Файл: Уч пособие по лаб раб 1 часть.doc

Лабораторная работа №2 испытание насоса постоянной подачи Устройство и принцип действия объемных насосов

В объемном насосе перемещение жидкости осуществляется путем ее вытеснения из рабочих камер вытеснителями. Под рабочей камерой понимается замкнутое пространство внутри насоса, периодически изменяющее свой объем. При вращении ротора насоса рабочие камеры попеременно сообщаются с полостями всасывания и нагнетания. Вытеснителем является рабочий орган, непосредственно совершающий работу вытеснения жидкости. В зависимости от вида вытеснителя объемные насосы разделяют на роторно-поршневые, шестеренные, пластинчатые, винтовые и др. Наиболее простыми и дешевыми объемными насосами являются шестеренные и пластинчатые.

Рабочий процесс объемного насоса складывается из трех этапов: 1) заполнения рабочих камер жидкостью, 2) их изоляции и 3) вытеснения жидкости из рабочих камер. Основной величиной, характеризующей размер объемного насоса, является рабочий объем. Он представляет собой объем жидкости, вытесняемый насосом за один оборот его ротора (вала). Давление в выходной линии насоса образуется за счет сопротивления со стороны гидросистемы, оказанного перемещению жидкости от насоса. Сопротивление создается нагрузкой на гидродвигателях приводов, гидравлическими потерями в гидролиниях, наличием напорного клапана, работающего в переливном режиме, когда потребный расход рабочей жидкости в гидросистеме меньше подачи насоса и др.

К основным параметрам объемных насосов относятся: подача, представляющая собой объем жидкости, вытесняемый насосом за единицу времени; максимальное давление в выходной гидролинии; мощность, потребляемая насосом, и коэффициент полезного действия (КПД). Подача насоса зависит от утечек жидкости через зазоры между ротором, статором и замыкателями. С увеличением давления на выходе из насоса утечки жидкости увеличиваются, в результате чего подача насоса уменьшается.

Объемные насосы могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Насосы, обеспечивающие изменение подачи в заданных пределах, называются регулируемыми. Нерегулируемые насосы имеют постоянную подачу рабочей жидкости.

Теоретические характеристики

Теоретическая подача насоса определяется рабочим объемом V_он и частотой вращения вала насоса n_н

. (2.1.)

Действительная подача насоса, которую для простоты называют подачей, без учета сжимаемости рабочей жидкости, меньше теоретической на величину утечек Q_ут

. (2.2)

Так как утечки в насосе зависят от разности давлений в его выходной и всасывающей гидролиниях, то, пренебрегая давлением всасывания, теоретическую подачу можно определить экспериментально как подачу при нулевом давлении на выходе из насоса.

Отношение подачи насоса к теоретической называется объемным КПД насоса

. (2.3)

Полезная мощность, развиваемая насосом, при условии пренебрежения давлением на всасывании равна

, (2.4)

где p_н – давление на выходе из насоса.

Мощностью насоса называют мощность, потребляемую насосом, т.е. мощность на валу насоса

, (2.5)

где M – момент на валу насоса, ω – угловая скорость вращения его вала.

Отношение полезной мощности насоса к потребляемой называется КПД насоса (полным)

. (2.6)

Полный КПД насоса учитывает объемные и гидромеханические потери в насосе. Последние определятся гидравлическим потерями в проточной части насоса и потерями на механическое трение при движении рабочих органов насоса

, (2.7)

где η_гм – гидромеханический КПД насоса.

Цель и содержание работы

Целью работы является экспериментальное получение характеристик объемного насоса, входящего в состав насосной установки учебного стенда. При выполнении работы определяются зависимости Q_н , N, η_V = f(p).

Описание схемы испытаний

Для получения характеристик насоса собирается гидравлическая схема, приведенная на рис. 2.1. К выходному штуцеру насоса Н подсоединяется напорный клапан КН, предназначенный для ограничения давления с гидросистеме, и регулируемый дроссель ДР, с помощью которого изменяется сопротивление напорной линии насоса и, следовательно, давление на выходе из насоса. Сливные линии напорного клапана и дросселя соединяются между собой и направляются в мерный бак. Это обеспечивает поступление в мерный бак всей подачи насоса. Чтобы исключить перелив жидкости через предохранительный клапан, установленный внутри насосной установки, необходимо, чтобы давление его настройки было на 1 МПа больше, чем давление настройки напорного клапана КН. Подача насоса измеряется с помощью мерного бака МБ по времени заполнения заданного объема, измеряемого секундомером. Утечки жидкости внутри насоса происходят через щели малого размера, в которых имеет место, как правило, ламинарный режим течения жидкости, что обуславливает их зависимость от вязкости жидкости и следовательно от ее температуры. В связи с этим необходимо стремиться к тому, чтобы испытания проводить при установившемся температурном режиме.

Рис. 2.1. Гидравлическая схема испытаний насоса постоянной подачи

Порядок выполнения работы

1. Собрать гидравлическую схему приведенную на рис. 2.1.

2. Настроить напорный клапан КН на давление 5 МПа, обеспечив максимальный расход рабочей жидкости через него путем закрытия дросселя ДР и дать прогреться жидкости в течение 10 мин.

3. Изменяя проходное сечение дросселя, установить 8–10 значений давления на выходе из насоса в пределах от 5 МПа до минимального значения, например через 0,5 МПа. Для каждого давления измерять время t наполнения выбранного объема V мерного бака.

4. Повторить испытания еще два раза для тех же значений давления. Результаты измерений заносить в таблицу, форма которой приведена в табл. 2.1.

5. Измерить теоретическую подачу насоса соединив его выходную гидролинию непосредственно с мерным баком и тем самым обеспечив давление на выходе из насоса практически равным нулю. Величина давления в этом случае определяется по показанию манометра насосной установки.

6. Повторить измерение теоретической подачи еще два раза.

Обработка и анализ результатов испытаний

1. Рассчитать подачу насоса по объему жидкости V, поступающему в мерный бак за время t для каждого значения давления. Результаты расчетов представляются в той же табличной форме.

Q = V/t. (2.8)

2. Определить среднеарифметическую подачу насоса для каждого значения давления в его выходной гидролинии.

3. Рассчитать мощность и КПД насоса для каждого значения давления.

4. По результатам расчетов построить на одном графике характеристики насоса Q,N,η_V = f(p).

5. По полученным характеристикам определить подачу насоса при наибольшем давлении, наименьшее значение объемного КПД и максимальную мощность, потребляемую насосом.

Таблица 2.1