1.1. Лабораторная работа № 1. Энергетические испытания шестеренного насоса с переливным клапаном

Цель работы - изучение рабочих характеристик объемных гидромашин с устройствами для регулирования подачи в зависимости от внешней нагрузки.

Содержание работы - ознакомление с конструкцией и принципом работы шестеренного насоса с переливным клапаном, методикой проведения энергетических испытаний и снятием рабочих характеристик.

1.1.1. Теоретические основы

Шестеренный насос относится к типу объемных гидромашин с непрерывным вращением выходного звена, для которых характерными являются: цикличность рабочего процесса и связанная с ней неравномерность подачи, герметичность, т.е. постоянное отделение входа от выхода, самовсасывание, т.е. способность поднимать жидкость с некоторой глубины, жесткость характеристики и независимость давления от скорости вращения рабочего органа. Шестеренные насосы нашли широкое применение в гидросистемах металлорежущих станков и приспособлений, работающих в диапазоне средних и низких давлений при больших скоростях перемещения исполнительных органов (шлифовальные, хонинговальные и другие станки). Насосы отличаются простотой изготовления и надежностью в эксплуатации. Рабочие давления, развиваемые этими насосами, обычно составляют величину 10-16 МПа, а подача - Насос представляет собой пару шестерен, находящихся, как правило, во внешнем зацеплении и помещенных в корпусе насоса 1 (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схема шестеренного насоса

Одна из шестерен - ведущая 2 - приводится во вращение от внешнего источника энергии (двигателя), а вторая - ведомая 3 - получает вращение от ведущей 2. При вращении шестерен в направлении, указанном на рис. 1, жидкость, заключенная во впадинах зубьев, переносится из полости всасывания 4 корпуса насоса в полость нагнетания 5, благодаря чему во всасывающей полости создается вакуум, который обеспечивает непрерывную подачу жидкости в насос. При вступлении зубьев шестерен в зацепление объемы рабочей жидкости, заключенные в межзубных впадинах, вытесняются зубьями, входящими во впадины и повышающими давление в полости нагнетания, причем вытесняется часть объема жидкости, равная объему зуба в пределах его рабочей высоты, а оставшаяся часть рабочей жидкости возвращается из межзубных пространств во всасывающую полость корпуса насоса.

Основными параметрами, характеризующими работу шестеренного насоса, являются: подача (производительность) Q, полное давление нагнетания P, потребляемая мощность и полный коэффициент полезного действия . Между указанными параметрами устанавливают связи в результате испытаний насоса, т.е. получают зависимости в виде: Зависимости подачи, потребляемой насосом мощности и КПД от полного давления нагнетания, развиваемого насосом при постоянном числе оборотов и постоянной вязкости перекачиваемой жидкости, называются рабочими характеристиками шестеренного насоса.

Используемый в лабораторной работе нерегулируемый шестеренный насос относится к классу объемных гидромашин, у которых теоретическая подача не зависит от величины рабочей нагрузки на выходе (рис. 1.2, линия АВ).

Рис. 1.2. Характеристика шестеренного насоса,

снабженного переливным клапаном

В силу технологических погрешностей изготовления, сборки и монтажа реальная подача объемных гидронасосов с ростом давления несколько уменьшается за счет утечек и перетечек жидкости в рабочих камерах (линия АС, рис. 1.2).

Для регулирования подачи насоса в зависимости от рабочего давления в сети шестеренный насос снабжен переливным клапаном, рабочая характеристика которого представлена линией DE на рис. 1.2. На участке AD при где ( усилие настройки пружины переливного клапана; - площадь клапана) клапан закрыт. Начиная от точки D , в которой давление в насосе становится равным давлению открытия переливного клапана , реальная характеристика шестеренного насоса с переливным клапаном круто отклоняется в сторону оси давления. В точке Е вся подача насоса идет через переливной клапан. Давление от точки D до точки Е возрастает незначительно, вследствие увеличения силы, деформирующей пружину. Если шестеренный насос в совокупности с переливным клапаном рассматривать как единый агрегат, то КПД этого агрегата резко падает, когда жидкость переливается через клапан, и обращается в нуль, если вся подача перепускается через клапан. На участке DE подача рабочей жидкости в сеть (в мерный бак) определяется соотношением (рис. 1.2, точка F): где теоретическая подача насоса; - подача рабочей жидкости через клапан; - общая величина утечек в гидросистеме, которая зависит от давления в сети, числа оборотов насоса и температуры рабочей жидкости и учитывается объемным КПД.