Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
Лабораторная работа № 1
ку жидкости, протекающей через насосы. Поэтому в значитель
ной мере такая классификация отражает различия в конструк
циях насосов.
Согласно ГОСТ 1739872 по принципу действия и конструк
ции насосы делятся на две основные группы: динамические и
объемные.
К динамическим относят насосы, в которых жидкость в ка
мере движется под силовым воздействием и имеет постоянное
сообщение с входным и выходным патрубками. Это силовое воз
действие осуществляется с помощью рабочего колеса, сообща
ющего жидкости кинетическую энергию, трансформируемую в
энергию давления. Динамическими являются насосы лопастные,
электромагнитные, трения и инерции.
К объемным относят насосы, в которых сообщение энергии
жидкости осуществляется по принципу механического перио
дического вытеснения жидкости рабочим телом, создающим в
процессе перемещения определенное давление жидкости. Под
рабочей камерой объемного гидронасоса понимают пространство
внутри машины, ограниченное рабочими поверхностями рабо
чих элементов, периодически изменяющее свой объем и попе
ременно сообщающееся с входом и выходом гидронасоса. Объ
емный насос может иметь одну или несколько рабочих камер,
которые образуются различными элементами (например, парами
поршень – цилиндр, впадина шестерни – зуб шестерни). Под
вытеснителями понимают рабочий орган насоса, непосредствен
но всасывающий и вытесняющий жидкость из рабочих камер.
Типичными вытеснителями являются поршень, плунжер, ше
стерня, пластина и др.
В объемных насосах жидкость получает энергию в результате
периодического изменения замкнутого объема, который попере
менно сообщается то с входом, то с выходом насоса. Объемными
являются насосы поршневые, плунжерные, диафрагменные, ро
торные и шестеренные.
Насос качает жидкость в систему. Производительность насо
са задается в л/мин.
Гидронасосы бывают следующих типов: шестеренные, ро
торные, пластинчатые, винтовые и поршневые. Поршневые, в
свою очередь, подразделяют на аксиальнопоршневые и радиаль
нопоршневые. Шестеренные и роторные насосы можно отнести
21
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
к насосам с постоянной подачей. Поршневые и пластинчатые от
носят к насосам с переменной подачей.
Условные обозначения насосов на принципиальных схемах
представлены на рисунке 1.
а б
Рис. 1. Условные обозначения насосов на принципиальных схемах:
а – с постоянной подачей в одном или двух направлениях;
б – с переменной подачей
Ги дравли ческа я схем а испытан и я нас о са пр едставлена на ри
сунке 2.
2
3
1
Рис. 2. Гидравлическая схема испытания насоса:
1 – манометр; 2 – дроссель; 3 – клапан давления;
4 – мерная колба; 5 – испытуемый насос
5
4
Для оценки качества насосов на практике предусмотрены
различные характеристики, выражающие зависимость некото
рых параметров от давления при постоянной частоте вращения,
например объемная подача Q, л/мин, мощность Р, кВт, коэффи
циент полезного действия (КПД).
Термин «подача» введен для насосов, термин «расход» – для
гидродвигателей. Полный КПД насоса учитывает все потери
мощности, которые возникают в гидромашине при движении ра
бочей жидкости. Существует три вида потерь: гидравлические,
22
Лабораторная работа № 1
механические и объемные. Различают полезную (выходную) и
потребляемую (входную) мощности гидромашины. Полезная
мощность насоса представляет собой энергию, которая сообща
ется жидкости в единицу времени и определяется параметрами
потока рабочей жидкости:
N
= ∆PнQн,
н.п
где N
– полезная мощность насоса, Вт; ∆Pн – перепад давления
н.п
на насосе, Па; Qн – подача насоса, м3/с;
где P
∆Pн = Р
– давление на выходе из насоса; Pвх – давление на входе
вых
– Рвх,
вых
в насос.
Кривую зависимост и объем ной подач и насоса от создаваемого
им давления называют характеристикой насоса, которая показы
вает, что подача по мере увеличения создаваемого давления сни
жается. Действительная объемная подача получается, если учесть
имеющиеся в насосе утечки Q
Однако для обеспечения смазки
у.
минимальные утечки жидкости в насосе все же необходимы.
По характеристике насоса можно сделать следующие выводы:
• при давлении Р = 0 насос обеспечивает полную объемную
подачу Q;
• при давлении Р > 0 объемная подача Q изза наличия в
насосе утечек уменьшается;
• форма характеристики позволяет судить об объемном КПД
насоса.
Характеристики для нового и изношенного (неисправного)
насосов представлены на рисунке 3.
3
/мин
10,0
Объемная подача Q, дм
9,8
9,6
9,4
9,2
9,0
8,8
8,6
1
← 7 %
2
0
0
50
100 150 200 250
Давление Р, бар
Рис. 3. Характеристики насоса:
1 – исправного; 2 – неисправного
13 %
23
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
1. Собрать гидравлическую схему (см. рис. 2.2).
2. Перекрыть дроссель и настроить клапан на давление
5 МПа.
3. Открыть дроссель полностью и при полученном давле
нии Р1 измерить количество жидкости Q1 в мерной колбе. Дан
ные записать в таблицу отчета.
4. Провести еще четыре опыта, изменяя давление с помощью
дросселя. Данные занести в таблицу отчета.
5. Построить график зависимости расхода Q, л/мин, от дав
ления Р, МПа.
6. Определить объемные потери ΔQ, л/мин, по формуле
Q
max
QQ
100%,
min
где Q
– расход при минимальном давлении P1, л/мин; Q
min
max
–
расход при максимальном давлении Р, л/мин.
7. Сравнить действительные потери с теоретическими и про
верить выполнение условия ΔQ < 7 %.
8. Рассчитать полезную мощность насоса. Принять давление
на выходе из насоса равным номинальному, а давление на входе
в насос равным нулю.
9. Оформить отчет по рекомендуемой форме.
Лабораторная работа № 1
Снятие основных характеристик гидронасоса
Цель: …
Задание:
Оснащение:
Выполнение работы и расчеты
Результаты испытаний
Параметр
Р, МПа
Q, л/мин
24
1 2 3 4 5
Номер опыта
Лабораторная работа № 1
График зависимости расхода жидкости Q, л/мин, от давления Р, МПа
1. Действительные потери в насосе ΔQ
2. Теоретические потери в насосе ΔQ < 7 %.
3. Полезная мощность насоса N
н.п
Выводы по результатам лабораторной работы: …
1. Опишите источники потерь насоса.
2. Об ъясните, как вл ияе т на потери насо са давлен ие в системе.
3. Опишите влияние вязкости жидкости на потери насоса.
4. Объясните, в чем заключается принцип действия объем
ных насосов.
5. Изложите основные характеристики гидронасосов.
25
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.
СНЯТИЕ ОСНОВНЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОМОТОРА
Цель: научиться снимать и анализировать основные характе
ристики гидромотора.
Задание: собрать гидравлическую схему и произвести испы
тание гидромотора; найти его основные характеристики; постро
ить графики зависимости.
Оснащение: лабораторный стенд; испытуемый гидромотор;
манометр; клапан давления; дроссель; мерная колба; кальку
лятор; чертежные принадлежности (карандаш, линейка); про
граммное обеспечение FLUIDSIM.
Гидромотор – это объемный гидродвигатель вращательного
движения, который предназначен для превращения энергии по
тока жидкости во вращательную энергию выходного звена, т. е.
выполняет функцию, обратную функции насоса. Если провести
аналогию с электрооборудованием, то гидромотор по назначе
нию схож с электродвигателем, а насос – с генератором.
Существуют шестеренные, винтовые, пластинчатые и порш
невые (радиальные и аксиальные) гидромоторы. Конструкции
гидравлических моторов обычно имеют некоторые отличия от
конструкций соответствующих насосов.
Гидравлические моторы классифицируют по следующим
признакам:
• движению рабочих звеньев: роторные, безроторные;
26
Лабораторная работа № 2
• числу рабочих звеньев: однорядные, многорядные;
• возможности регулирования: регулируемые, нерегулируемые;
• возможности реверсирования: реверсивные, нереверсивные;
• циклу работы: однократного действия, многократного дей
ствия;
• виду конструкции распределения: клапанные, крановые,
золотниковые;
• виду рабочих звеньев: винтовые; роликолопастные; ше
стеренные (с внутренним (наружным) и внешним зацеплением);
шиберные (пластинчатые, фигурношиберные); поршневые (ак
сиальнопоршневые, радиальнопоршневые).
Гидромоторы, используемые при большой частоте вращения,
условно называют средне или высокооборотными (низкомо
ментными). Гидромоторы, предназначенные для создания боль
шого крутящего момента при малой угловой скорости, принято
условно называть высокомоментными.
Обозначение гидромоторов на гидравлических схемах пока
зано на рисунке 1. Расположение вершины треугольника указы
вает на направление движения рабочей жидкости.
а б
Рис. 1. Условные обозначения гидромоторов на принципиальных схемах:
а – нереверсивный; б – реверсивный
Основными параметрами, характеризующими работу гидро
мотора, являются:
• напор, потребляемый гидромотором, Нгд, м, – это полная
удельная энергия, отбираемая гидромотором у потока рабочей
жидкости;
• расход, потребляемый гидромотором, Qгд, м3/с, – это объ
ем жидкости, потребляемый гидромотором из трубопровода в
единицу времени;
• частота вращения выходного вала гидромотора n, об/мин–1;
• момент на выходном валу гидромотора, Mгд, Нм (для гид
родвигателей с вращательным движением выходного звена);
• потребляемая мощность гидромотора N, Вт, – это мощ
ность, отбираемая ги дромотором у пот ока жи д кости, проходяще
го через него;
27
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
nn
• полезная мощность гидромотора Nп, Вт, – это мощность,
развиваемая на выходном звене гидромотора;
• КПД гидромотора ηгд – это отношение полезной мощно
сти гидромотора к потребляемой.
Скорость выходного звена гидромотора прямо пропор
циональна количеству поступающей к нему жидкости, а при
постоян ной подаче обратно пропорциональна рабочему объему
камер гидравлического двигателя.
Характеристикой гидромотора является зависимость частоты
вращения вала от расхода n = f(Q) при постоянном перепаде дав
ления на гидромоторе.
Теоретическая частота вращения вала гидромотора опреде
ляется рабочим объемом V0 гидромотора и объемным расходом
жидкости через гидромотор Q (подачей насоса):
Q
nV
.
т
0
Дейст в ит ель н ая ча ст о та вращен и я в а л а меньше з а с ч ет пр от е
чек жидкости ΔQ между поршнем и цилиндром гидромотора:
QQ
V
0
η
то
,
где ηо – объемный КПД гидромотора.
Крутящий момент на валу гидромотора вычисляют по фор
муле
где Δp – перепад давления на гидромоторе, МПа; ηм – механиче
ский КПД гидромотора.
Принципиальная гидравлическая схема для испытания
гидромотора (рис. 2) включает гидробак 1, насос 2, аксиаль
нопоршневой гидромотор 4. Параллельно насосу подключен пе
реливной клапан 3.
Для определения частоты вращения вала гидродвигателя в
установке используют счетчик числа оборотов. Частота вращения
вала гидромотора n изменяется с помощью переливного клапа
на 4. Достигается это за счет того, что при различных значениях
28
M
η
Vp
0 м
π
2
,
Лабораторная работа № 2
степени открытия клапана различное количество жидкости по
ступает в гидромотор 4. Давление на входе и выходе из гидромо
тора измеряется манометрами 5, расход жи дкости через гидромо
тор – при помощи мерного сосуда 6.
4
3
2
1
Рис. 2. Гидравлическая схема испытания гидромотора
5
6
Техническими характеристиками гидромотора являются ра
бочий объем V0, механический КПД ηм.
1. Открыть программное обеспечение FLUIDSIM.
2. Выбрать необходимые элементы для разработки гидравли
ческой схемы для испытания гидромотора. Перенести на рабочее
поле. Разработанную гидравлическую схему сравнить с рисун
ком 3.2 и дорисовать недостающие элементы.
3. Начертить принципиальную схему и подобрать соответ
ствующее оборудование на основе гидравлического стенда.
4. Собрать на стенде принципиальную гидравлическую схе
му, включить стенд, проверить работу схемы.
5. Открыть полностью проходное сечение переливного кла
пана.
6. Включить общий рубильник и нажать кнопку «Пуск на
соса ».
7. При давлении на входе в гидродвигатель P1 = 4 МПа опре
делить время t, за которое счетчик сделает 15 оборотов.
29
Приводы технологического оборудования. Лабораторный практикум
8. Закрыть сливной кран в мерном сосуде и одновременно
включить секундомер. Определить время заполнения t1 объема V
в мерном сосуде.
9. Измерить давление на выходе из гидродвигателя P2.
10. Постепенным прикрытием переливного клапана задать
несколько значений давления на входе в гидродвигатель (4,5; 5,0;
5,5; 6,0 МПа) и для каждого из них определить t, t1, Р2.
11. После выполнения работы нажать кнопку «Стоп насоса»
и отключить общий рубильник.
12. Для каждого опыта найти частоту вращения вала гидро
мотора:
15,k
nt
где k = 5,8 – передаточное число счетчика.
13. Рас с чи тат ь р а схо д ж и дкос т и чер е з г и д ромо т ор по форм уле
V
Qt
.
1
14. Определить теоретическую частоту вращени я ва ла гидро
мотора nт.
15. Вычислить объемный КПД и момент на валу гидромо
тора.
16. Результаты опытов и расчетов занести в таблицу отчета.
17. По полученным данным построить график зависимости
n = f(Δp).
18. Оформить отчет по рекомендуемой форме.
Лабораторная работа № 2
Снятие основных характеристик гидромотора
Цель: …
Задание:
Оснащение:
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]