Питання для самоперевірки.

1. В чому полягає принцип дії об’ємного насоса?

2. Приведіть схему і поясніть роботу поршневих насосів одинарної і подвійної дії, приведіть графіки подачі цих насосів?

3. Область застосування діафрагмових насосів?

4. Які насоси відносяться до роторних насосів.

5. Приведіть конструктивні схеми і поясніть принцип дії роторних насосів.

6. Що називається робочим об’ємом, робочими камерами роторних насосів? Чим вони утворені?

7. Переваги і недоліки шестеренчатих, гвинтових, пластинчатих, аксіально і радіально роторних поршневих насосів.

8. Напишіть формули для визначення подачі роторних насосів і поясніть їх. Зміною яких параметрів можна здійснювати регулювання подачі насоса?

9. Відношення яких величин являється об’ємний, механічний і повний ККД насосів.

Задачі.

Приклад 2.2.1. Шестеренчатий насос, робочий об’єм якого V₀=80 см³ при частоті обертання n=1200 хв^-1 , розвиває тиск Р_н=10 мПа.

Визначити споживану насосом потужність, якщо об’ємний ККД насоса ₀=0,85 , а повний =0,74.

Розв’язок.

Теоретична подача насоса

Q_т= =1,610^-3 м³/с.

Дійсна подача насоса

Q=Q_т₀=1,610^-60,85=1,1210^-3 м³/с.

Корисна потужність насоса

N_к=p_кQ=1010⁶1,1210^-3=11,210³ Вт

Споживана потужність

N= =15,110³ Вт=15,1 кВт.

Приклад 2.2.2. Яку подачу забезпечує роторний насос і якщо вакуум на вході в насос p_вак=30 кПа , манометричний тиск на виході із насоса p_ман=1,5 мПа , діаметри всмоктувальної і напірної гідролінії одинакові, споживана потужність насосом N=1,8 кВт , повний ККД =0,6.

Розв’язок.

Тиск розвинутий насосом:

p_н=p_ман+p_вак=1,510⁶+0,0310⁶=1,53 мПа

Корисна потужність:

N_n=N=1,80,6=1,08 кВт

Виходячи з цього знайдем подачу, розвинуту насосом:

Q= =0,710^-3 м³/с

Тема 2.3. Об’ємний гідропривод.

Визначення гідропривода. Принцип дії об’ємного гідропривода. Класифікація об’ємних гідроприводів по характеру руху вихідної ланки і іншими ознаками. Елементи гідропривода (гідродвигуни, гідролінії, тощо), та їх умови позначення на гідросхемах. Об’ємні гідропередачі з регульованим насосом, гідромотором, насосом та гідромотором, дросельнем регулюванням. Принципові схеми приводів машин. Регулювання швидкості і зусиль робочого органу. Робочі рідини, що застосовуються в гідроприводах.

Література: (1) ст. 379-402, (2) ст. 256-259, 309-323, (4)ст. 216-229.

Методичні вказівки.

Об’ємний гідропривод являє собою сукупність об’ємних гідромашин (насоса і двигуна), гідроапаратури керування (гідроклапанів, гідророзподільників) і допоміжних пристроїв (кондиціонерів, фільтрів, трубопроводів, тощо). Вони призначені для передачі механічної енергії та перетворення руху за допомогою рідини.

Нестискуємість рідини і герметичність гідроагрегатів забезпечують жорсткий зв’язок між ведучою і ведомою ланками. Запобіжні клапани гідросистеми забезпечують простий і надійний захист гідропривода і машин від поломок і перевантаження при заданому силовому режимі роботи. До других переваг об’ємного гідропривода, які визначають досить глибоке його застосування в якості приводів машин, станків, пресового і ливарного обладнання, бурових пристроїв, тощо, відносяться:

• можливість створення великих передаточних чисел, безступінчастого регулювання швидкості руху вихідної ланки і зусиль робочого органу в широкому діапазоні;

• велика питома потужність (відношення маси до переданої потужності);

• мала інерційність, що забезпечує швидку зміну режимів роботи (пуск, реверс, зупинка), так як момент інерції рухомих частин гідродвигунів в 5-6 разів менше момента інерції рухомих частин електромашини тієї ж потужності.

Повний ККД привода хоч і нижче, чим у електропривода, але досить високий (80-85%). Він визначається, як відношення корисної потужності гідродвигуна (потужності на штоці гідроциліндра чи на валу гідродвигуна) і потужності насоса

=

Повний ККД привода дорівнює добутку повних ККД насоса, гідродвигуна і гідравлічного ККД передачі

=_н_д_гп

Гідравлічний ККД передачі враховує гідравлічні втрати на тертя по довжині труб і місцеві гідравлічні опори:

_гп=

де p_н – тиск насоса;

p=p_тр+p_м – втрати тиску на тертя по довжині труб і на місцевих опорах.

Гідроприводи можуть бути різними в залежності від типу гідродвигуна, робочої частини та типу керування. Найбільш розповсюджені схеми гідроприводу зворотньо-поступальної та обертальної дії. В цьому випадку гідродвигуном є силовий циліндр, у другому – гідромотор. В обох випадках можуть використовуватись об’ємні насоси будь-якого типу: роторно-поршневі, шестеренчаті, гвинтові, пластинчаті. В залежності від способу циркуляції робочої рідини гідроприводи ділять на замкнуті і розімкнуті.

Одна з найбільш вагомих переваг об’ємного гідропривода перед механічним – це можливість безступінчастого регулювання швидкості і зусиль робочого органа в широкому діапазоні.

Регулювання швидкості гідродвигуна при постійній потужності на вході можна здійснити двома способами:

1. Дроселюванням;

2. Зміною подачі насоса (машинним способом).

Дроселювання.

Дроселем називається регулюючий аппарат, призначений для підтримки заданої величини витрати в залежності від величини перепаду тиску в підведених і відведених потоках рідини. Регулювання швидкості гідродвигуна дроселюванням широко розповсюджено на машинах малої потужності з простою трансмісією завдяки простоті і низькій собівартості виготовлення агрегатів. При цьому способі використовується нерегулюємий насос, а кількість рідини, що подається в гідродвигун змінюється за рахунок перепуску частини рідини в бак через перепускний клапан.

Розрізняють три способи дросельного регулювання:

- з дроселем в напірній лінії;

- з дроселем в зливній лінії;

- паралельно до гідродвигуна на окремому відгалудженні від напірної лінії.

При установці дроселя в напірній лінії регулювання швидкості гідродвигуна можливо, коли навантаження на вихідну ланку не співпадає з напрямком руху. В протилежному випадку відбудеться розрив потоку рідини в лінії перед поршнем. Крім того система з дроселем в напірній лінії може бути використана коли не вимагається постійна швидкість переміщення штока гідроциліндра.

При установці дроселя на зливній лінії швидкість пересування поршня регулюється кількістю рідини, що витісняється із штокової порожнини і проходячи через дросель зливається в бак. При любому напрямку навантаження на штоці розриву рідини не відбудеться. Опір дроселя регулюють відкриттям прохідного отвору.

Вказані випадки дросельного регулювання не забезпечують постійну швидкість на вихідній ланці при зміні навантаження, так як перепад тиску на дроселі не зостається, а значить не буде постійною витрата рідини, що потрапляє в гідродвигун.

Для стабілізації швидкості, незалежно від навантаження на гідродвигуні застосовують редукційний клапан з регулюємим дроселем, який називається регулятором потоку. Роль редукційного клапана – забезпечити постійний перепад тиску на дроселі.

Недоліки дросельного регулювання – низький ККД , особливо на малих обертах, коли велика кількість рідини перепускається в бак.

Машинне регулювання.

Машинне регулювання може здійснюватись в трьох варіантах:

• зміною робочого об’єму насоса (подачі). Забезпечується незалежність навантаження від швидкості руху силового органу.

• зміною робочого об’єму гідромотора. Забезпечується сталість вихідної потужності при зміні крутного моменту.

• зміною робочих об’ємів насоса і мотора.

У гідроприводах обертального руху часто використовують останній варіант, який забезпечує широкий діапазон регулювання.

Вибір тієї чи іншої схеми регулювання залежить від призначення гідроприводу, від прийнятих у схемі насосів і гідромоторів. Однак незважаючи на ряд переваг машинного регулювання, гідроприводи з дросельним регулюванням дешеві і поки використовуються ширше.

При вивченні цієї теми необхідно розглянути основні схеми гідроприводів з дросельним і об’ємним регулюванням швидкості і зусиль, розібратись в умовних позначеннях, вивчити принцип дії, недоліки і переваги.

Робочі рідини об’ємних гідроприводів повинні мати хороші змащуючі властивості по відношенню до матеріалів тертьових пар і ущільнень, невелику зміну в’язкості в діапазоні робочих температур, високий об’ємний модуль стисливості, високу температуру кипіння при нормальному тиску, бути нейтральними до матеріалів гідросистеми, володіти стабільністю характеристик в процесі експлуатації і зберігання, бути пожежнобезпечними, нетоксичними, мати хороші діелектричні властивості.

Цим вимогам в найбільшій мірі відповідають мінеральні (нафтові) мастила та синтетичні рідини на кремнійорганічній основі (силіконові), які широко застосовуються в якості робочих рідин об’ємних гідроприводів.