32

Лабораторная работа № 1 Гидравлические характеристики объемного насоса и напорного клапана

Цель работы: ознакомление с конструкцией и принципом действия объемного насоса и напорного клапана. Снятие гидравлических характеристик объемного насоса, напорного клапана, построение характеристики их совместной работы.

Характеристикой насоса называют зависимость подачи насоса от давления нагнетания при постоянной частоте вращения вала. Теоретически характеристика насоса должна иметь вид горизонтальной линии. На практике при увеличении давления на выходе насоса его подача уменьшается из-за увеличения внутренних утечек (перетечек). Пример характеристики показан на рис. 1. Внутренние утечки могут достигать значительной величины у насосов, детали которых изношены и зазоры между ними увеличены. Отношение реального значения подачи насоса Q к его теоретической подаче Q_т представляет собой объемный коэффициент полезного действия насоса: _о=Q/Q_т . У исправных насосов _о = 0,8…0,9.

Схема для снятия статической характеристики насоса представлена на рис. 2.

Рис. 1. Пример статической характеристики насоса.

Рис. 2. Гидравлическая схема установки для снятия статической характеристики объемного насоса.

Насос 1, характеристику которого требуется снять, входит в состав насосной станции стенда. Предохранительный клапан 2 насосной станции настроен на давление 60 бар.

Измерение расхода осуществляется объемным способом (используется мерный бак) или с помощью расходомера. При использовании мерного бака можно: а) засекать время, за которое набирается определенный объем масла, например, 1 литр, б) замерять объем масла, который набирается за определенный временной интервал, например, за 20 сек. В мерный бак 6 поток масла подается при переключении распределителя 5. Мерный бак стенда рассчитан на 3л, одно деление соответствует объему жидкости 0,5л. Требуемое давление р на выходе насоса устанавливается регулируемым нагрузочным дросселем 4 и контролируется по манометру 3.

Порядок выполнения работы.

1. На стенде собрать гидравлическую схему для снятия статической характеристики объемного насоса (рис. 2). Перед включением гидростанции полностью открыть нагрузочный дроссель 4 и сливной кран 7 мерной емкости.

2. Включить стенд и проверить работу схемы.

3. Регулировочным винтом нагрузочного дросселя 4 установить давление р=20бар (давление измеряется манометром 3). Для измерения объемного расхода сливной кран 7 мерной емкости 6 закрыть, распределитель 5 переключить на 20 с. Зарегистрировать объем масла V (л) в мерном баке 6. Расход Q (л/мин) определяется умножением измеренного объема на три. Слить жидкость из мерного бака, открыв вентиль 7. Опыт повторить 3 раза. Среднее значение расхода занести в таблицу 1.

5. Регулировочным винтом нагрузочного дросселя 4 повысить давление р (манометр 3) до следующего значения, указанного в таблице 1, и повторить опыт.

Таблица 1.

р, бар	20	30	40	45	50
V, л
Q, л/мин

6. По данным таблицы 1 построить характеристику насоса Q=f(p).

7. Построить зависимость объемного КПД насоса _о от давления нагнетания р. Поскольку рабочий объем исследуемого насоса равен V₀=2,5 см³ , а частота вращения приводного электродвигателя равна 2400 об/мин, теоретическая подача насоса составляет: Q_T=V₀•n=2,5•2400 =6000 см³/мин=6,0 л/мин.

Статическая характеристика напорного клапан представлена на рис. 3. Напорные клапаны (предохранительные и переливные) имеют определенное давление открытия, обусловленное силой предварительного сжатия регулировочной пружины, при котором через них начинается протекание жидкости. Дальнейшее повышение давления в гидросистеме приводит к тому, что подача жидкости от насоса делится на два потока, один из которых поступает в систему к потребителю, а другой - через переливной (предохранительный) клапан на слив. При достижении в системе давления настройки клапана вся жидкость, подаваемая насосом, через напорный клапан поступает на слив; течения жидкости в гидросистеме нет, а давление перед клапаном - максимально.

Как правило, в гидросистемах устанавливаются два напорных клапана:

1) предохранительный - устанавливают на гидростанции, он предохраняет насос от разрушения при забросах давления, срабатывает достаточно редко;

2) переливной - задает и поддерживает рабочее давление в гидросистеме (обычно несколько ниже давления настройки предохранительного клапана), постоянно открыт.

Схема установки для снятия статической характеристики напорного клапана представлена на рис. 4. Предохранительный клапан 2 насосной станции настроен на давление 60 бар. Распределитель 6 служит для переключения потока масла на мерный бак 7. Давление на выходе насоса устанавливается нагрузочным дросселем 4, имитирующем нагрузку в реальном гидроприводе, и контролируется по манометру 3.

Выбор давления настройки переливного клапана 5, которым устанавливается максимальное давление во время лабораторной работы, должен быть как минимум на 10 бар меньше настройки предохранительного клапана 2,

Рис. 3. Статическая характеристика напорного клапана.

Рис. 4. Гидравлическая схема для снятия статической характеристики напорного клапана.

установленного на гидроагрегате и настроенного на 60 бар, иначе неизбежны ошибки при определении величины расхода в гидросистеме, т.к. часть расхода будет уходить не только через переливной, но и через предохранительный клапан насосной станции.

Настройка переливного клапана определяет максимально возможный уровень давления в гидросистеме. Основной особенностью совместной работы в гидросистеме объемного нерегулируемого насоса и напорного переливного клапана является периодическое деление подачи насоса между гидросистемой (потребителем) и сливом через переливной клапан. Наглядное представление об этом можно получить, наложив характеристику переливного клапана на характеристику объемного насоса. На рис. 5 представлены примеры характеристик совместной работы насоса и напорного клапана при настройке клапан на 40 бар (рис. 5а) и на 50 бар (рис. 5 б)

а) б)

Рис. 5. Характеристики совместной работы насоса и предохранительного клапана.

Порядок выполнения работы.

1. На стенде собрать схему для снятия статической характеристики напорного (переливного) клапана 5 (рис. 2).

2. После сборки и проверки схемы пружину испытуемого переливного клапана 5 посредством регулировочного винта максимально ослабить. Дроссель 4 полностью закрыть, включить гидростанцию (при этом вся подача насоса 1 будет проходить через переливной клапан 5 на слив). Регулировочным винтом переливного клапана 5 установить на манометре 3 давление 40 бар.

3. Для измерения объемного расхода закрыть сливной кран 8 мерной емкости 7. Распределитель 6 переключить на 20 с. Зарегистрировать объем масла V в мерном баке 7. Расход Q (л/мин) определяется умножением измеренного объема на три. Опыт повторить три раза. Среднее значение расхода Q занести в таблицу 2.

Таблица 2.

р, бар	роткр				40
V, л	0
Q, л/мин	0

4. Путем постепенного открытия дросселя 4 устанавливать значения давления р (манометр 3) и измерять соответствующие им значения объемного расхода.

5. Необходимо установить значение давления р_откр, при котором клапан начинает открываться. Для этого при полностью открытом дросселе 4 распределитель 6 переключить на мерный бак 7, и, плавно закрывая дроссель 4, следить за появлением признаков течения жидкости в мерный бак. Зафиксировать в таблице 2 значение давления р_откр (манометр 3), при котором жидкость начинает поступать в мерный бак, т.е. клапан начинает открываться.

6. По полученным данным построить характеристику Q=f(p) при настройке клапана на р=40бар.

7. Повторить эксперименты (п.п. 3-5), настроив предварительно переливной клапан 5 на давление 50 бар, и заполнить таблицу 3 аналогичную таблице 2.

Таблица 3.

р, бар	роткр				50
V, л	0
Q, л/мин	0

6. По полученным в п.7 данным построить характеристику Q=f(p) при настройке клапана на р=50бар. Характеристика переливного клапана после регулировки должна сместится параллельно самой себе в зону повышенного давления.

7. Построить характеристику совместной работы насоса и переливного клапана при разных значениях давления настройки клапана (см рис.5).