43. Работа насоса на сеть и способы регулирования его производительности.

Работа насоса на сеть. В инженерной практике наиболее распространенной является принудительная подача жидкости с по­мощью насоса. В насосе жидкость приобретает механическую энер­гию, необходимую для перемещения ее с заданным расходом в задан­ную точку с заданным давлением (рис. 5.5).

Следовательно, напор насоса равен потребному напору трубопровода

Где Н_г = z₂ – z₁ – геометрическая высота подъема жидкости (разность геодезических отметок уровня жидкости в приемном z₂ и питающем г, резервуарах); р₂ и р₁ – соответственно избыточное давление на по­верхности жидкости в резервуарах; ∑h_1-2 - суммарные потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений во всасывающем и на­гнетательном трубопроводах (рис. 5.5, a).

В случае работы насоса на замкнутый (кольцевой) трубопровод (рис. 5.5, б) Н_г = 0, р₂=р₁ следовательно, потребный напор равен потерям напора в трубопроводе: Н_п=∑h.

Замкнутый трубопровод обязательно должен иметь компенсаци­онный бачок, без которого давление внутри трубопровода было бы неопределенным и колебалось бы в широком диапазоне при измене­нии температуры.

При наличии компенсационного бачка давление во всасывающем и нагнетательном патрубке равно р_в=р₀+ρgh₀, р_н=р_в+ρg∑h_1-2. Компенсационный бачок исключает появление глубокого вакуума на входе в насос.

Определение рабочего режима насосной установки производится совмещением на одном графике в одинаковых масштабах характеристики насоса Н = f(Q) с характеристикой насосной установки Н_п = f{Q), т. е. кривой потребного напора (рис. 5.6). Точка пересечения 1 указанных кривых называется рабочей, или режимной, точкой, которой соответствуют параметры Q₁,H₁,N₁ и η₁.

На рис. 5.6 приведен наилучший вариант, когда точка 1 находится в границах рекомендуемой области использования насоса (короткие линии на основной характеристике насоса).

44. Параллельное и последовательное соединение центробежных насосов.

В случае если с помощью одного насоса невозможно получить требуемый расход, то два или более насосов соединяются парал­лельно. Суммарную характеристику двух параллельных работающих насосов можно получить путем графического суммирования, при постоянных напорах, расходов каждого их и (рис. 5.8, а) (в случае одинаковых насосов путем удвоения (рис. 5.8, б)). Такое соединение рекомендуется при пологих характеристиках сети.

В случае если с помощью одного насоса невозможно получить требуемый напор, то два или более насосов соединяются последовательно. Суммарную характеристику двух последовательно работающих насосов можно получить путем графического суммирования, при постоянных расходах, напоров каждого из насосов (рис. 5.9, а) (в случае одинаковых насосов путем удвоения (рис. 5.9, б)). Такое соединение рекомендуется при крутых характеристиках сети.

Гидравлическая машина, в которой механическая энергия двигателя преобразуется в энергию жидкости, называется на­сосом. В насосах объемного действия передача энергии жид­кости осуществляется путем периодического заполнения рабо­чего объема насоса с последующим вытеснением из него.

К объемным насосам относятся поршневые, плунжерные, радиально-поршневые, аксиально-поршневые, шестеренные и пластинчатые.

Основными параметрами, характеризующими работу объемных насосов, являются: рабочий объем Vo, подача насоса Q, развиваемое давление р, потребляемая мощность N, частота вращения приводного вала n, коэффициент полезного действия ղ.

Рабочий объем представляет собой изменение объема рабочих камер за один оборот ротора. Он равен объему несжимаемой жидкости, который насос способен переместить из всасывающей линии в нагнетательную при отсутствии утечек. Ра­бочий объем Vo пли каждого конкретного насоса вычисляется по соответствующим формулам.

Подачей насоса Q называется количество жидкости, по­даваемое насосом в единицу времени. Различают теоретическую и действительную подачу насоса.

Теоретическая подача насосов объемного действия опреде­ляется по формуле Q_T = Vo * n ,

где Vo - рабочий объем; n - частота вращения приводного вала.

Действительная подача отличается от теоретической на величину утечек в насосе и определяется по формуле Q=Q_T*ղ₀, где - объемный КПД насоса, учитывающий утечки жидкости через зазоры в рабочих камерах.

45. Поршневые насосы. Устройство, принцип действия

В отличие от многих других объёмных насосов,поршневые насосы не являются обратимыми, то есть, они не могут работать в качестве гидродвигателей из-за наличия клапанной системы распределения.

Принцип работы поршневого насоса заключается в следующем. При движении поршня вправо в рабочей камере насоса создаётся разрежение, нижний клапан открыт, а верхний клапан закрыт, — происходит всасывание жидкости. При движении в обратном направлении в рабочей камере создаётся избыточное давление, и уже открыт верхний клапан, а нижний закрыт, — происходит нагнетание жидкости. Одной из разновидностей поршневого насоса является диафрагменный насос.

46. Шестеренные насосы. Устройство, принцип действия

Шестеренные насосы изготавливаются с внешним (рис. За) и внутренним (рис. 3б) зацеплением шестерен.

Шестеренные насосы состоят из ведущей I и ведомой 2 шестерен, установленных в корпусе 3. В корпусе насоса имеются полость всасывания 4 и полость нагнетания 5. Принцип действия насоса состоит в следующем: при вращении шестерен в момент выхода зубьев из зацепления увеличивается объем камеры всасывания. В результате этого уменьшается давление и всасывающая полость заполняется жидкостью, которая зах­ватывается зубьями и переносится в полость нагнетания. В полости нагнетания во время входа зубьев в зацепление объем камеры нагнетания уменьшается, и жидкость вытесняется в на­гнетательную линию. Рабочий объем шестеренного насоса опре­деляется по формуле

Vo = 2πm²zb,

Где m-модуль зацепления (m=D_н/z или m=h/2, где D_н-диаметр начальной окружности, h -высота зуба b-ширина шестерни, z-число зубьев ведущей шестерни.

Шестеренные насосы отличаются простотой устройства и надежностью, небольшой массой и габаритами. Они долговечны, хорошо работают при большой частоте вращения и не требуют высокой очистки рабочей жидкости. Их применяют в гидропри­водах в качестве насосов и гидромоторов, для перекачки вяз­ких жидкостей, не содержащих твердых частиц.

Объемный КПД шестеренных насосов колеблется в пределах ղ₀=0,8-0,95. Такие насосы могут работать при давлении до 25 МПа. Насосы с внутренним зацеплением шестерен пригод­ны для работы при давлении до 7 МПа.

47. Пластинчатые насосы. Устройство, принцип действия

Пластинчатые насосы бывают однократного и двухкратного действия.

Пластинчатый насос однократного действия состоит из статора I, ротора 2, который имеет радиальные или наклоненные под углом к радиусу пазы. В пазы вставлены прямоугольные пластины 3. Статор по отношению к ротору смещен на величину эксцентриситета е. В статоре имеются окна, которые соединены с всасывающей и нагнета­тельной линиями.

Принцип действия насоса состоит в следующем: при вра­щении ротора под действием центробежных сил пластины свои­ми внешними торцами прижимаются к внутренней поверхности статора. Благодаря эксцентриситету объем рабочей камеры, заключенный между двумя соседними пластинами, при вращении ротора вначале увеличивается. Давление при атом уменьшает­ся, и жидкость поступает в насос из всасывающей линии. За­тем объем уменьшается, а давление увеличивается. При атом происходит вытеснение жидкости в нагнетательную линию.

Рабочий объем насоса однократного действия определя­ется по формуле

V₀=2π(R-δz)b2e

где R- радиус статора; δ - толщина пластины; z - число пластин; b - ширина пластины (ротора); e - эксцентри­ситет.

Пластинчатые насосы двухкратного действия состоят из корпуса 1, статора 2, внутренняя поверхность ко­торого имеет эллиптическую форму, ротора 3. Здесь ротор и статор расположены соосно. В пазы ротора радиально или под уг­лом к радиусу вставлены пла­стины 4. Тор­цевые распределительные диски имеют четыре окна. Два из них (6, 8) каналами в корпусе насоса соединены с линией всасывания, а два (5, 7) - с линией нагнетания. Принцип действия наcoca состоит в следующем; при вращении ротора насоса по часовой стрелке объемы камер, образованных двумя рядом расположенными пластинками, в окнах в и 8 увеличиваются (образуется вакуум), и происходит засасывание жидкости.

В то же время при подходе к окнам 5 и 7 объем этих камер уменьшается, и жидкость выдавливается в нагнетательный трубопровод. Так как внутренняя расточка статора имеет специальную форму, то за каждый оборот ротора его пластин­ки дважды нагнетают и дважды всасывают жидкость, поэтому такие пластинчатые насосы относятся к насосам двухкратного действия.

Необходимо отметить, что при работе пластины должны быть прижаты к статорному кольцу: начальный прижим ах обыч­но осуществляется под действием центробежных сил, возникаю­щих в результате вращения, а рабочий прижим - гидростатиче­скими силами давления жидкости на внутренние торцы пластин, под которые подводится давление из линии нагнетания (окон 5 и 7).

В некоторых насосах на общем валу смонтированы два ротора - такие насосы получили название сдвоенных пластин­чатых насосов, они позволяют получать два независимых по­тока жидкости. Рабочий объем насоса двухкратного действия определя­ется по формулам:

при радиальном расположении пластин в роторе

V₀=2[π(R₁ ² - R₂ ²) - (R₁ - R₂) δz ]

при расположении пластин под углом к радиусу

V₀=2{[π(R₁ ² - R₂ ²) – [(R₁ - R₂)/cos оС ] δz},где R₁ - большой радиус статора; R₂ - меньший радиус статора; δ - толщина пластины; z - число пластин; b - ширина пластины; оС - угол наклона пластины к радиусу.

Пластинчатые насосы имеют малую массу, просты по кон­струкции, долговечны, обладают высокой надежностью. Они применяются в гидроприводах деревообрабатывающих станков и лесных машин. Объемный КПД пластинчатых насосов колеблется в пределах Ь = 0,75-0,98. Такие насосы могут работать при давлениях до 12,5 Мпа.

48. Радиально-поршневые насосы. Устройство, расчетные зависимости

Радиально-поршневые насосы состоят из стато­ра I, ро­тора 2, по­ршней 3, распреде­лительной оси 4 со всасываю­щим 5 и нагнета­тельным 6 каналами. При вра­щении ро­тора порш­ни перемещаются от центра ротора к периферии, и происходит всасывание. При перемещении поршней к центру ротора проис­ходит нагнетание.

Рабочий объем насоса определяется по формуле

Vo = (πd²/4)2еz

где d - диаметр поршней; е - эксцентриситет; Z - число поршней.

Радиально-поршневые насосы находят все более широкое применение в различных системах гидропривода. Они имеют большой КПД надежны и способны создавать высокие давления (до 32 МПа). Их применяют и в качестве насосов, и в качес­тве гидромоторов. Объемный КПД этих насосов равен 0,7-0,9.