ЦЕЛЬ РАБОТЫ1. Усвоить принцип действия и изучить работу насосной установки с объемным нерегулируемым насосом.2. Освоить методику испытаний нерегулируемого объемного насоса.3. Получить характеристику нерегулируемого объемного насоса.Объемным насосом называется насос, в котором жидкость перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса. К объемным насосам относятся: возвратно-поступательные и роторные насосы.^ Возвратно-поступательные насосы – объемные насосы с прямолинейным возвратно-поступательным движением рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена насоса. Рабочими органами могут быть поршень, плунжер, диафрагма, а насосы соответственно – поршневыми, плунжерными и диафрагменными. Эти насосы широко применяются для перемещения (перекачивания) различных жидкостей. Среди них поршневые насосы являются наиболее простыми.^ Роторные насосы – объемные насосы с вращательным или вращательным и возвратно-поступательным движением рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена насоса. К ним относятся: аксиально-поршневые, радиально-поршневые, пластинчатые, шестеренные, винтовые. Роторные насосы применяются в основном в объемных гидроприводах. Объемные насосы могут развивать давление до 250 МПа. Они могут быть нерегулируемыми (с постоянной подачей) и регулируемыми (с изменяемой подачей). Ниже будут рассмотрены нерегулируемые насосы.^ Поршневые насосы – объемные насосы, у которых вытеснение жидкости из неподвижных рабочих камер производится в результате прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня.^ Роторные аксиально-поршневые насосы – насосы, у которых оси поршней или плунжеров параллельны оси вращения ротора (блока) цилиндров или составляют с ней угол менее 45°. Такие насосы являются наиболее распространенными в гидроприводах. Они способны обеспечить высокую подачу при большом давлении и высоком КПД, высокую частоту вращения рабочего органа и точность регулирования подачи при малых габаритах, весе и малой инерционности. Насосы развивают давление до 32 МПа, реже до 55 МПа. При оптимальном режиме объемный КПД составляет 0,97… 0,98, а КПД насоса- до 0,95. Эти насосы могут иметь до 7… 9 цилиндров диаметром 10—50 мм при угле наклона блока цилиндра или диска 20… 30». Существует большое количество конструкций аксиально-поршневых насосов, однако их можно разделить на две группы, отличающиеся схемой связи блока цилиндров с приводом (рис. 1 а, б, в): с наклонным блоком цилиндров (а) и с наклонным диском (б, в). Рис. 1. Схемы аксиально-поршневых насосов а) – с наклонным блоком цилиндров; б), в) – с наклонным диском. Для обеспечения подачи насоса необходимо возвратно- поступательное движение поршней, которое возможно при наличии угла наклона блока цилиндров или диска. У нерегулируемых насосов этот угол постоянный. На рис. 2 показана конструкция бескарданного нерегулируемого аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком цилиндров типа 210 Рис. 2. Нерегулируемый бескарданный насос типа 210. Вал 1 вращается в шарикоподшипниках 2 и заканчивается диском 4. Вращение блока цилиндров 5 и перемещение поршней 9 в цилиндрах происходит с помощью штоков 10. Каждый шток одной сферической головкой закреплен в диске 4, а второй – в поршне. Блок цилиндров имеет семь поршней и вращается на центральном шипе 6, который опирается с одной стороны сферической головкой на диск, а с другой – на втулку сферического распределителя. Смазка деталей блока цилиндров осуществляется из рабочих камер по сверлениям в днищах поршней, штоков и сферического распределителя 7. Распределитель 7 крепится неподвижно к внутренней поверхности крыши 8. Два серпообразных выреза распределителя совмещены с отверстиями крышки, и через них со всасывающей и напорной гидролиниями.^ Роторные радиально-поршневые насосы – насосы, у которых оси поршней или плунжеров перпендикулярны оси вращения ротора или составляют с ней углы более 45°. Насосы имеют звездообразное расположение цилиндров. В одном ряду может располагаться от 5 до 13 цилиндров, а количество рядов может достигать 6. Такие насосы могут обеспечить давление до 100 Мпа. Они имеют большой срок службы, но более громоздки, чем остальные насосы и имеют более высо высокие моменты инерции, менее приёмисты и более тихоходные. Принципиальная схема радиально-поршневого насоса однократного действия приведена на рис. 3. 0н состоит из статора 6, ротора 2, плунжеров 4, распределителя 3. При вращении ротора плунжеры сферическими головками соприкасаются с внутренней поверхностью cтатора и совершают возвратно-поступательное движение относительно цилиндров. Последние своими каналами соединяются со всасывающим каналом 5, когда плунжеры отходят от распределителя 3, и с напорным каналом 1, когда плунжеры вытесняют жидкость из цилиндров. Рис. 3. Схема радиально-поршневого насоса. Наличие эксцентриситета е определяет величину хода плунжера, а следовательно, и подачу насоса. У нерегулируемых насосов е = const.^ Пластинчатые насосы. Эти насосы просты по конструкции, имеют малые габариты и вес, развивают давление до 17 МПа. Схема пластинчатого насоса однократного действия показана на рис. 4. Насос состоит из ротора 2, ось вращения которого смещена относительно оси статора 3 на величину эксцентриситета е. В пазах ротора установлены (радиально или под углом к радиусу) от 6 до 12 пластин 1, которые прижимаются к внутренней поверхности статора давлением жидкости, пружинами или центробежными силами. Рис. 4. Схема пластинчатого насоса однократного действия. При вращении ротора пластины совершают, кроме вращательного, и возвратно-поступательное движение в пазах ротора, образуя замкнутые объемы-камеры, которые непрерывно меняют свою величину. При увеличении объема происходит всасывание, при уменьшении – нагнетание. В насосах за один оборот ротора два раза происходит всасывание, нагнетание жидкости. Насосы двукратного действия – нерегулируемые.^ Шестерённые насосы. Бывают низкого и высокого давления. Насосы низкого давления применяются в системах смазки или системах подпитки гидроприводов, насосы высокого давления – в гидроприводах. Рис. 5. Схема шестеренного насоса. Шестерённые насосы состоят из двух одинаковых цилиндрических шестерен, совершающих вращательное движение (рис. 5). При вращении шестерён в противоположные стороны зубья выходят из зацепления, и объем впадин шестерен заполняется жидкостью и переносится на сторону нагнетания, где и вытесняется при входе зубьев в зацепление. Шестерённые насосы малого давления (0,4…0,6 МПа) применяются в системах смазки различных машин, а с давлением 7… 16 МПа в гидроприводах. Широкое распространение получили насосы типа НШ. Они развивают номинальное давление 10…16 МПа и максимальное – до 25 МПа, объемный КПД их – 0,92, а КПД насоса – до 0,85.^ Винтовые насосы. Отличаются высокой надежностью, компактностью, бесшумностью в работе и равномерной подачей жидкости. Они выпускаются в двух и трехвинтовом исполнении. Трехвинтовой насос (рис. 6) состоит из трех винтовых роторов, средний из которых, (диаметром Dн) является ведущим, а два боковых (диаметром dн) служат в качестве уплотнителей ведущего винта. При вращении винтов их нарезки, взаимно замыкаясь, отсекают во впадинах некоторые объемы жидкости и перемещают их вдоль оси вращения. Насосы развивают давление до 20 МПа и имеют КПД 0,8 0,85. Винтовые насосы – нерегулируемые. Применяются в гидроприводах, маслосистемах турбин и для подачи вязких жидкостей. Рис. 6. Трехвинтовой насос.Основными техническими показателями объемного насоса являются: подача, рабочий объем, давление, мощность и КПД. Все они, кроме рабочего объема, были рассмотрены ранее (см. работу 2.1), поэтому на них в данной работе останавливаться не будем.^ Рабочий объем насоса qн – разность наибольшего и наименьшего значений замкнутого объема за оборот или двойной ход рабочего органа насоса. Он связан с идеальной подачей зависимостью: (1) где Qт и nн – идеальная подача и частота вращения.^ Характеристики нерегулируемых объемных насосов.Характеристика объемного насоса – графические зависимости подачи Q, мощности N и КПД ) от давления р при постоянных значениях частоты вращения и плотности жидкости на входе в насос, т. е. Q = f (р), N = f (p), = f (p). Объемные насосы различных типов имеют аналогичные характеристики (рис. 2.13). 1. Напорная характеристика нерегулируемого насоса есть Q = f (p). Идеальная подача Qт не зависит от давления, поскольку Qт = qнnн. Очевидно, Qт = f (р) при nн= const изобразится прямой, параллельной оси р (см. прямую 1 на рис. 7). Рис. 7. Характеристика нерегулируемого объемного насоса. Напорная характеристика для реальной подачи Q = f (p) при nн= const (прямая 2 на рис. 7) несколько отклонится вниз от прямой 1. Такое отклонение связано с наличием утечек жидкости Q в насосе через зазоры из области нагнетания в область всасывания. Утечки жидкости прямо пропорциональны давлению и обратно пропорциональны вязкости жидкости. Если вязкость жидкости 2 1 – выше. 2. Напорная характеристика нерегулируемого насоса с переливным клапаном (рис. 8). Для того, чтобы обезопасить насос 2 и гидросеть 3 от чрезмерного повышения давления при уменьшении подачи до Qс, параллельно насосу 2 ставят переливной (перепускной) клапан, который открывается под действием повышенного давления и пропускает часть подачи насоса Qкл через клапан в бак. Наличие клапана изменяет (ломает) характеристику насоса в точке 2. Прямая 2–3 отклоняется от вертикали. Величина участка 3–4 составляет 10…15 % от давления настройки клапана рнк и зависит от характеристики клапана. а) n = const, q = constб) Рис. 8. Схема насоса с переливным клапаном (а) и его напорная характеристика (б).На участке 2–3 подача жидкости в гидросеть равна: (2) Наряду с рассмотренными находят применение универсальные или топографические характеристики. На них изображаются напорные характеристики для различных значений частот вращения nн и кривые равных КПД и мощностей. Эти характеристики получают при испытаниях насоса на специальных установках.^ ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ Установка с открытой системой циркуляции жидкости (рис. 9) включает в себя: объемный насос 1, балансирный электродвигатель 114, бак 8, всасывающий 6 и нагнетательный 3 трубопроводы, дроссель 15, теплообменнике, фильтр 10, предохранительный клапан 2 и контрольно-измерительную аппаратуру, служащую для замера: подачи (расходомер II), давления (манометр 4 и вакуумметр 5), мощности-насоса (балансирный электродвигатель 14 с весами и рычагом 13 и тахометром 12),. температуры рабочей жидкости (термометр 7). При работе установки рабочая жидкость по всасывающему трубопроводу 6 поступает в насос, затем по напорному трубопроводу 3 через регулируемый дроссель 15 (если он открыт) к расходомеру 11, фильтру 10 и теплообменнику 9 в бак 8. В случае, если дроссель закрыт или открыт частично, давление за насосом повышается и, если станет больше давления настройки клапана рнк, предохранительный клапан 2 откроется и будет пропускать через себя в бак всю жидкость или часть её. Рис. 9. Установка для испытания нерегулируемого насоса.^ ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И ОБРАБОТКАОПЫТНЫХ ДАННЫХ: 1. Включить установку и добиться требуемого температурного режима. 2. Изменяя положение дросселя 15, обеспечить давление на выходе из насоса равным: минимально возможному (нуль), 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 и 1,05 номинального давления. 3. При каждом режиме работы снять показания: манометра – рм, вакуумметра – рв, расходомера – Qoп, тахометра – nоп, весов – F, термометра – t °C и записать их в табл. 1. 4. Выключить установку. 5. Вычислить технические параметры работы насоса и результаты записать в табл. 2.6. Давление насоса (3) При Zм (4) Подача насоса Qоп определяется расходомером или объемным способом, в последнем случае необходимо знать время наполнения измеряемого объема в мерном баке. Идеальная подача Qт находится по графику Qт= f (р) на продолжении кривой при значении давления р = 0. Мощность насоса Nоп (5) где ^ L – плечо балансирного электродвигателя, м; F – усилие на весах, Н; F0 – начальное усилие на весах (определяется при отключенном насосе), H. Полезная мощность Nпоп(6) КПД насоса н (7) Объемный КПД 0(8) Механический (гидромеханический) КПД м(9)Таблица 1 Измеряемые параметры Рассчитываемые параметры рм, Па рн, Па Qoп, л/с noп, об/мин F, Н t, оC Poп, МПа Noп, кВт Nпoп, кВт N, кВт Q, л/с н 0 м Характеристику насоса, т. е. графические зависимости Q = f (p), N = f (p), н = f (р), следует построить по приведенным к номинальной частоте Разделить гидравлические и механические потери в объемных гидромашинах довольно трудно. Поэтому их определяют совместной оценивают одним гидромеханическим КПД, который для краткости часто называют механическим м = мг. Для объемных гидромашин н= м0. ^ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» К а ф е д р а «Теоретические основы теплотехники и гидромеханика»^ ИСПЫТАНИЯ НЕРЕГУЛИРУЕМОГООБЪЕМНОГО НАСОСАУказания к компьютернойлабораторной работе № 19Самара Самарский государственный технический университет2008Печатается по решению редакционно-издательского совета СамГТУУДК 536.24 (07).^ Испытания нерегулируемого объемного насоса: метод. указ./ Сост. Е.В. Ларгина, Л.И. Бабенкова, В.А. Кудинов. Самара, Самар. гос. техн. Ун-т, 2008. 9 с.Методические указания предназначены для студентов спец. 1005, 1007, 1008 и других родственных специальностей при выполнении ими лабораторных работ по курсу «Гидромеханика».Ил. 9. Табл. 1. Библиогр. 1 назв.УДК 536.24 (07).Составители: Е.В.Ларгина, Л.И. Бабенкова, В.А. Кудинов Рецензент д-р техн. наук, проф. А.А. Кудинов© Е.В.Ларгина, Л.И. Бабенкова, В.А. Кудинов, составление, 2008 © Самарский государственный технический университет, 2008 В каталогах для объемных насосов приводятся значения н и 0, а величину м получают вычислением вращения nн значениям, подачи, мощности; (10) и значению КПД, вычисленному по формуле (8). Дополнительно следует построить графики 0= f (p) и м = f (p).^ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Что называется объемным насосом, какие вы знаете объемные насосы? 2. Изложите основные сведения о роторных аксиально-поршневых насосах? 3. Какие насосы называются роторными радиально-поршневыми, основные сведения о них? 4. Приведите основные сведения о пластинчатых и шестеренных насосах. 5. Назовите и поясните основные технические показатели объемных насосов. 6. Что называется характеристикой объемного насоса? Изобразите характеристику этого насоса. 7. Что называется напорной характеристикой объемного нерегулируемого насоса, каково её графическое изображение? 8. Изобразите напорную характеристику нерегулируемого насоса с переливным клапаном. 9. Что такое КПД насоса и как его определить при испытаниях?^ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Кудинов В.А., Карташов Э.М. Гидравлика. М.: Высшая школа. 2008. 200 с.ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ1. Отчет оформляется на двойном тетрадном листе. 2. Первая страница отчета содержит титульный лист методического пособия с указанием фамилии студента, выполняющего работу и преподавателя, принимающего работу. 3. Последующие страницы содержат: - цель работы; - основные теоретические сведения (кратко); - схема лабораторной установки; - основные формулы для расчета; - итоговую таблицу с результатами опытов и вычислений; - выводы по результатам работы.^ Испытания нерегулируемого объемного насосаСоставители: Ларгина Евгения ВалерьевнаБабенкова Лидия ИвановнаКудинов Василий АлександровичРедактор В. Ф. Е л и с е е в а Технический редактор В. Ф. Е л и с е е в аПодп. в печать 07.06.08. Формат 60х84 1/16. Бум. офсетная. Печать офсетная. Усл. п. л. 0,7. Усл. кр.-отт. . Уч-изд. л. 0,69. Тираж 50. Рег № 219.Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус.Отпечатано в типографии Самарского государственного технического университета 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус № 8.