Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Лабораторная работа № 1. Изучение устройства и определение рабочих характеристик шестерённого насоса.



Цель работы: Изучение основных теоретических положений по исследованию характеристик объемных насосов, ознакомление со стендом для испытания гидросистем и снятие на нём характеристик шестерённого насоса.

Краткие теоретические сведения.

В объемных насосах подача жидкости осуществляется вследствие ее вытеснения из рабочей камеры, объем которой изменяется. Рабочая камера попеременно соединяется с зонами всасывания и нагнетания.

 

 

 

Рисунок 1. 1.Устройство шестерённого насоса с внешним зацеплением зубьев.

 

Рабочая камера шестеренного насоса - впадина между двумя соседними зубьями. Количество рабочих камер равно общему количеству зубьев двух шестерен.

 

При вращении ведущей шестерни, закрепленной на валу насоса и зацепляющейся с ней ведомой шестерни, свободно вращающейся на оси в направлениях, показанных стрелками, впадины между зубьями (рабочие камеры) заполняются жидкостью в зоне, связанной со входом насоса. Далее рабочие камеры, по мере вращения шестерен, переносятся вдоль внутренней поверхности корпуса насоса в зону, связанную с выходом насоса. В эту зону жидкость вытесняется входящим во впадину зубом сопряженной шестерни.

При изготовлении насосов, эксплуатации, ремонте и т.п. необходимо снимать их технические характеристики. При этом определяют характеристики насосов, т.е. графическую зависимость производительности Q; полезной мощности Nп; мощности на валу Nвн; полного к.п.д. η; объемного к.п.д. η0 от давления в нагнетательной линии.

 

Рисунок 1.2. Примерный вид зависимостей производительности Q (расхода), мощности Nи кпд ηшестерённого насоса от давления Р.

Из рисунка 1.2 следует, что действительная подача ( производительность) насоса (т.е. объём, подаваемый в ед. времени в нагнетательную линию) и давление связаны на начальном участке линейной зависимостью. Уменьшение подачи приодит к увеличению давления .

.

Рисунок 1.3. Графическая зависимость подачи от давления насоса

 

Идеальная (теоретическая) подача насосаQид от давления не зависит и определяется из соотношения:

Qид = V0 • n(1-1).

Здесь V0-рабочий объём насоса (м3), n–число оборотов в ед. времени (за сек).

На графике Р- Qеё можно изобразить прямой линией 1.

Такая подача существует при нулевом давлении на выходе насоса (точяка А). Из рисунка 1-3 следует, что при отсутствии объёмных потерь давление, создаваемое насосом, не оказывает влияния на величину подачи Qид. Но в насосах существуют утечки жидкости и действительная подача меньше теоретической на величину утечек.

Q = Qид -Qу (1-2)

Величина утечекQу зависит от давления насоса (разность давлений на выходе и входе насоса).

Так как по определению объёмный кпд насоса η0 = Q/ Qид,то его значения можно найти , измеряя действительную подачу, число оборотов вала насоса и рассчитывая теоретическую подачу (ф-ла 1-1):

η0 = Q/ Qид =Qид/V0 • n (1-3)

При движение жидкости через рабочую камеры часть механической энергии привода насоса преобразуется в кинетическую энергию и потенциальную энергию давления (создаётся напор).

Напор насоса (удельная энергия, полученная жидкостью при прохождении через рабочую камеру) и давление связаны соотношением Р = ρgH. При нулевой подаче давление будет максимальным.

Если известно давление Рм , для которого найден объёмный кпд, можно найти точку на диаграмме, соответствующую этому давлению и подаче, и провести через неё линию АВ (линия 2).

При такой характеристике подача незначительно зависит от давления.

В реальных гидросистемах существуют потери напора, как местные, так и линейные, и на их преодоление затрачивается энергия, Чем больше потери, тем большее давление развивает насос на выходе. Создаваемое насосом давление может расти практически неограниченно, до разрушения насоса или трубопровода. Поэтому на практике в нагнетательную линию насоса ставят клапаны давления (напорные, редукционные и др.) Клапан настраивают на определённое давление, при достижении которого часть жидкости будет уходить в бак, снижая давление в системе.

Изменение подачи жидкости в гидролинию можно осуществить и с помощью специальных регуляторов расхода.

При срабатывании клапана давления часть жидкости уходит через него в бак и характеристика как бы «переламывается» в точке С. Линия CD в этом случае уже изображает зависимость подачи насосной установки от давления. Из неё следует, что подачу можно существенно изменить при небольшом изменении давления. При давлении Рм (полное открытие клапана) подача жидкости в нагнетательную линию полностью прекращается (Q = 0).

Регулятор расхода изменяет подачу, но в отличие от первого случая, вся жидкость поступает в систему. Этот способ изменения подачи более экономичен, но требует применения регулируемых насосов, которые более сложны в изготовлении, а следовательно и дороже.

В данной работе экспериментально определяются:

действительная подача нерегулируемого шестерённого насоса с помощью расходомера и электронного счётчика;

число оборотов вала насоса;

давление на входе и выходе насоса;

мощность, потребляемая из сети.

Это позволяет рассчитать идеальную подачу, действительную подачу (измерения проводятся для нескольких значений подачи) и построить зависимость подачи от давления графически (линия 1 и линия 2).

Полезная мощность (мощность, сообщаемая насосом жидкости) определяется соотношением: Nп= ∆Р•Q 10 -3 квт (1-4)

где ∆Р – разность давлений на входе и выходе насоса (Мпа). В случае использования вакуумметра на входе, разность давлений заменяется на сумму.

Q=V/τ(1-5) Производительность (подача) насоса находится с помощью расходомера (измеряет объём) и электронного счётчика (размерность м3/с или л/мин). Потребляемая мощность на валу насосаN находится по формуле:

N = M ω (1-6) Здесь М-крутящий момент на валу насоса, ω – угловая скорость вращения (ω = 2πn, где n–число оборотов за единицу времени).

К сожалению, действительный крутящий момент на валу насоса в данной работе найти нельзя.

Но идеальный крутящий момент насоса можно найти из соотношения:

Мид = Nт/ ω = Р •V0/2π

Здесь Nт =Р•Qид•n (1-7) – теоретическая потребляемая мощность на валу насоса.

Рабочий объём рассматриваемого насоса V0= 10 см3 и он остаётся постоянным у не регулируемых насосов.

Число оборотов, определяемое по тахометру в данной работе, надо делить на 2.

Следует учесть, что реальный крутящий момент М на валу насоса, учитывающий механические потери мощности в насосе, несколько больше идеального, поэтому по формуле (1-7) получаются меньшие значения полной мощности насоса.

Полный к.п.д. насоса, который учитывает все потери, определяется формулой:

η = Nп / N = η0 ηг ηм (1-8)

Объемный к.п.д.( учитывает потери мощности в насосе из-за утечек жидкости Qучерез зазоры) находится по зависимости (см. ф-лу 1-3):

η0 = Q/ Q ид = Q/ (Q + Qу )

Гидравлический кпд:

ηг = Н/(Н + h) (1-9)

где h– потери напора в насосе, учитывает потери мощности в насосе на преодоление линейных и местных потерь. У шестерённых насосов потери малы и ηг =1.

Механический кпд:

ηм = (N – Nм)/ N (1-10)

учитывает механические потери мощности в насосе (в подшипниках, уплотнениях, в механизме насоса и др.)

Характеристики насоса, используемого в работе (НШ10): рабочий объем V0 = 10 см , объемный КПД – 0,92, полный КПД – 0,8.

Полный кпд насосной установки, включающей все элементы (гидродвигатель, гидронасос, гидролинии и гидроаппаратуру-см. рис.1-4) будет значительно ниже, чем у насоса:

ηну = Nп / Nну (1-11) Здесь мощность насосной установки Nну определяется мощностью, потребляемой из сети электродвигателем, по ваттметру (цена деления -25 вт).

Порядок выполнение работы.

На рисунке 2-4 представлена гидравлическая схема экспериментальной установки. Шестерённый насос Н1 приводится в движение электродвигателем М1. Тахометр ТХ1 позволяет определить число оборотов на валу насоса. К входу насоса подключен вакуумметр МВ, к выходу манометр МН1.

Перепускной клапан КП1 предохраняет насос от перегрузок. При давлении, выше критического, клапан открывается , часть жидкости уходит в бак Б1, давление падает и клапан закрывается.

Жидкость (масло) поступает из бака в насос через вентиль В1 (он полностью открыт) и через фильтр (фильтр включает перепускной клапан) Ф подаётся в гидрораспределитель Р1(включено первое положение), проходит через гидрораспределитель Р3 (включено первое положение), затем через гидродроссель ДР1, расходомер РА и сливается в бак.

Гидродроссель должен быть открыт полностью.

 

Примечание: насосы не должны включаться в гидролинии при закрытых гидрораспределителях и гидродросселях! Они могут выйти из строя.

А) Включить электропитание стенда, электродвигателя М1, секундомера,

тахометра (nн1). Тумблер 1 в положении “ВКЛ1.”, тумблер 3 в положении

“ВКЛ.”, тумблер 2 в положении “ВЫКЛ.”, вентиль В1 (установлен снизу на

баке слева) полностью открыт. Внимание! Перед включением установки маховик управления регулируемым дросселем Д1 повернут до упора по часовой стрелке (максимальное проходное сечение дросселя).

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.