1. Назначение, классификация насосов, их основные параметры

Насос предназначен для преобразования механической энергии приводного двигателя в энергию потока рабочей жидкости. Их рабочий процесс основан на попеременном заполнении рабочей камеры рабочей жидкостью и вытеснении ее из рабочей камеры.

Под рабочей камерой принято понимать емкость, ограниченную рабочими поверхностями деталей гидромашины, периодически изменяющую свой объем и попеременно сообщающуюся с каналами, подводящими и отводящими рабочую жидкость.

В гидроприводах мобильных машин применяют роторно-вращательные и роторно-поступательные насосы, которые по виду рабочих органов разделяют на шестеренные, пластинчатые и поршневые. По углу ротора с рабочими органами различают радиальные и аксиальные роторно-поршневые насосы. По механизму передачи движения радиально-поршневые насосы классифицируют на кулачковые и кривошипные, а аксиально-поршневые — с наклонным блоком и наклонным диском.

Роторные насосы могут быть выполнены с нерегулируемым и регулируемым рабочим объем и предназначены для работы как в режиме объемного насоса, так и в режиме объемного гидромотора (насоса-мотора) с реверсивным, нереверсивным направлениями потока.

В гидроприводах широко применяют обратимые аксиально-поршневые насосы, предназначенные для использования как в режиме насоса, так и в режиме гидромотора.

Основными параметрами насоса или гидромотора являются рабочий объем q, номинальное давление P_н и частота вращение n_н, а производными — подача Q_н и мощность N_н для насоса, расход рабочей жидкости Q_м и крутящий момент М для гидромотора, а также полный КПД гидромашин .

Теоретическая подача насоса или расход гидромотора пропорциональны рабочему объему и частоте вращения:

Q=q·n (1)

В действительности указанная пропорциональность отсутствует вследствие объемных потерь рабочей жидкости, поэтому действительная подача Q всегда меньше теоретической. Объемные потери характеризуются внутренними перетечками рабочей жидкости в гидромашине из полости высокого давления (нагнетания) в полость низкого давления (всасывания) и наружными утечками через зазоры из корпуса по дренажному трубопроводу во всасывающую гидролинию или в бак. По мере изнашивания сопрягаемых деталей и увеличения зазора между ними объемные потери увеличиваются. Они также возрастают при повышении перепада давления и уменьшении вязкости рабочей жидкости. Следовательно: увеличение объемных потерь вызывает уменьшение объемного КПД _о, представляющего собой отношение действительной подачи насоса к теоретической:

_о=Q_н/Q_т (2)

Тогда действительная подача

Q_н=q·n·_о (3)

где q — рабочий объем насоса; n — частота вращения насоса.

При предварительных и приемочных испытаниях подачу, приведенную к частоте вращения насоса, расчитывают по формуле

Q_н=Q_изм·n_н/n_изм (4)

где n_н — частота вращения, к которой праведна подача; n_изм — частота вращения насоса, при которой измерялась подача Q_изм.

При изменении подачи расходомерами коэффициент подачи следует определять так

K_Q=a·i_p /i_н ; K_Q=10³ ·Q_изм/(q·n_изм) (5)

где a — коэффициент a=q_p·i_н/q_н·i_p1 (здесь q_p — рабочий объем расходомера, м³; i_н1 и i_р1 — число импульсов на валахсоответственно насоса за один оборот); i_p и i_н — число импульсов соответственно на валах расходомера и насоса за время измерений.

Теоретическая мощность насоса или гидромотора

N_т=Q_т·Р (6)

пропорциональна подаче (расходу) и перепаду давления на входе и выходе из гидромашины. Но если известны крутящий момент М_т и угловая скорость гидромашины, то N_т=М_т·_т.

Сопоставляя выражения теоретической мощности: находим крутящий момент на валу гидромашины:

М_т=Q_т·P/_т (7)

где P=Р₁—Р₂ — перепад давления в подводящем и отводящем трубопроводах.

Мощность (Вт), нес я для привода насоса (или гидромотора) всегда больше теоретической мощности на величину потерь:

N_пр.н=P·Q_т/_н (8)

где Р — в Па, Q — в м³/с; (здесь _о — КПД, учитывающий внутренние перетечки рабочей жидкости из полости нагнетания в полость всасывания и наружные утечки из корпуса через зазоры в сопряженных деталях; _м — механический КПД, учитывающий потери, возникающие при вращении и перемещении рабочих деталей относительно друг друга; _г — гидравлический КПД, учитывающий потери давления, возникающие при движении рабочей жидкости по внутренним каналам гидрооборудования).

Полный КПД, определяется из отношения полезной мощности N_п=·Q_н потребляемой, т. е.

_н = N_n/N_{пр н} (9)

Если измерен крутящий момент М_н, то КПД насоса определяют по формуле

в системе СИ

=Р·Q_н/2·М_н·n_н (10)

где Р — в Па; Q_н — подача насоса, м³/сек; М_н — Н·м; n_н — частота вращения насоса, об/сек.

Из сказанного следует, что КПД насоса можно определить следующим образом

Объемный КПД

_о=q_p·n_p/q_н·n_н (11)

Гидромеханический КПД

_гм=q_н·(Р₁—Р₂)/M_н·2 (12)

Полный КПД

=_о·_гм (13)

где М_н — крутящий момент на валу насоса; Р₁, Р₂ — давление в напорной и всасывающей магистралях насоса.