6. Форма отчета.

Таблица 10.1 – Регистрация опытных данных [13]

№ опыта	Показание манометра, кгс/см2	Показание вакуумметра, кгс/см2	Отметка уровня воды на водомерном водосливе, см	Расход воды, л/с	Сила тока, А	Напряжение, В

Таблица 10.2 – Обработка опытных данных [13]

№ опыта	Скорость в нагнетательной трубе, м/с	Скорость во всасывающей трубе, м/с		Полный напор, м	Полезная мощность, Вт	Затраченная мощность, Вт	к.п.д.

7. Контрольные вопросы:

1. Перечислить параметры, характеризующие работу насоса. Что называют главной характеристикой центробежного насоса?

2. Что называется напором насоса? Каков его энергетический смысл? Единицы измерения?

3. Записать выражение для определения напора насоса по показаниям приборов.

4. Записать выражение для определения потребного напора насоса.

5. Записать формулы для определения полезной и затраченной мощности насоса.

6. Как определить к.п.д. насоса? Постоянен ли он при работе насоса?

7. Как определить подачу насоса?

8. Объяснить характер изменения показаний манометра.

9. Объяснить характер изменения показаний вакуумметра.

10. На что затрачивается вакуум? Построить пьезометрическую линию для всасывающей трубы.

11. На что затрачивается манометрическое давление? Построить пьезометрическую линию вдоль напорной трубы.

12. Какие факторы влияют на режим работы насоса?

13. Найти по рабочим характеристикам оптимальный режим работы насоса.

14. Показать на графике зону рекомендуемых режимов работы насоса.

15. Пересчитать главную характеристику насоса на другое число оборотов и построить новую характеристику насоса при .

16. Назвать основные части насоса и их назначение.

17. Объяснить принцип действия насоса.

18. Какова роль предохранительной сетки и клапана?

19. Как осуществляется смазка трущихся поверхностей в насосе?

20. От чего зависит высота установки насоса над уровнем воды в питающем резервуаре?

21. Каков принцип регулирования подачи центробежного насоса? Можно ли установить регулировочную задвижку на всасывающей трубе?

22. Почему диаметр всасывающего патрубка насоса больше, чем нагнетательного?

Лабораторная работа № 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

И ОБЪЕМНОГО К.П.Д. РОТОРНЫХ НАСОСОВ

1. Краткое описание работы, ее цель.

Целью данной работы является:

а) ознакомление с конструкцией насосов, применяемых в гидравлических системах машин, станков, механизмов;

в) сравнение теоретической производительности с фактической подачей насоса при расчетном давлении (по паспорту насоса) и определение объемного к.п.д. насоса.

2. Основные вопросы теории по теме работы.

Объемные насосы, принцип действия, общие свойства и классификация. Классификация роторных насосов, общие свойства и область применения. Устройство и особенности роторных насосов различных типов: шестеренных, винтовых, пластинчатых, роторно-поршневых. Определение рабочих объемов. Подача и ее равномерность. Характеристики насосов. Регулирование подачи.

Литература: [2, с.154-272, 275-358], [9, с.150-172, 222-238], [10, с.37-87, 116-142], [11, с.94-153]

3. Порядок проведения работы и оформление отчета.

Ознакомиться с конструкцией роторных насосов, имеющихся в лаборатории (рис. 11.1-11.4), шестеренного, пластинчатого и аксиально-поршневого.

а) Ротационно-пластинчатый нерегулируемый насос двойного действия.

В корпусе насоса 1 (рис.11.1) помещены боковые диски 7, 8 и статор 3, имеющий фасонную форму, близкую к эллиптической. Внутренняя поверхность статора выполнена так, что участки кривой, расположенные между окнами питания 14, 15, прорезанными в дисках, являются дугами кривой, описанной из центра ротора 5, а участки, приходящиеся на эти окна, выполнены сопрягающимися кривыми.

Рис.11.1. Шиберный (лопастной) насос Г12–2 [13]:

1 – корпус; 2 – крышка; 3 – статор; 4 – лопатки (пластинки); 5 – ротор;

6 – шлицы вала; 7 – плоский диск; 8 – диск с шейкой; 9 – пружина;

10 – манжеты; 11 – шарикоподшипники; 12 – резиновое кольцо; 13 – фланец; 14 – окна всасывания; 15 – окна нагнетания

На валу насоса 6 находится ротор 5 с наклонными к радиусу прямоугольными пазами, в которых помещаются пластинки 4.

Окна питания 14, 15 прорезанные в дисках 7, 8, соединены с каналами нагнетания и всасывания. Диск с шейкой 8 плавающего типа в начале работы прижимается к торцу ротора тремя пружинами 9, а в процессе работы и давлением масла.

При повороте ротора в направлении, указанном стрелкой, объем камеры, заключенной между двумя соседними пластинками, поверхностями ротора и статора, увеличивается – происходит процесс всасывания. С уменьшением объема камеры происходит процесс нагнетания.

При вращении ротора пластинки, копируя форму статора, дважды за один оборот увеличивают объем камеры и дважды уменьшают.

Камеры, образующиеся между пластинками, последовательно соединяются с окнами всасывания 14 и нагнетания 15, расположенными диаметрально противоположно.

За один оборот ротора производится два полных цикла всасывания и нагнетания.

При вращении ротора без давления или при малом давлении жидкости пластинки 4 прижимаются к поверхности статора 3 под действием центробежной силы; при наличии давления этого недостаточно. В насосах серии Г12 и Г12-2 пластинки прижимаются к внутренней поверхности статора под действием центробежной силы и силы давления жидкости, подведенной под торцы лопаток из области нагнетания.

Благодаря диаметрально противоположным подводам и отводам нагрузка на ротор 5 от давления масла со стороны полостей нагнетания уравновешивается, и вал насоса передает только крутящий момент.

Для предотвращения утечек по валу 6 насоса во фланце 13 установлена манжета 10 из маслостойкой резины.

Стены между корпусом 1 и крышкой 2 уплотняются круглым кольцом 12 из маслостойкой резины.

б) Аксиально-поршневой насос.

В основном корпусе 1 (рис.11.2) в трех шарикоподшипниках вращается приводной вал 3, на правом конце которого имеется диск 19 с бронзовыми втулками 15, являющимися опорами для головок шатунов 16. Вал уплотнен манжеткой 4, находящейся в крышке 2.

При помощи шатунов диск (шайба) при вращении вала заставляет поршни 13 совершать возвратно-поступательное движение в цилиндрах блока 9.

Рис.11.2. Аксиально-поршневой насос НПА-64 [13]: 1 – корпус; 2, 10 – крышки; 3 – приводной вал; 4 – манжета; 5 – дренажное отверстие; 6 – двойной кардан; 7 – корпус; 8– подшипник; 9 – блок цилиндров; 11 – распределитель; 12,14 – окна всасывания и нагнетания; 13 – поршень; 15 – втулка; 16 – шатун; 17 – пружина; 18 – ось вращения блока цилиндров; 19 – диск

Блок цилиндров 9 размещен во фланце и вращается вокруг оси 18 на подшипнике 8.

Для передачи вращения от диска 19 к блоку цилиндров 9 служит двойной кардан 6 с прямой строки.

Пружина 17, размещенная внутри блока цилиндров, прижимает его вместе с распределителем 11 к крышке 10.

Жидкость, просочившаяся из блока цилиндров, отводится через дренажное отверстие 5.

Угол наклона блока цилиндров к оси приводного вала постоянный и равен 30° – насос нерегулируемый.

Каждый поршень за один оборот вала совершает один двойной ход. Поршни, находящиеся в цилиндрах, более удаленных от диска приводного вала (на рисунке – верхние), совершают ход всасывания; в то же время нижние поршни, вытесняя жидкость из цилиндра, совершают ход нагнетания.

Движение поршней и вращение блока цилиндров согласовано с положением окон 12 и 14 распределителя 11, т. е. когда поршень выходит из цилиндра, последний в зоне всасывающего окна 12, а когда поршень движется внутрь цилиндра, его цилиндр находится в зоне нагнетательного окна 14.

в) Шестеренный насос.

Рис. 11.3. Шестеренный насос НШ-32 [13]: 1 – корпус; 2 – втулка;

3 – уплотнительное кольцо; 4 – ведомая шестерня; 5 – стопорное кольцо;

6 – упорное кольцо; 7 – резиновая манжета; 8 – крышка; 9 – уплотнительное кольцо; 10 – ведущая шестерня; 11 – втулка; 12 – табличка

Главными рабочими деталями шестеренного насоса (рис. 11.3.) являются две одинаковые цилиндрические шестерни внешнего зацепления: ведущая 10 и ведомая 4, выполненные заодно с цапфами, опирающимися на втулки 2 и 11. Втулки служат подшипниками для шестерен.

Приводной конец вала ведущей шестерни уплотнен резиновой манжетой 7, закрепленной упорным 6 и стопорным 5 кольцами.

Для уменьшения внутренних перетечек масла через зазоры между торцевыми поверхностями шестерен и втулок в насосе применена автоматическая компенсация величины зазора но торцам шестерен. Масло из камеры нагнетания но каналу поступает в полость между подвижными втулками и крышкой 8 и стремится поджать втулки к торцам шестерен, ликвидируя зазор между ними. Со стороны зубьев на втулки так же давит масло, но на несколько меньшей площади. Результирующим усилием втулки прижимаются к торцам шестерен.

После изучения устройства и принципа действия насосов необходимо зарисовать в отчет принципиальные схемы насосов (рис 11.4) и произвести необходимые обмеры элементов насоса с помощью штангенциркуля.

Рис. 11.4. Принципиальные схемы насосов [13]

На основании проведенных измерений геометрических размеров отдельных элементов насосов произвести определение теоретической подачи каждого насоса и объемного к.п.д. при номинальном (рабочем) давлении по паспорту насоса:

а) Теоретическая подача пластинчатого насоса:

,

или

,

где – рабочий объем насоса (подача за один оборот вала насоса);– число оборотов в минуту;– ширина барабана (и лопаточки);– размеры малой и большой полуосей статора; – толщина пластинки; – число пластинок;– угол наклона пластинки к радиусу ротора (°). Фактическая подача насосапри рабочем давленииберется из паспорта насоса.

б) Теоретическая подача аксиально-поршневого насоса:

.

Рабочий объем аксиально-поршневого насоса:

,

где – диаметр цилиндров; – число цилиндров в блоке; – частота вращения вала насоса; – ход поршня.

Ход поршня

,

где – диаметр блока цилиндров, т.е. диаметр окружности, на которой располагаются центры цилиндров (рис. 11.4); – угол между осью блока и осью приводного вала,= 30°.

в) Теоретическая подача шестеренного насоса определяется по формуле

,

или

,

где – модуль шестерни; – ширина шестерни; – диаметр начальной окружности,;– число зубьев ведущей шестерни.

Диаметр начальной (делительной) окружности и модуль шестерни могут быть получены, например, расчетом по величине измеренного диаметра окружности головок :

,

при этом модуль шестерни следует округлить до ближайшего стандартного.

Объемный к.п.д. насосов определяется по формуле

,

где – фактическая подача (берется по паспорту насоса).