3212 / Лабораторные / Moshencev_Nasos

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова

Ю. Л. Мошенцев, В. Г. Борозенець

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання лабораторних робіт з насосів

Рекомендовано Методичною радою НУК

Миколаїв 2007

УДК 621. 671 (076)

Мошенцев Ю. Л., Борозенець В. Г. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з насосів. – Миколаїв: НУК, 2007.

– 28 с.

Кафедра двигунів внутрішнього згоряння

Методичні вказівки містять методику випробувань в лабораторії кафедри ДВС відцентрового та шестерневого насосів. Виконання лабораторних робіт дає можливість студентам практичного ознайомлення з конструкцією і роботою типових допоміжних механізмів дизельних СЕУ, придбання практичних навичок в обслуговуванні і найпростіших дослідженнях названих механізмів, зіставлення теоретичних знань з результатами власних експериментальних досліджень.

Призначені для виконання лабораторних робіт студентами усіх форм навчання за фахом 8.090210 "Двигуни внутрішнього згоряння".

Рецензент доктор техн. наук, проф. Б. Г. Тимошевський.

Згідно з наказом №110 від 25.04.07 "методичні вказівки публікуються в авторській редакції, і відповідальність за їх редагування несе автор"

© Видавництво НУК, 2007

2

1. ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ ДО ПРОВЕДЕННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

Для проведення випробувань у лабораторії кафедри ДВЗ установлені стенди відцентрового та шестерневого насосів.

Ціллю виконання лабораторних робіт на вказаних стендах є:

-практичне ознайомлення з конструкцією й роботою типових допоміжних механізмів дизельних СЕУ;

-придбання практичних навичок в обслуговуванні й випробуваннях названих механізмів;

-зіставлення теоретичних знань із результатами власних експериментальних досліджень.

Проведення випробувань на стендах в основному завершується побудовою певних залежностей, кожна з яких описана у відповідних розділах методичних вказівок.

1.1. Порядок підготовки до робіт

·Вивчити устрій досліджуваного агрегату і стенду.

·При виконанні робіт бригадним методом кожний член бригади веде робочий зошит, у якому при підготовці роботи заносяться наступні дані:

·назва роботи і її ціль;

·схема стенду з докладним підписом під рисунком;

·принциповий вид кривих, які будуть побудовані за експериментальними даними;

·послідовність виконання роботи на стенді;

·формули для виконання обчислень;

·таблиці вимірювань і обробки результатів.

3

1.2. Звітність по лабораторних роботах Кожний член бригади робить звіт по виконаній роботі індиві-

дуально. Визначення основних параметрів роботи випробовуваних агрегатів виконувати відповідно до рекомендацій розділу 4. Похибки результатів обчислювати згідно з розділом 5. Результати вимірювань і результати їх обробки заносити в таблиці, форми яких приведені в розділах з описами лабораторних робіт. Звіт приводиться в робочому зошиті, і повинен містити наступні елементи:

·чисельний приклад обробки результатів для одного з режимів, вказаного викладачем – із записом формул у алгебраїчному вигляді, короткими коментарями, підстановкою чисельних значень

ірезультатами;

·зведену таблицю результатів;

·графіки шуканої залежності (на форматі А4) виконуються вручну на міліметрівці або на звичайному папері у вигляді комп- 'ютерної роздруківки за дозволом викладача.

1.3.Загальні вказівки до виконання графіків

·При побудові графічної залежності необхідно вибирати співвідношення масштабів осей так, щоб поле побудови графіка наближалося до квадрату або до прямокутника зі співвідношенням сторін не менше 1:3.

·Абсолютний масштаб кожної шкали вибирається по такій схемі:

·Кожна поділка шкали може відповідати або 1, або 2, або 2,5, або 5 одиницям вимірювання параметра даної шкали. Можливе також збільшення або зменшення названих цифр в 10, 100, 1000 разів. Наприклад, для шкали розходу (розхід у даному випадку є параметром шкали) цей масштаб може бути вибраний і бу-

ти записаний у вигляді: Q =5 м3 /с . Розмірність масштабу має вид

мм

дробу, у чисельнику якого йде одиниця вимірювання параметра шкали, а в знаменнику – одиниця вимірювання довжини осі. Значення параметра, що розглядається, поділене на вибраний масштаб, дає довжину відрізка на шкалі при визначенні координати точки. Ціна поділки повинна бути в 5…10 разів більше абсолютної погрішності вимірювання параметра осі.

· Осі повинні мати рівномірне розбиття шкал, а площа май-

4

бутнього графіка розкреслена прямокутниками через розбиття цих шкал. Розбиття виконується через 1; 2; 2,5; 5 поділок шкал або через числа поділок, кратні вказаним у 10±п разів. Відповідно цифрові підписи на шкалах ідуть тільки по лініях розбиття у вигляді ряду цілих чисел. Наприклад, у вигляді ряду 1, 2, 3, 4, 5 і т.д. або 2, 4, 6, 8, 10 і т. д., або 5, 10, 15, 20, 25. Нули і коми краще не використовувати, рекомендується їх ураховувати загальним множником поряд з позначенням шкали.

· На підготовленій "шахматці" наносяться експериментальні точки. Точки, що належать до однієї кривої, позначаються однаковими геометричними значками – кухлями, квадратами, ромбами. т. п.

· Криві залежностей проводяться через побудовані масиви точок з усереднюванням положення кривої на око. Остаточне положення кривих формується за допомогою лекала по заздалегідь побудованих від руки тонких кривих. Можлива також побудова кривих як відповідних ліній трендів за комп'ютерними програмами. Приклад оформлення фрагмента характеристики наведений далі у розділі 2.

1.4. Техніка безпеки Насосні установки, призначені для проведення на них лабора-

торних робіт, є натурними об'єктами. Потужності, споживані кожним зі стендів, складають величини від одного до трьох кіловат.

До лабораторних робіт допускаються особи, що пройшли відповідну теоретичну підготовку, інструктаж по техніці безпеки при роботі в лабораторії й що вивчили конструкцію, принцип дії й правила обслуговування лабораторних установок.

Випробування гідравлічних машин відносно прості й не пов'я- зані з істотними небезпеками для працюючих на них. Основну увагу тут слід приділяти захисту від ураження електричним струмом, а також запобіганню від травмування деталями, що обертаються.

Усі елементи установок насосів, що знаходяться під струмом, мають надійний захист. Частини установок насосів, що рухаються, закриті кожухами й огорожами. Щоб уникнути нещасних випадків, не слід розкривати захисні кожухи, люки й інші огорожі без дозволу керівників лабораторних робіт. До порушення захисних пристроїв може привести також тривала робота установок на режимах із перевантаженнями. Допустимі режими робіт обумовлені у відповідних розділах даних вказівок. Робота на стендах без

5

присутності майстра з навчання або викладача категорично забороняється. Під час виконання лабораторних робіт студенти не повинні скоювати дії, не передбачені завданням і не злагоджені з викладачем або майстром із навчання.

2. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

Випробування відцентрового насоса

2.1. Стенд для випробувань відцентрового насоса Відцентровий насос 1 встановлений на спеціальному стенді

(рис. 1), де є приймальний резервуар 2, з якого насос всмоктує воду. Після насоса вода поступає через дросельний клапан 7 по напірному трубопроводу до триходового крана 6, яким можна направляти воду або в мірний бак 5, або знову в приймальний

51

3

Рис. 1. Схема стенда для випробувань відцентрового насоса:

1 – насос; 2 – витратний резервуар; 3 – клапан на всмоктуючому патрубку; 4 – клапан для спуску води з мірного бака; 5 – мірний бак; 6 – триходовий кран; 7 – дросельний клапан; 8 – клапан для заливки водою; 9 – клапан для спуску повітря; 10 – вакуумметр; 11 – манометр; 12 – тахометр; 14 – важіль; 15 – терези

6

резервуар 2, залежно від положення пробки крана 6. Після заповнення мірного бака при вимірюванні розходу насоса вода з мірного бака 5 може зливатися через клапан 4. Відцентровий насос 1 приводиться в дію від двигуна постійного струму 13, який дозволяє встановлювати будь-яку частоту обертання ротору насоса шляхом змінювання струму збудження. Двигун встановлений по схемі мотор-терезів, при якій його реактивний момент вимірюється за допомогою зусилля на важелі 14, що спирається на тарілку терезів 15. Частота обертання електродвигуна визначається електротахометром 12. Вимірювання моменту й частоти обертання дозволяє визначати споживану потужність насоса з високою точністю. На стенді є манометр 11 і вакуумметр 10 для вимірювання тиску на нагнітанні і розрідження на всмоктуванні при роботі насоса. Перед пуском насос і його приймальний патрубок заливається водою через клапан 8. Щоб вода не пішла в приймальний бак, трубопровід перед пуском закривається клапаном 3, який має дистанційний привід. Для спуску повітря з насоса при заливці використовується клапан 9.

Ціллю випробувань відцентрового насоса є отримання фрагментів його характеристики у вигляді залежностей L = f(Q) і η = f(Q) для різних частот обертання ротору. Окрім цих залежностей практичний інтерес можуть представляти залежність виду N = f(Q) при різних частотах обертання, яка також повинна бути отримана студентами при виконанні даної роботи.

7

новлювати по манометру за допомогою дросельного клапана на нагнітанні при роботі насоса. Залежність N = f(Q) (рис. 4) отримується водночас з залежностями L = f(Q) і η = f(Q). Випробування повинні проводитися кожною бригадою при одній-двох частотах обертання в описаній нижче послідовності.

Рис. 3. Фрагменти напірно-розхідної (а) та енергетичної (б) частинхарактеристики:

n1 = 1350 об/хв., n2 =1150 об/хв

баку. У цьому випадку перед його запуском необхідно закрити клапан 3, відкрити клапан спуску повітря 9, і залити воду через клапан 8 до виходу її через клапан 9, після чого закрити клапани 9 і 8. Дросель 7 перед пуском насоса може бути закритий. Це зменшує

8

пускові навантаження на двигун. Водночас закриття дроселю веде до максимального зростання тиску нагнітання при даній частоті обертання. Якщо зростання тиску не має значення, як, наприклад, для даної установки, дросель краще закрити. В інших випадках він може бути відкритий повністю або частково. Після вказаних дій запустити двигун насоса і вивести його на задані обороти. Далі повністю відкрити клапан 3 на всмоктуванні.

При нормальній роботі насоса через декілька секунд після того повинні встановитися постійні значення тиску нагнітання й розрідження на всмоктуванні. Якщо це не відбувається, двигун зупинити і запуск повторити. Під час роботи насоса допустимо змінювати положення дроселя від повністю відкритого до повністю закритого стану. У такий спосіб можна регулювати подачу насоса

вшироких межах при постійній частоті обертання двигуна. Це не порушує нормальної роботи установки. Увага! Вода рухається

втрубах з істотною швидкістю, при цьому до руху залучаються значні маси води, що містяться в трубопроводах. При різкому закритті прохідних перетинів трубопроводів і відповідно різкій зміні швидкості води, ці маси здатні виділяти значну кількість енергії, що викликає явно чутні стукоти й удари в трубах, руйнування слабких ділянок трубопроводів – вибиваються прокладки, рвуться дюріти й т. п. Тут проявляється дія так званого водяного тарану. Щоб уникнути таких явищ, не рекомендується швидко змінювати положення пробки крана 6, у процесі чого можливе швидке, хай і короткочасне, перекриття трубопроводів. Рукоятку крана 6 при вимірах розходу води слід повертати поволі, плавно.

2.2. Порядок проведення випробувань Увага! Для того, щоб свідомо заповнювати всі табличні фор-

ми, надані в методичних вказівках, треба згідно з п. 1.1 спершу вивчити способи визначення всіх параметрів, які необхідно знаходити при виконанні даної роботи. Ця інформація надається у розділі 4, де роз'яснюється кожен параметр і усі його складові.

1.Установити першу задану частоту обертання ротора. Повністю закрити дросельний клапан, зберігаючи встановлену частоту обертання ротора (режим відповідає точці 1 на рис. 3,а). Через 2 хвилини виконати виміри всіх параметрів, указаних у таблиці 6.

2.Підтримуючи частоту обертання ротора незмінною, відкрити повністю дросельний клапан на нагнітальному трубопроводі

9

(режим відповідає точці 4 на рис. 3,а). Через 2 хв. виконати виміри всіх параметрів, указаних у табл. 1. Для вимірювання розходу води необхідно краном 6 направити воду в мірний бак і визначити час його заповнення по мірному склу, вибравши заповнюваний об'єм відповідно до рекомендацій щодо визначення розходу об'ємним способом. Після виміру направити воду краном 6 у приймальний резервуар, а воду з мірного бака злити за допомогою клапана 4. Рукоятку триходового крана 6 повертати плавно, поволі!

Виміри розходу об'ємним способом виконати на кожному режимі тричі.

3. Знаючи показання манометра на першому (максимальний тиск, точка 1, рис. 3,а) і другому (мінімальний тиск, точка 4) режимах, розрахувати показання манометра для точок 2 і 3, рівновіддалених від точок 1 і 4 (див. рис. 3,а). Для цього можна використовувати формулу

pi = p1 − p4 i + p1 , 3

де і – номер точки; нумерацію точок приймати відповідно до рис. 3,а.

4.При тій же частоті обертання ротору встановити на мано-

метрі 8 за допомогою дроселя 7 тиск р2, зачекати 1–2 хв., виконати всі виміри. Далі встановити тиск р3 і виконати всі виміри. Виміри розходів об'ємним способом виконувати на всіх режимах тричі.

5.Установити другу частоту обертання ротора. Повторити пункти 1…4 при новій постійній частоті обертання ротора.

3. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

Випробування шестерневого насоса

3.1. Стенд для випробувань шестерневого насоса

Шестерневий насос 1 встановлений на спеціальному стенді (рис. 5), де є приймальний резервуар 2, з якого насос всмоктує масло. Після насоса масло поступає через дросельний клапан 8 по напірному трубопроводу до триходового клапана 7, яким можна

10