porsh-nasos

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Теплотехника и гидравлика»

ИСПЫТАНИЯ ПОРШНЕВОГО НАСОСА

Методические указания

РПК «Политехник» Волгоград 2007

УДК 621.6.053(075.5)

Испытания поршневого насоса: метод, указ./ сост.: Е. А. Дьячков, К. В. Приходьков; Волгоград, гос. техн. ун-т. - Волгоград 2007. - 14 с.

Изложены краткие сведения о поршневых насосах, их параметрах и характеристиках, о конструкции лабораторной установки, методике проведения испытаний, обработке полученных результатов. Приведены вопросы для самоконтроля.

Предназначены для студентов всех направлений, изучающих курс «Гидравлика и гидромашины».

Ил. 7. Табл. 1. Библиогр.: 2 назв.

Рецензент С. Г. Телица

Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета

Волгоградский

государственный

технический университет, 2007

радиус поворота кривошипа.

Рисунок 6.1 - Однопоршневой насос однократного действия с КШМ: 1 - кривошип радиуса r; 2 - шатун длины L; 3 - всасывающий клапан; 4 - нагнетательный клапан; D - диаметр поршня; ω - угловая скорость кривошипа, рад/с; ϕ - текущий радиус поворота кривошипа

График мгновенной подачи насоса показан на рис. 2

Qò.è.

Рис. 2 График мгновенной подачи одноцилиндрового насоса однократного действия:

———— изменение подачи в полости нагнетания

---С--- изменение расхода жидкости в полости всасывания

Для уменьшения неравномерности подачи используют различные способы. Отметим, например, увеличение числа рабочих камер, использование для выравнивания подачи штоковой полости насоса и воздушных колпаков.

На рис. 3 показаны графики мгновенной подачи различных конструкций насосов с уменьшенной величиной неравномерности подачи.

Qт.и. Qт.и.

Qmax1

Qmax 2

Рисунок 3. - Примеры графиков мгновенной подачи поршневых насосов с уменьшенной величиной неравномерности подачи:

а) одноцилиндровый насос двукратного действия с односторонним штоком;

б) трехцилиндровый насос; в) одноцилиндровый дифференциальный насос;

г) одноцилиндровый насос однократного действия с воздушным

колпаком.

__________________ результирующая мгновенная подача, Qт.и. ;

__________________ теоретическая подача 1 цилиндра;

------------------ расход жидкости в полости всасывания, Qвс .

3.2. Технические показатели и характеристики поршневых насосов

Рабочий объем V0

Рабочим объемом называется объем жидкости, подаваемой насосом за 1 оборот приводного вала или 1 двойной ход вытеснителя при отсутствии утечек и кавитации. Для одноцилиндрового насоса однократного действия с КШМ

где D - диаметр поршня, м; R - радиус кривошипа, м.

Идеальная подача Qи

Идеальной подачей называется объем жидкости, подаваемый насосом при отсутствии утечек и кавитации в единицу времени:

где п - частота вращения приводного вала, мин-1.

Подача насоса Q

Действительной подачей насоса называется объем жидкости, подаваемый насосом в единицу времени.

Коэффициент подачи КП

Коэффициентом подачи КП называется отношение подачи Q к идеальной подаче QИ:

где р - давление насоса, Па. Мощность насоса N

Мощностью насоса называется мощность, потребляемая насосом от системы привода.

КПД насоса η КПД насоса называется отношение полезной мощности к мощности на-

соса:

При работе насоса существуют различные виды потерь. Баланс мощностей насоса показан на рис.4. Индикаторная диаграмма

Индикаторной диаграммой называется графическая зависимость изменения давления в рабочей камере от хода поршня, или от угла поворота

кривошипа. Вид индикаторной диаграммы показан на рис.5.

Наклон линий b-с и d-a (рис. 5) определяется величиной хода поршня, который затрачивается на объемную деформацию сжатия и расширения жидкости при изменении давления в рабочей камере насоса.

Изменение давления в точках а и c объясняются инерционностью жидкости и клапанов, возникающей в начале хода всасывания и вытеснения.

Площадь индикаторной диаграммы определяет индикаторную работу поршневого насоса за 1 цикл, приходящуюся на единицу площади поршня насоса.

Индикаторная диаграмма позволяет определить некоторые параметры насоса, а также дает информацию о состоянии насоса и широко используется в качестве метода диагностики насоса без его разборки.

Рис. 4. Баланс мощностей в насосе.

p

Si pi

Рис. 5. Индикаторная диаграмма поршневого насоса с КШМ:

a-b – всасывание жидкости, c-d – вытеснение жидкости, b-c –повышение давления в рабочей полости перед открытием нагнетательного клапана в точке с; d-a – понижение давления в рабочей полости насоса перед открытием всасывающего клапана в точке а; ВМТ и НМТ – собственно верхняя и нижняя мертвые точки поршня насоса; Si – площадь индикаторной диаграммы

Среднее индикаторное давление

Средним индикаторным давлением p, называются высота прямоугольника с основанием, равным величине хода поршня, при условии, что его площадь равна действительной площади индикаторной диаграммы, с учетом соответствующих масштабов диаграммы по величине хода поршня и давления.

где Si - площадь диаграммы, мм2; µh и µp - масштабы по величине хода поршня и давления (мм/мм и Па/мм, соответственно)

Индикаторная мощность Индикаторной мощностью называется отношение индикаторной работы ко

времени одного цикла.

Для одноцилиндрового насоса однократного действия с КШМ индикаторная мощность равна:

Как следует из рис.4 N>Ni на величину мощности механических потерь, a Ni>Nn на величину суммы мощностей объемных и гидравлических потерь.

Индикаторный КПД насоса Индикаторным КПД называется отношение полезной мощности к

индикаторной мощности.

Характеристики насоса Характеристиками насоса называется зависимость его основных пока-

зателей (подачи Q, мощности N и КПД η) от давления при постоянной частоте вращения приводного вала и постоянных вязкости и плотности рабочей жидкости.

Характеристики насоса показаны на рис. 6.

Q,N,η

4

p

Рис. 6. Характеристики насоса 1 – идеальная подача; 2 – действительная подача; 3 –

характеристика сети pпотр = f(Q); 4 – КПД; 5 – характеристика предохранительного клапана.

А – рабочая точка

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Схема лабораторной установки показана на рис. 7.

Плунжерный насос возвратно-поступательного типа 1 (рис. 7) снабжен кулисным приводом 2, который придает плунжеру возвратно-поступательное движение от электромотора 3 с червячным редуктором. При изменении соотношений плеч кулисного механизма можно получить различные величины хода вытеснителя насоса при постоянной величине частоты вращения электромотора. Поскольку при проведении работы регулировок кулисного механизма не производится, насос может условно считаться снабженным обычным КШМ. Насос имеет два автоматически работающих клапана: всасывающий 4 и нагнетательный 5, которые управляются соответствующим перепадом давлений в рабочей полости насоса. Клапан 6 предохранительный. Он ограничивает максимальное давление, развиваемое насосом, перепуская жидкость из линии нагнетания в линию всасывания, если давление насоса превышает величину, предусмотренную регулировкой этого клапана. Величина давления изменяется дросселем 7, расположенным на гидролинии нагнетания 13. Подача насоса определяется с помощью мерного бака 8, куда осуществляется слив жидкости после дросселя 7. Для контроля количества жидкости на мерном баке имеется масломерная трубка-уровнемер 9 со шкалой, отградуированной в единицах объема, цена деления 0,001 м3 При проведении измерений мерный бак изолируется от основного бака 10 с помощью вентиля 11. Для уменьшения пульсаций подачи использован гидропневмоаккумулятор 12, называемый также «воздушным колпаком», который представляет собой замкнутый объем, частично заполненный воздухом. При вытеснении жидкости плунжером насоса, она частично поступает в нагнетательную гидролинию 13, а частично в воздушный колпак 12, сжимая находящийся там воздух. При ходе всасывания воздух в колпаке расширяется и вытесняет поступившую в него жидкость в гидролинию нагнетания 13. Это увеличивает равномерность подачи рабочей жидкости, однако не изменяет величину идеальной подачи, которая определяется по формулам (2) и (3). Насос оборудован индикатором 14 - прибором, вычерчивающим на бумаге индикаторную диаграмму: зависимость давления в рабочей полости насоса от хода поршня. Барабан 15 индикатора 14 связан гибкой нитью с плунжером, возвратно-поступательное движение плунжера преобразуется в возвратно-поворотное движение барабана. На барабане устанавливается специальная бумага, а игла индикатора, ход которой пропорционален давлению в рабочей полости насоса, вычерчивает на бумаге индикаторную диаграмму: зависимость давления р от хода поршня. Давление, развиваемое насосом, измеряется манометром 16, расположенным на пневмогидроаккумуляторе 12.