Гидравлика.Гидравлические и пневматические системы (лабораторный парктикум)

Теоретические сведения. Схема простейшей роторно-пластинчатой (шиберной) гидромашины показана на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 – Роторно-пластинчатая гидромашина одиночного действия

Ротор 1 размещен в корпусе 4 между двумя плотно прижатыми к нему торцовыми дисками 2. В радиальных либо слегка наклоненных к радиусу ротора позах установлены пластины (шиберы) 3. Ось вращения ротора располагается по отношению к статору эксцентрично. Наружные концы пластин прижимаются к внутренней поверхности статора. Рабочий объем образуется двумя соседними пластинами, наружной поверхностью ротора и внутренней поверхностью статора.

При вращении статора от какого-нибудь двигателя гидромашина работает в режиме насоса. При этом пластины совершают возвратно-посту- пательное движение в позах ротора, вследствие чего рабочий объем изменяется. При прохождении пластин через левую часть насоса (см. рис. 6.1) пластины выдвигаются и рабочий объем между ними увеличивается. В результате жидкость всасывается через всасывающий патрубок 6. При прохождении же через правую часть насоса пластины вдвигаются, рабочий объем уменьшается и жидкость вытесняется в напорный патрубок 7. Подача насоса может регулироваться величиной эксцентриситета.

При подаче рабочей жидкости под давлением во всасывающую камеру гидромашина работает в режиме гидродвигателя.

Одним из самых существенных недостатков роторно-пластинчатых гидромашин одиночного действия является наличие большой односторонней нагрузки на подшипники. Для устранения этого недостатка применяют роторно-пластинчатые гидромашины двойного действия. Такая гидромашина схематично изображена на рисунке 6.2.

31

Таблица 6.2 – Результаты измерений

Обработка результатов измерений.

Вычисляется удельная теоретическая подача

Вычисляется средняя подача

Q gТ 0n,

где n – число оборотов. Вычисляется мощность насоса

N QH .

Вычисляем крутящий момент

MgТ мP, 2

где Р – давление в подводящей линии;– механический к.п.д.

Результаты измерений заносятся в таблицу 6.3.

Таблица 6.3 – Результаты вычислений

Контрольные вопросы:

1)Конструкция и принцип действия роторно-пластинчатых гидромашин.

2)В чем заключается обратимость роторно-пластинчатых гидромашин?

3)Области применения роторно-пластинчатых гидромашин.

4)От чего зависит подача роторно-пластинчатого насоса и напор?

5)От чего зависит крутящий момент на валу роторно-пластинчатого гидродвигателя?

33

Лабораторная работа № 7 ИСПЫТАНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ

Цели и задачи:

1)Изучить принцип действия, конструкцию и методику измерений и расчёта основных параметров центробежного вентилятора

2)По данным результатов испытаний вентилятора построить его аэродинамическую характеристику.

Оборудование и материалы: испытательный стенд; центробежный вентилятор, измерительные приборы.

Теоретические сведения. По направлению потока воздуха на входе в рабочее колесо и выходе из него вентиляторы подразделяются на радиальные (центробежные) и осевые. Центробежные вентиляторы работают по тому же принципу, что и центробежные насосы. Центробежный вентилятор состоит из трёх основных частей: спирального кожуха, центробежного колеса с рабочими лопатками и всасывающего и нагнетательного патрубков. На рисунке 7.1 изображена простейшая схема центробежного вентилятора.

1 – вал; 2 – рабочее колесо; 3 – подшипник; 4 – всасывающий патрубок, 5 – межлопастные каналы, 6 – кожух; 7 – нагнетательный патрубок

Рисунок 7.1 – Схема центробежного вентилятора

Центробежное колесо служит для создания давления и подачи воздуха в сеть. Кожух, имеющий форму улитки, служит для собирания потока воздуха, сбегающего с лопаток колеса и для преобразования динамического давления в статическое. По создаваемому давлению различаются венти-

34

ляторы: низкого давления – до 1000 Па (100 кгс/м2); среднего давления – 1000–3000 Па (100–300 кгс/м2) и высокого давления – более 3000 Па (300 кгс/м2). Вентиляторы классифицируются и по номерам. Номер вентилятора означает наружный диаметр колеса в дециметрах. Например, вентилятор № 8 имеет колесо с наружным диаметром 800 мм.

Корпус вентилятора может устанавливаться в различных положениях в зависимости от угла поворота выходного патрубка. Отсчет углов поворота производится по направлению вращения рабочего колеса. Так, рабочее колесо правого вращения обозначается Прφ0, левого вращения – Лφ0. У вентилятора правого вращения рабочее колесо вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны всасывания, у вентилятора левого вращения рабочее колесо вращается против часовой стрелки.

Вентиляторы могут соединяться с электродвигателями по одному из следующих способов: 1) рабочее колесо закреплено на валу электродвигателя; 2) через эластичную муфту; 3) через клиноремённую передачу; 4) с помощью гидравлических или электрических муфт скольжения через регулируемую передачу.

В период испытаний вентиляторов определяются: производительность и полное давление, полезная и потребляемая мощность, а также

КПД. Производительность вентилятора – расход воздуха в единицу времени (м3/с; м3/ч).

Измерение расхода воздуха выполняется с помощью дроссельных приборов – измерительного сопла или диафрагмы диаметром d в воздуховоде диаметром D. Таким образом создается сужение с отношением размеров m = (d/D)2 = f/F. Увеличение скорости из-за уменьшенного сечения f соответствует уменьшению статического давления P1-P2, кг/м2, которое определяет перепад давлений pω Этот перепад измеряется высотой столба жидкости:

h= P1-P2/γ0, м

идифференциальным манометром с удельным весом жидкости γ0. Из разности давлений P1-P2 получается расход

Q = 3,479μ ε d2 √ P1-P2/γ0, м3/с,

или

Q = 12520μ ε d2 √ P1-P2/γ0, м3/ч,

где μ – коэффициент расхода.

Этот коэффициент при числах Рейнольдса Re = сD γ1/gn выше определенной величины зависит только от отношения площадей m и качества сопла или диафрагмы, D – диаметр воздуховода, ε – поправка на расширение, зависящая от отношения удельных теплоемкостей, к = ср/сυ и от отношения давлений:

35

Трудности и продолжительность снятия полей при помощи пневмометрической трубки привели к необходимости изменить схему; измененная схема официально признана специалистами многих стран [14]. Снятие полей заменяется одним замером скорости в измерительном сопле. Требуемое для этого измерения равномерное распределение скоростей по всей площади замера достигается сужением уширенного участка трубы перед соплом.

В начале уширенного участка трубы диаметром 1,42 D и длиной 6 D встроена спрямляющая решетка. Диаметр d отверстия сопла не должен быть больше диаметра D трубопровода длиной 10 D. Скорость с измеряется в отверстии сопла при помощи пневмометрической трубки, помещенной на оси трубы.

Производительность Q рассчитывается по уравнению:

Q= c D2 . 4

Статическое давление измеряется на расстоянии 7,5D трубы 5 либо при помощи пневмометрической трубки, либо при помощи отверстий в стенке.

Схемы испытаний также могут быть упрощены, если в конце трубопровода установить сопло для проведения замера.

Схема испытания с использованием круглой трубы с переходной фасонной частью, подсоединяемой к нагревательному отверстию, предполагается для вентиляторов, работающих на всасывание. К схеме, с использованием прямоугольной трубы, добавляется подсоединенная к всасывающему отверстию труба длиной не менее 6D2 . На этом участке предусмат-

риваются: спрямляющая решетка и дроссельное устройство 6. На линии нагнетания в нагнетательном отверстии измеряются статическое давлениеPst2 и динамическое давление pd 2 при помощи замеров Pst и pd . В ли-

нии всасывания также определяются величины Pst1 и pd1 , относящиеся к всасывающему отверстию вентилятора. Полное давление вентилятора получается равным

P Pst1 Pst2 pd1 pd 2

Так как из-за равномерного распределения потока измерение скоростей лучше производить в линии всасывания, чем в линии нагнетания, то схема с использованием круглой трубы может быть использована следующим образом: в открытой всасывающей трубе измеряется лишь скорость, в задросселированной нагнетательной трубе – только статическая разность давлений, причем во всасывающем трубопроводе спрямляющую решетку можно не ставить.

37

Определение расхода при помощи сопел и диафрагм весьма затруднено, из-за необходимости иметь прямолинейные участки трубопроводов большой длины. Последние установить не всегда возможно либо из-за отсутствия места, либо вследствие больших затрат на материалы. Поэтому измерения иногда проводятся при помощи дроссельных измерительных приборов, расположенных на выходе или на входе. То обстоятельство, что установленные на входе нормальные и вспомогательные диафрагмы для всех отношений площадей (до m = 0,7) имеют постоянный коэффициент расхода = 0,6, позволяет упростить схему испытаний. Предложена схема установки, где все измерения проводятся со стороны всасывания. Выходное отверстие остается свободным. В измерительной трубе длиной 6D за спрямляющей решеткой на расстоянии 4,5D измеряется статическое давление Pst . Отбор давления производится либо от трех отверстий в стенке, либо из кольцевого канала (см. рис. 183). К измерительной трубе присоединяется конус длиной 2D и с максимальным диаметром 1,4 D. Так как при максимальном диаметре диафрагмы d = 0,7D нельзя получить больших

рабочих режимов pd , то установка конуса позволяет повысить расхо-

P

ды, сохранив прежние m. Увеличение отношения площадей m > 0,7 приводит к неравномерному повышению коэффициента расхода от 0,6 до 0,83. Для регулирования сопротивления предусматривается набор диафрагм, которые должны плотно прилегать к фланцу конуса на входе.

Разность давлений P измеряется на внутренней стороне диафрагмы с помощью пневмометрической трубки. Для этого используется отверстие полного давления нормальной трубки. После проверки при помощи трубки устанавливают, что по круговой линии за диафрагмой имеет место постоянство разности давленийP ; величина P может колебаться только из-за неплотного прилегания диафрагмы на входе. Далее с помощью отверстий пневмометрической трубки для измерения статического давления проверяется кольцевое пространство за диафрагмой, где имеется вихреобразование. Эти показания должны совпадать с показаниями по диафрагме. Имея разность давлений, вычислим производительность

Q 0,6 d2 P , м3 /c.

Полное давление равно

Подобную схему можно применить при исследовании рабочих колес центробежных вентиляторов без кожухов, а также для осевых вентиляторов (последние могут быть исследованы также по схемам).

38

Контрольные вопросы:

1)Конструкция и принцип действия центробежных вентиляторов?

2)Области применения центробежных вентиляторов?

3)Каким образом осуществляется измерение расхода воздуха?

4)В чем заключается методика измерения расчета основных параметров центробежных вентиляторов?

5)Какими способами могут соединяться вентиляторы с электродвигателями?

Лабораторная работа № 8 ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТИ В ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЯХ

Цель работы:

1)Исследовать технические, гидравлические характеристики и конструкции счётчиков (водомеров),

2)Снять показания счётчика,

3)Выбрать водомер

Задание:

1.Ознакомиться и изучить технические и гидравлические характеристики водомеров, принцип действия и конструктивные особенности.

2.Выполнить анализ условий применения, функциональные зависимости основных параметров: расхода, потерь давления, температурных режимов, диаметров трубопроводов.

3.Выбрать счётчик-водомер и магнитный фильтр для конкретных условий в соответствии с таблицей 8.3 (вариант выбирается по последней цифре шифра зачётной книжки).

4.Снять показания водомера учебного комплекса ЮРГУЭС.

Теоретические сведения. Для измерения расхода воды в сетях холодного и горячего водоснабжения, отопительной системе применяются скоростные счётчики водомеры. Действие скоростного счётчика заключается в том, что вода, проходящая через него, вращает вертушку, выполненную в виде колеса. Счетчики крыльчатые с диаметрами условного прохода 15, 20, 25, 32 и 40 мм и турбинные с диаметрами условного прохода 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200 и 250 мм (в дальнейшем счетчики), изготовленные по ТУ4213-200-03215076-98, предназначены для измерения объема сетевой воды по СНиП 2.04.07-86 и питьевой воды по ГОСТ 2874-82, протекающей в обратных или подающих трубопроводах закрытых и открытых систем

39