlanadi:

_(2.72)
Bu erda: N – turbomashina o‘qiga uzatilgan quvvat;
- mexanik isroflarning summasi.
Normal ish rejimlarda turbomashinning foydali ish koeffitsienti - quyidagi tenglik bilan topiladi:
(2.73)
Oqim miqdori – Q normal ish rejimidagi oqimdagi – Q_n kam bo‘lgan rejimlarda suyuqlikning bir parrak oralig‘idan ikkinchisiga oqib o‘tishi hisobiga yana qo‘shimcha isroflar paydo bo‘ladi.
_ashki tarmoq va uning xarakteristikasi.
_{Kon suvlarini yer sathiga chiqarish va kon lahimlarini toza havo bilan ta’minlashda suv chiqarish va ventilyator qurilmalar o‘rnatiladi. Bu qurilmalar ikki qismdan, ya’ni suyuqlik yoki havoni harakatlantiruvchi gidravlik mashin (nasos yoki ventilyator) va suv yoki havo harakatlanadigan muhit (joy)dan tashkil topadi. Bu muhit (joy) qurilmaning tashqi tarmog‘i deb ataladi.
Suv chiqarish qurilmaning tashqi tarmog‘i suv so‘riluvchi va suv haydaluvchi quvurlar va ularning jihozlaridan iborat bo‘ladi.
Bosh qa yordamchi ventilyator qurilmalarning tashqi tarmog‘i – bu havo harakatlanadigan va shamollatish shart bo‘lgan kon lahimlarining majmuasidir.
Gidravlik mashina hoh u nasos bo‘lsin, hoh ventilyator bo‘lsin, tashqi tarmoqqa ulangan holda ishlaydi. To‘g‘rirog‘i suyuqlikni tarmoq bo‘ylab harakatga keltiruvchi vosita sifatida namoyon bo‘ladi.
Mashina hosil qiladigan zo‘riqma (bosim) suyuqlikning ma’lum balandlikga ko‘tarish va gidravlik qarshiliklarni engib o‘tishga sarflanadi. Turbomashina bir meyorda ishlab turganda uning zo‘riqmasi (bosimi) tashqi tarmoq zo‘riqmasiga (to‘g‘rirog‘i qarshi bosimiga) va uning unumdorligi tashqi tarmoqdagi oqim sarfiga teng bo‘ladi.
Turbomashinaning ishonchli va samarador ishlashi bevosita tashqi tarmoq ko‘rsatkichlar tarmoq zo‘riqmasi – Nt (qarshi bosim) va oqim sarfi – Qt – ga bog‘liq.
Kon turbomashinalariga oid mavjud adabiyotlarda tashqi tarmoq qarshiligini to‘g‘ridan-to‘g‘ri tarmoq zo‘riqmasi deb qabul qilingan. Shuning uchun tarmoq zo‘riqmasi tushunchasi ma’lum darajada shartli tushuncha bo‘lib, aslida esa harakatlanayotgan suyuqlikga aks ta’sir etuvchi tashqi tarmoq qarshiligidir (ya’ni gidravlik qarshiliklardir).}
Gidravlika fanidan [9] ma’lumki gidravlik qarshiliklar oqim tezligia bog‘liq. O‘z navbatida u oqim sarfini ifodalaydi. Shuning uchun tashqi tarmoq qarshiligini oqim sarfiga nisbatan o‘zgarishini, ya’ni , tashqi tarmoq xaraktyeristikasi deb nomlangan.
Suv chiqarish qurilma tashqi tarmoq xaraktyeristikasini topish uchun qurilma sxemasida (4.1-rasm) suvni tashqi tarmoqqa kirish I-I va chiqish II-II kesimlar va taqqoslash yuzasi qilib suv sathi 0-0 ni belgilab olamiz. Byernulli tenglamasiga binoan tashqi tarmoq zo‘riqmasi
(4.1)
Bu yerda: - mos ravishda oqimning kirish va chiqish kesimlaridagi to‘liq nisbiy enyergiyalari;
- kesimlar oralig‘idagi zo‘riqma isrofi (gidravlik qarshiliklar).
Oqimning tashqi tarmoqqa kirish I-I va chiqish kesimlaridagi to‘liq nisbiy enyergiya [9]:
(4.2)
Bu yerda: R₁ va R₂ – mos ravishda birinchi va ikkinchi kesimlardagi bosim (potensial enyergiya);
z₁ va z₂ – kesim yuzalarining og‘irlik markazidan taqqoslash tekislikgacha bo‘lgan tik masofalar (holat enyergiyasi);
v₁va v₂ – kesimlardagi oqim tezliklari;
α₁ va α₂ – kesimlardagi oqim harakatini iofdalovchi Kariolis mezoni.

4.1-rasm. Suv chiqarish qurilma sxemasi

Agar suv haydaluvchi va suv so‘riluvchi quvur diametrlari bir xil deb qarasak I-I va II-II kesimlar oralig‘idagi zo‘riqma isrofi (ya’ni gidravlik qarshilik):

(4.3)
Bu yerda: - uzunlik bo‘yicha qarshilik koeffitsienti;
l – suv quvurning umumiy uzunligi;
d – suv quvurning ichki diametri;
- mahalliy qarshiliklar koeffitsientining summasi.
- oqim tezligi.
Biz ko‘rayotgan sharoitda (4.1-rasm) ; ; ; ; va va qurilmaning normal ish rejimida oqim harakati turbulent ko‘rinishda bo‘lganligi uchun .
U holda (4.1), (4.2) va (4.3) tenglamalar asosida:
; bo‘ladi. (4.4)
Oqim sarfi tenglamasi ( ) dan oqim tezligi:

U holda:
(4.5)
_{Bu yerda: Ng – geodezik balandlik. U suv sathidan suv quyiladigan joygacha bo‘lgan tik balandlik;
R – quvur doimiyligi.}

Yuqoridagi (4.5) tenglama suv chiqarish qurilma tashqi tarmog‘ining xaraktyeristikasi ya’ni ifodalovchi tenglama hisoblanadi. Bu tenglama asosida tashqi tarmoq xaraktyeristikasi hisoblanadi, hamda N_T-Q_T koordinat tizimida ko‘rsatiladi (4.2-rasm). Hisoblash jarayonida oqim sarfi Q_T m3/sek o‘lcham birligida olinadi.

_{4.2-rasm. Tashqi tarmoq xaraktyeristikalari
Tashqi tarmoq xaraktyeristikasi:}

• 
  _{Nasos suv to‘plagichdan balandroq o‘rnatilganda - Ng>0 (4.2 a-rasm);}
  
• 
  _{Nasos va suv to‘plagich bir gorizontda o‘rnatilganda va suv quvurlar gorizontal holatda yotqizilganda - Ng=0 (4.2 b-rasm);}
  
• 
  _{Gidromonitorlarni yer sathidan yuqori bosimli suv bilan ta’minlashda – Ng<0 (4.2 s-rasm).}
  

<sub>ko‘rinishlarda bo‘ladi.
Ventilyator qurilma tashqi tarmog‘i va uning xaraktyeristikasi. Foydali qazilma yer osti usuli bilan qazib olinganda barcha kon lahimlarini doimiy ravishda toza havo bilan ta’minlash ya’ni ularni shamollatish zarur. Bu bilan kon lahimlarida xavfsiz ish sharoiti yaratiladi.
Konlarni shamollatishda bir necha elektr mexanik uskunalardan tashqil topgan majmua – shamollatish (ventilyator) qurilmalardan foydalaniladi. Agar qurilma havoni so‘rib olish usuli bilan ishlatilganda (4.3-rasm) toza havo shaxta stvoli – 1 bo‘ylab oqib o‘tib, yer osti qo‘rasida ko‘p tarmorqli kon lahimlariga – 2 taqsimlanadi. Qazish ishlari jarayonida ajralib chiqadigan turli gazlar va chang bilan aralashgan havo oqimi shaxta stvoli – 3 ventilyator qurilma – 5 orqali yer sathiga – atmosfyeraga chiqarib yuboriladi.

4.3-rasm. Ventilyator qurilma tashqi tarmog‘i (a) va uning xaraktyeristikasi (b).


Havo oqib o‘tadigan lahimlar tizimi ventilyator qurilmaning tashqi tarmog‘i deb nomlangan. Tashqi tarmoqda havo oqimi paydo bo‘lishi uchun uning kirish I-I va chiqish kesimlarida bosimlar farqi bo‘lishi zarur. Byernulli tenglamasiga binoan bosimlar farqi:</sub>
(4.6)
_{Bu yerda: PI va PII – mos ravishda havoning I-I va II-II kesimlardagi to‘liq nisbiy enyergiyalari;}
- I-I va II-II kesimlar oralig‘idagi bosim isrofi (qarshiliklarni engib o‘tish uchun sarflangan bosim). Bu isrof depressiya deb ham ataladi.
Tashqi tarmoqning I-I va II-II kesimlardagi havoning to‘liq nisbiy enyergiyalari:
(4.7)
(4.8)
Bu yerda: R₁; ; - mos ravishda havo oqimning I-I kesimdagi potensial, holat va kinetik enyergiyalari;
R₂; ; - havo oqimning II-II kesimdagi potensial, holat va kinetik enyergiyalari;
U holda havo oqimning paydo qiluvchi bosimlar farqi:
(4.9)
Shamollatish sxemasiga binoan – ligini e’tiborga olib (4.9) tenglamani quyidagicha yozish mumkin:
(4.10)
Havoning tashqi tarmoq bo‘ylab oqib o‘tishi jarayonida paydo bo‘ladigan qarshiliklarni engib o‘tish uchun sarflanadigan bosim isrofi quyidagi ifoda bilan topiladi:
(4.11)
Bu yerda: R – tashqi tarmoq qarshiligi;
Q_T – tarmoqdan oqib o‘tadigan havo sarfi.
Yuqoridagi (4.10) va (4.11) tenglamalardan:
(4.12)
Oqimning sarfi tenglamasidan v=Q/S, tashqi tarmoqning II-II (diffuzorning chiqish kesimi) kesimidagi uning kinetik enyergiyasi:
(4.13)
Diffuzor – dinamik isrofiini kamaytirish maqsadida o‘rnatiladi va unumli ravishda foydalanish tavsiya etiladi.
Amaliyotda tashqi tarmoq xaraktyeristikasi statik bosimning unumdorlikga nisbatan o‘zgarishi asosida, ya’ni ifoda bilan topiladi.
Uning, P-Q koordinat tizimida ko‘rinish ikkinchi darajali egri chiziq (4.3 b-rasm) holida bo‘ladi.
Ventilyator qurilmani ishlatishda va tadqiqot qilishda tashqi tarmoq xaraktyeristikasi “ekvivalent tuynuk” deb shartli ravishda qabul qilingan tushuncha bilan topiladi.
Ekvivalent tuynuk deb, tashqi tarmoqning qarshiligiga teng qarshilikga ega bo‘lgan, yupqa devordagi doira ko‘rinishdagi teshik tushuniladi. Ekvivalent tuynuk adabiyotlarda A-harfi bilan belgilangan va m² o‘lcham birligiga ega.
Gidravlika fanidan ma’lumki bu ko‘rinishdagi tuynuk orqali oqib o‘tuvchi suyuqlik sarfi [10]:
(4.14)
Bu yerda: =0,62÷0,65 sarf koeffitsienti;
N – zo‘riqma. Uning o‘lcham birligi m.s.u.
Bu tenglamadan ekvivalent tuynuk:
; (4.15)
Suv va havoning solishtirma og‘irliklari turlicha bo‘lganligi uchun zo‘riqma bilan bosim o‘zaro ko‘rinishga ega (R – havo bosimi). Undan:
(4.16)
Yuqoridagi (4.14) va (4.15) tengliklardan ekvivalent tuynuk:
; (4.17)
Agar sarf koeffitsienti = 0,65 va havo zichligi =1,2 kg/m³ deb olsak ventilyator qurilmasi tashqi tarmog‘ining ekvivalent tuynugi:
; (4.18)
Ushbu tenglamadn tashqi tarmoqning ekvivalent tuynuk orqali topilgan tenglamasi quyidagi ko‘rinishda yoziladi:
(4.19)
Qisqa vaqt oralig‘ida ekvivalent tuynuk A=const va tashqi tarmoq xaraktyeristkasi ham o‘zgarmas deyish mumkin. Lekin vaqt o‘tishi bilan kon lahimlarining uzunligi o‘zgarib boradi. Buning oqibatida qarshiliklarning ortadi (yoki kamayadi) va ekvivalent tuynuk qiymati ham o‘zgaradi. Demak qurilmaning tashqi tarmoq xaraktyeristikasi kam o‘zgaruvchan bo‘ladi (4.3 b-rasm).


Nazorat savollari

1. 
   Gidravlik mashinalarnig texnologik ko’rsatkichlarini ko’rsating.
   
2. 
   Gidravlik mashinalarning energiya yo’qotilishi nimalar.
   
3. 
   Tashqi tarmoq xarakteristikalarini yoritib bering.
   

1^ Стационарные установки шахт, Под общей редакцией Братченко Б.Ф., Москва, Недра, 1977 г.