ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ И РАБОЧИХХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕМНЫХ НАСОСОВ

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение конструкции и принципа работы насосов шестерен­ного и пластинчатого типов. Определение основных рабочих ха­рактеристик насоса, работающего в лабораторной установке.

ВВЕДЕНИЕ

В объемных насосах нагнетание рабочей жидкости происхо­дит путем вытеснения ее из рабочих камер вытеснителями: зубь­ями шестерен, пластинами, поршнями и т.д. Рабочая камера представляет собой замкнутое пространство, изменяющее свой объем по мере перемещения из полости всасывания в полость нагнетания.

В лабораторной работе рассматриваются широко распростра­ненные в гидроприводах машин шестеренные и пла­стинчатые насосы.

 

1. ШЕСТЕРЕННЫЕ НАСОСЫ

 

Рис.1.Схема шестерного насоса

Шестеренным называется насос, в котором вытеснителями яв­ляются зубья шестерен,

находящихся в зацеплении, а рабочими камерами - впадины между зубьями.

 

Шестеренный насос (рис. 1) состоит из прямозубых цилинд­рических шестерен 1 и 2, одна из которых является ведущей. Шестерни располагаются в корпусе 3 с небольшим зазором. При выходе зубьев из зацепления в полости 4 происходит увеличение объема рабочей камеры и в ней создается разряжение (т.е. давление в ней становится ниже атмосферного). Под дейст­вием разности давления в баке и полости 4 жидкость поступает из бака к насосу и заполняет рабочие камеры. Далее жидкость переносится во впадинах между зубьями в полость 5 и вытесняется в напор­ную линию с повышенным давлением, так как зубья, вступившие в зацепление, уменьшают объем рабочей камеры в полости 5.

 

2. ПЛАСТИНЧАТЫЕ НАСОСЫ

 

Пластинчатым называется объемный насос, в котором вытес­нителями жидкости из рабочих камер являются пластины.

Схема простейшего пластинчатого насоса одинарного дейст­вия приведена на рис. 2, а. Насос состоит из статора 1 и ротора 2, в пазах которого размещены пластины 3. Вал ротора опирается на подшипники, заключенные в корпус, и расположен эксцентрично по отношению к оси статора. Рабочие камеры насоса ограничены двумя соседними пластинами и поверхностями статора и ротора. В торцах статора выполнены два серповидных окна приемной 5 и отдающей 4 полостей насоса.

Рис. 2. Принципиальные схемы пластинчатых насосов

 

При вращении ротора пластины выдвигаются из своих пазов под действием центробежной силы, пружин или давления жидко­сти, постоянно прижимаясь к поверхности статора. Эксцентрич­ное расположение осей ротора и статора приводит к изменению объема рабочих камер, которые увеличиваются в приемной плос­кости 5, обеспечивая процесс всасывания, и уменьшаются в плоскости 4, обеспечивая процесс нагнетания рабочей жидкости в напорную гидролинию. Недостатком пластинчатого насоса одинарного действия является одностороннее нагружение под­шипников ротора силами давления жидкости. Достоинством – возможность изменения его расхода, за счёт изменения эксцентриситета е.

Статор насоса двойного действия (рис. 2, б) имеет овальный профиль с двумя диаметрально расположенными нагнетательны­ми 2 и 4 и двумя всасывающими 1 и 3 каналами. Всасывание и вытеснение жидкости происходит два раза за один оборот. Так как давление жидкости действует на диаметрально противопо­ложные стороны ротора, то подшипники разгружены от этого давления. Однако такой насос выдаёт только постоянный расход.

 

 

3. ОСНОВНЫЕ РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ НАСОСОВ

 

Объемные насосы характеризуются следующими основными параметрами: производительностью (расходом) Q_н, рабочим дав­лением Р_н, мощностью N_н, и коэффициентом полезного действия η_н.

Теоретическая производительность Q_T определяет суммар­ное изменение объема камер в единицу времени

,

где W - объем одной камеры насоса; Z - число камер; n - частота вращения вала насоса.

Действительная производительность Q_н учитывает объемные потери насоса, которые возникают в результате перетечек жид­кости по зазорам из полости нагнетания в полость всасывания и зависят от перепада давления в этих полостях, точности изготов­ления и сборки насоса, вязкости жидкости и других факторов. Действительная производительность меньше теоретической на величину объемных потерь ∆Q, т. е. Q_н =Q_Т -∆Q.

 

Объемные потери характеризуются объемным КПД:

С увеличением давления объемные потери возрастают, объ­емный КПД уменьшается. Значение объемного КПД насоса зави- сит от его конструкции и обычно составляет 0,8...0,9.

Мощностью насоса называется энергия, переданная насосом жидкости в единицу времени. Различают потребляемую N_n и по­лезную мощность насоса. Полезная мощность насоса выражается формулой

, (1)

где Р_н - рабочее давление на выходе из насоса (в напорной ли­нии).

 

Потребляемая насосом мощность больше полезной на вели­чину потерь, которые выражаются полным КПД насоса

. (2)

Механический КПД в формуле (2) характеризует потери энер­гии на преодаление движущимися частями насоса сил механиче­ского и вязкостного трения и может быть определен через отно­шение моментов на валу насоса

где М_т, М_н - теоретический и действительный моменты; М_Тр.н - момент сил трения.

 

При повышении давления до определенного значения механи­ческий КПД возрастает, так как увеличение теоретического мо­мента при этом происходит интенсивнее, чем рост потерь на тре­ние, затем процесс стабилизируется и при дальнейшем повыше­нии давления меняется на обратный. Поэтому зависимость η_мех от давления является криволинейной (рис. 3).

Основные параметры насосов объединяются в его рабочей ха­рактеристике, которая в большинстве случаев строится в функ­ции величины рабочего давления. Принципиальный вид такой характеристики показан на рис. 3.

Рис. 3. Рабочая характеристика объемных насосов