11.Как изменяется характеристика центробежного насоса в зависимости от скорости вращения и диаметра рабочего колеса
Основные рабочие характеристики центробежных насосов
Изменения в зависимости от скорости
Если изменяется скорость, то при постоянном диаметре рабочего колеса, одновременно меняется подача, давление и мощность, согласно законам пропорции в соответствии со следующими формулами, подача, обеспечиваемая насосом, может увеличиваться или уменьшаться пропорционально увеличению или уменьшению скорости.
Манометрическая высота увеличивается или уменьшается в зависимости от квадрата скорости.
Потребляемая мощность растет или падает в зависимости от куба скорости.
NPSH прямо пропорционально квадрату изменения скорости.
Эти зависимости не выдерживаются, если скорость увеличивается более чем вдвое. Они также неверны, если условия всасывания не представляются адекватными.
Изменение скорости - эффективный способ изменить характеристики насоса, работающего в переменных режимах. В случаях, когда представляется целесообразным увеличить скорость насоса, рекомендуется предварительно проконсультироваться с изготовителем, так как увеличение скорости может быть ограничено по следующим причинам: • Механическое сопротивление вала и подшипников, так как увеличивается мощность. • Сопротивление давлению корпуса насоса, так как давление тоже увеличивается. • Изменение мощности всасывания насоса, так как она не пропорциональна увеличению подачи.
Изменения в зависимости от диаметра рабочей части
Предположим, что скорость - постоянная величина. При изменении диаметра рабочего колеса пропорционально изменяется касательная скорость, а вместе с ней и подача, высота и мощность, в соответствии с нижеприведенными формулами.
Эти зависимости применимы в случаях незначительных изменений диаметра рабочей части (максимальное уменьшение диаметра на 15 - 20 %) и лопастей. Подобное возможно только в отношении рабочей части радиального типа или с двухсторонним входом. В насосах с диффузором, обтачиваются до нового диаметра только лопасти.
В любом случае предполагается, что производительность - постоянная величина; однако, хотя для насосов с низкой номинальной скоростью снижение производительности незначительно, в насосах с более высокой номинальной скоростью наблюдается заметное снижение производительности.
Не представляется возможным уменьшить диаметр рабочей части для боковых ответвлений. Рекомендуется постепенно уменьшать диаметр рабочей части и опробовать насос, чтобы убедиться, что достигнут желаемый результат.
12.Опишите конструкция и принцип действия вихревого насоса.
Вихревой насос
Вихревые насосы предназначены для перекачивания различных жидкотекучих сред. насосы обладают самовсасыванием (после залива корпуса насоса жидкостью). Преимущества: простота конструкции, высокий напор, малые размеры. Принцип действия: Рабочее колесо вихревого насоса представляет собой плоский диск с короткими радиальными прямолинейными лопатками, расположенными на периферии колеса. В корпусе имеется кольцевая полость. Внутренний уплотняющий выступ, плотно примыкая к наружным торцам и боковым поверхностям лопаток, разделяет всасывающий и напорный патрубки, соединенные с кольцевой полостью. При вращении колеса жидкость увлекается лопатками и одновременно под воздействием центробежной силы закручивается. Таким образом, в кольцевой полости работающего насоса образуется своеобразное парное кольцевое вихревое движение, почему насос и называется вихревым. Отличительная особенность вихревого насоса заключается в том, что один и тот же объем жидкости, движущейся по винтовой траектории, на участке от входа в кольцевую полость до выхода из нее многократно попадает в межлопастное пространство колеса, где каждый раз получает дополнительное приращение энергии, а следовательно, и напора.
13.Опишите конструкцию и принцип действия гидромуфты.
Гидромуфта (рис. 4.1) состоит из насосного колеса 1, колеса турбины 2, вращающегося кожуха 3. Насосное и турбинное колеса имеют лопасти, направленные радиально. Первое колесо соединено с ведущим валом 5, второе – с ведомым 4. Насосное колесо, вращаясь от двигателя, передает его энергию жидкости, заполняющей гидромуфту. Жидкость под действием центробежных сил отбрасывается в радиальном направлении и, поступая на лопасти турбинного колеса, преобразует полученную энергию в механическую работу на ведомом валу и заставляет последний вращаться. Выйдя из турбинного колеса, жидкость вновь попадает в насосное, и в гидромуфте устанавливается замкнутая циркуляция. Таким образом, связующим звеном между ведущим и ведомым валами в гидромуфте является жидкость. Такая передача энергии происходит с определенными потерями, внешне выражающимися в том, что ведомый вал 4 отстает от ведущего 5, т. е. проскальзывает. Эти потери превращаются в тепло, которое отводится в окружающую среду. В мощных муфтах для интенсификации теплообмена устраивается отвод части жидкости во внешний теплообменник, однако это несколько снижает их к.п.д. В гидромуфте между насосным и турбинным колесами отсутствуют какие-либо элементы, способные изменить момент количества движения потока жидкости, поэтому передача момента осуществляется без изменения его величины. Если пренебречь величиной момента трения вращающегося кожуха о воздух, то можно считать, что момент ведущего вала равен моменту ведомого, поэтому коэффициент полезного действия гидромуфты равен передаточному отношению (отношению угловых скоростей ведомого и ведущего валов).
Рис. 4.1. Гидромуфта: 1 – насосное колесо; 2 – турбинное колесо; 3 – вращающийся кожух; 4 – ведомый вал; 5 – ведущий вал. Если скорость вращения ведущего вала постоянна, крутящий мо-мент на обоих колесах достигает максимума при передаточных отно-шениях, близких или равных нулю. По мере увеличения передаточного отношения момент, передаваемый муфтой, падает, а к.п.д. возрастает. Расчетный режим, соответствующий длительной эксплуатации, выбирается при максимальном к.п.д., что достигается обычно при передаточном отношении 0,94...0,98. В зависимости от конструкции проточной части муфты максималь-ный (пусковой) момент ее может во много раз превышать расчетный момент. Для получения больших пусковых моментов применяют гид-ромуфты без внутреннего тора А (см. рис.4.1) и с вытянутой вдоль ра-диуса проточной частью.
14 Что такое безразмерная характеристика гидромуфты?
гидротрансформатора.
|
|
|
|
Зависимость η и К и оборотов.
1. Турбинное колесо неподвижно:
n2 = 0; M2 = max; K = max; η = 0;
Uc – сокрость с которой вытекает
жидкость с турбинного колеса.
Uт – скорость вращения турбины.
UΣ – суммарный вектор.
В т.1 следует переходить на режим
гидромуфты.
В т.3 выключается гидротрансформатор
и включается сцепление.
2.Турбинное колесо вращается:
n2 ≠ 0; M2 ↓; K ↓; η ↑; M3 ↓;
3.Турбинное колесо вращается с быстрой скоростью:
n2 >>> 0; M3 = M1; K = 0; η = 0; M2 = M1 - M3; M2 = 0
Нельзя ли гидротрансформатор на больших оборотах переводить в режим гидромуфты? Точка 2 соответствует переходу гидротрансформатора на режим работы гидромуфты, тоесть
ηгт = ηгм, К в точке 2 равен 1.
Для отключения гидротрансформатора применяют сцепление 9. Точка 3 соответствует выключению сцепления 9. Если это происходит то получаем безразмерную характеристику комплексно гидротрансформатора (с учетом перехода на режим гидромуфты и полное отключение).
15.Опишите конструкцию и принцип действия гидротрансформатора с одним колесом реактора.
Устройство и принцип действия
Состоит из насосного колеса, статора (реактора), турбинного колеса и механизма блокировки. Все детали собраны в общем корпусе, расположенном на маховике двигателя автомобиля. Гидротрансформатор наполнен маслом, которое активно перемешивается при его работе.
Насосное колесо жёстко связано с корпусом гидротрансформатора, при вращении вала двигателя оно создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора (реактора) и турбину.
Конструктивным отличием гидротрансформатора от гидромуфты является наличие реактора.
Статор (реактор) связан с насосным колесом через обгонную муфту. При значительной разнице оборотов насоса и турбины, статор (реактор) автоматически блокируется и передает на насосное колесо больший объём жидкости. Благодаря статору (реактору) происходит увеличение крутящего момента до трёх раз при старте с места.
Турбина жёстко связана с валом АКПП.
Благодаря тому, что передача крутящего момента внутри гидротрансформатора происходит без жесткой кинематической связи, исключаются ударные нагрузки на трансмиссию и автомобиль приобретает большую плавность хода. Негативным эффектом гидротрансформатора является «проскальзывание» турбинного колеса по отношению к насосному -- это приводит к повышенному выделению тепла (в некоторых режимах гидротрансформатор может выделять больше тепла, чем сам двигатель) и увеличению расхода топлива.
Моменты вращения на насосном и турбинном колёсах в подавляющем большинстве режимов не равны друг другу, в отличие от гидромуфты, у которой моменты вращения всегда можно считать равными.
Для повышения топливной экономичности, в конструкцию современных гидротрансформаторов вводится механизм блокировки, позволяющий жёстко связать насос и турбину. Блокировка включается автоматически при достижении достаточной скорости (как правило, более 70 км/ч). Однако, в электронно-управляемых АКПП момент включения блокировки определяет компьютер, поэтому она может быть включена практически в любой момент, согласно управляющей программе. Благодаря механизму блокировки при движении по шоссе расход топлива автомобилей, оснащённых АКПП, не превышает аналогичного для моделей с МКПП. Также блокировка гидротрансформатора применяется, подобно МКПП, для торможения двигателем и экономии топлива. В этом случае впрыск топлива прекращается на время блокировки. На тракторах блокировка гидротрансформатора используется для запуска двигателя трактора «с толкача», либо когда трактор работает в стационарном режиме.