Реферат поршневые насосы: Поршневые насосы — Скачать Реферат — Сочинение

Поршневой насос жидкостный: устройство и принцип действия

Жидкостный поршневой насос – это одно из древнейших устройств, назначением которых является перекачивание жидких сред. Поршневые насосы работают на основе простейшего принципа вытеснения жидкостей, которое осуществляется механическим способом. По сравнению с первыми моделями подобных устройств, современные жидкостные насосы поршневого типа отличаются значительно более сложной конструкцией, они более надежны и эффективны в использовании. Так, поршневые насосы, выпускаемые современными производителями, имеют не только эргономичный и прочный корпус, но и развитую элементную базу, а также предоставляют более широкие возможности для монтажа в трубопроводные системы. Благодаря такой универсальности насосы жидкостные поршневого типа активно используются в трубопроводных системах как промышленного, так и бытового назначения.

Поршневой насос для незамкнутых гидравлических систем

Конструктивные особенности

Основным элементом жидкостного поршневого насоса является полый металлический цилиндр, в котором и протекают все рабочие процессы, осуществляемые с перекачиваемой жидкостью. Физическое же воздействие на жидкость осуществляет поршень плунжерного типа. Благодаря этому элементу данный жидкостный насос и получил свое название.

Принцип работы поршневого насоса основывается на возвратно-поступательном движении его рабочего органа, действующего как гидравлический пресс. При этом в конструкции такой машины, в отличие от классических гидравлических устройств, присутствует механизм клапанного распределения, а также ряд дополнительных конструктивных элементов (в частности, кривошип и шатун, составляющие основу силовой части насоса жидкостного поршневого типа).

Устройство аксиально-поршневого насоса

Принцип работы

От большинства из тех, кто подбирает технические устройства для оснащения трубопроводных систем, специалисты слышат: «Объясните работу поршневого насоса с воздушной камерой». Следует сразу сказать, что принцип, по которому действует жидкостный поршневой насос, изобретенный еще несколько столетий назад, достаточно прост. Заключается он в следующем: совершая поступательное движение, поршень создает разрежение воздуха в рабочей камере, за счет чего в камеру и всасывается жидкость из подводящего трубопровода. При обратном движении поршня такого насоса, который, по некоторым историческим данным, изобрел древнегреческий механик, жидкость из рабочей камеры выталкивается в нагнетающую магистраль. Поршневые насосы, как уже говорилось выше, оснащаются клапанным механизмом, основная задача которого состоит в том, чтобы не дать перекачиваемой жидкости попасть обратно во всасывающий канал в тот момент, когда она выталкивается в нагнетательную магистраль.

Принцип работы одностороннего поршневого насоса

Принципом, по которому работают поршневые насосы, объясняется тот факт, что поток, создаваемый такими устройствами, двигается по трубопроводу с различной скоростью, скачками. Чтобы избежать этого негативного явления, используют насосы, оснащенные сразу несколькими поршнями, работающими в определенной последовательности. Преимущества, которые достигаются при использовании жидкостных насосов с несколькими поршнями, заключается еще и в том, что такие устройства способны закачивать жидкость даже в тот момент, когда их рабочая камера ею не заполнена. Такое качество многопоршневого плунжерного насоса, которое получило название «сухое всасывание», актуально во многих сферах, где используются подобные устройства.

Поршневые насосы различаются по числу действий

Насосы двухстороннего действия

Основная причина, по которой был разработан и стал активно применяться поршневой насос двойного действия, заключается в стремлении производителей уменьшить уровень пульсации потока жидкости, нагнетаемой в трубопроводную систему. Для того чтобы разобраться в преимуществах использования насосного устройства двойного действия, достаточно понять, как работает поршневой жидкостный насос данного типа.

Особенность устройства жидкостного поршневого насоса двойного действия заключается в том, что штоковые и поршневые полости этой машины оснащены индивидуальными клапанными системами. Такая конструкция поршневого насоса двойного действия, уникальность которой можно заметить даже по фото, позволяет не только устранить пульсации потока в трубопроводной системе, но и значительно повысить эффективность использования самой машины. Между тем поршневые насосы одностороннего действия, если сравнивать их с двухсторонними моделями, из-за простой конструкции отличаются более высокой надежностью и долговечностью.

Принцип действия двухстороннего поршневого насоса

Существует еще одна конструктивная схема поршневого насоса, при использовании которой удается добиться устранения пульсационных процессов в трубопроводных системах. Насосное оборудование, выполненное по данной схеме, предполагает применение специального гидроаккумулятора. Основное назначение таких гидроаккумуляторов, используемых для оснащения насосных станций, заключается в том, чтобы накапливать энергию потока жидкости в моменты пикового давления в трубопроводе и отдавать ее тогда, когда такого давления для нормальной работы системы недостаточно.

Однако какие бы виды поршневых насосов ни использовались и какими бы дополнительными техническими устройствами ни оснащались насосные станции, устранить пульсационные процессы в трубопроводах не всегда удается. В таких ситуациях часто применяется дополнительное оборудование, обеспечивающее эффективный отвод лишней жидкости за пределы насосной станции.

Сферы применения

Область применения жидкостных насосов поршневого типа достаточно широка, что объясняется их высокой универсальностью. Между тем конструкция таких машин не позволяет использовать их в тех случаях, когда перекачивать необходимо значительные объемы воды или другой жидкости. Одним из основных достоинств этих гидравлических машин является то, что их поршни, вытесняя жидкость через нагнетательную магистраль, одновременно всасывают ее новую порцию через подающий канал, что в условиях сухого цилиндра очень важно. Этим качеством и предопределяется назначение поршневых жидкостных насосов как наиболее эффективных устройств, используемых на предприятиях химической промышленности.

Гидравлический поршневой насос для автокрана

Сферы применения жидкостных насосов поршневого типа расширяются и за счет того, что такое оборудование может успешно использоваться для работы с химически агрессивными средами, некоторыми видами топлива и взрывоопасными смесями. Активно применяются насосы данного типа и в бытовых целях, с их помощью можно создавать трубопроводные системы для автономного водоснабжения частных строений и для полива. Между тем, решив использовать такой прибор, не забывайте о том, что для перекачивания больших объемов жидкости он не предназначен.

Еще одной сферой, в которой активно используются жидкостные насосы поршневого типа, является пищевая промышленность. Это объясняется тем, что такие устройства отличаются очень деликатным отношением к перекачиваемой через них жидкости.

Преимущества и недостатки

Если говорить о достоинствах, которыми обладают насосы поршневого типа, служащие для перекачивания жидких сред, то к наиболее значимым можно отнести:

• простоту конструкции, которую демонстрируют даже картинки и схематическое изображение подобных устройств;
• высокую надежность, которая определяется не только использованием высокопрочных материалов для производства таких машин, но и принципом действия поршневого насоса;
• возможность работы с носителями, при использовании которых предъявляются особые требования к условиям пуска насосного оборудования.

Основным недостатком рассматриваемого насосного оборудования, упомянутым выше, является его невысокая производительность. Конечно, расширить технические возможности таких устройств можно, но зачем это делать, если данная задача решается с меньшими финансовыми затратами посредством насосного оборудования другого вида.

Выбирая жидкостные насосы поршневого типа, сначала определитесь с тем, для чего такое оборудование будет использоваться. Если не предполагается перекачивание слишком больших объемов жидкости, то доступные по стоимости и надежные жидкостные насосы поршневого типа оптимально подойдут для реализации ваших целей.

Конструкция поршневого насоса УНБ-600 — страница 5

степени влияния перечисленных факторов на гидравлические показатели буровых поршневых насосов важно как с научной, так и с практической точек зрения. В настоящее время в числе важнейших научно-технических тем в области нефтяной промышленности предусматривается разработка вопросов технологии проводки скважин на глубину 7 — 10 тыс. м. Известно, что с увеличением глубины бурящейся скважины растет давление на выкиде насоса. В связи с этим создаются буровые поршневые насосы, способные развивать высокие давления. Рассмотрим подробно конструкцию поршневого насоса на примере поршневого бурового насоса УНБ-600 (У8-6М). Общий вид насоса Рис 2.1 Общий вид насоса УНБ-600 (1) 1 – станина; 2 – вал трансмиссионный; 3 – кривошипно-шатунный механизм; 4 – система смазки штоков Рис 2.2 Общий вид насоса УНБ-600 (2) 1 – пневмокомпенсатор; 2 – клапан предохранительный; 3 – блок гидравлический; 4 – рама; 5 — подогреватель 2.2 Технические данные УНБ-600 Ход поршня, мм 400 Диаметр поршня, мм 170 Максимальное число двойных ходов в минуту 66 Давление на выкиде, МН/м² 13,9 Теоретическая подача, дм³/с 35,5 Мощность приводная, кВт 585 Мощность гидравлическая, кВт 497 Масса, кг 27020 со шкивом Масса на единицу приводной мощности, кг/кВт 46 Диаметр всасывающего отверстия, мм 275 Диаметр нагнетательного отверстия, мм 109 Число цилиндров 2 Тип поршня Дисковый гуммированный Клапаны Тарельчатые конические Число клапанов 8 Диаметр проходного отверстия седла клапана, мм 145 Диаметр штока, мм 80 Тип передачи от приводного вала Зубчатая с косым зубом (φ = 9°22´) Передаточное число зубчатой передачи 4,92 Расчетный диаметр приводного шкива, мм 1400 Число клиновых приводных ремней типа Д 18 Скорость вращения приводного вала, об/мин 325 Габариты, мм: — длина 5000 — ширина 2770 — высота 3235 2. 3 Конструкция УНБ-600 Буровой насос УНБ-600 горизонтальный, поршневой, двухцилиндровый, двойного действия, состоит из гидравлической и приводной части, смонтированных на общей раме. 2.3.1 Гидравлическая часть насоса УНБ-600 Гидравлическая часть насоса УНБ-600 состоит из следующих основных узлов: двух литых стальных гидравлических коробок, соединенных между собой снизу приемной коробкой, а сверху корпусом блока пневмокомпенсаторов. На приемной коробке установлен всасывающий воздушный колпак. Приемная коробка насоса соединяет всасывающую трубу со всасывающими клапанами (рис. 2.3, 2.4 и 2.5 ). Рис. 2.3 Клапан насоса УНБ-600 в сборе: 1 — втулка; 2 – пружина; 3 – тарелка клапана; 4 – седло в сборе Рис 2.4 Седло насоса УНБ-600 в сборе: 1 – уплотнение клапана; 2 – кольцо пружинное; 3 – кольцо; 4 – кольцо наружное; 5 – седло; 6 – направляющая; 7 – втулка Рис 2.5 Тарелка клапана насоса УНБ-600

Аксиальные роторно-поршневые насосы и гидромоторы реферат 2011 по технологии

Содержание 1. Аксиальные роторно-поршневые насосы и гидромоторы 2.Электрические схемы и комплектующее оборудование электрогидравлических установок 3.Электрогидравлические устройства для обогащения руд и бесшахтной добычи полезных ископаемых 4. Распределительные и защитные органы гидросистем Литература 1. Аксиально роторно-поршневые насосы и гидромоторы Аксиально-поршневые гидромашины нашли широкое применение в гидроприводах, что объясняется рядом их преимуществ: меньшие радиальные размеры, масса, габарит и момент инерции вращающихся масс; возможность работы при большом числе оборотов; удобство монтажа и ремонта. Аксиально-поршневой насос состоит из блока цилиндров 8 (рис.1) с поршнями (плунжерами) 4, шатунов 7, упорного диска 5, распределительного устройства 2 и ведущего вала 6. аксиальный поршневой насос гидросистема Рис.1 Принципиальные схемы аксиально-поршневых насосов: 1 и 3 — окна; 2 — распределительное устройство; 4 — поршни; 5 — упорный диск; 6 — ведущий вал; 7 — шатуны; 8 — блок цилиндров а — с иловым карданом; б — с несиловым карданом; в — с точечным касанием поршней; г — бескарданного типа Во время работы насоса при вращении вала приходит во вращение и блок цилиндров. При наклонном расположении упорного диска (рис.1, а, в) или блока цилиндров ( рис.1 б, г) поршни, кроме вращательного, совершают и возвратно-поступательные аксиальные движения (вдоль оси вращения блока цилиндров). Когда поршни выдвигаются из цилиндров, происходит всасывание, а когда вдвигаются — нагнетание. Через окна 1 и 3 в распределительном устройстве 2 цилиндры попеременно соединяются то с всасывающей, то с напорной гидролиниями. Для исключения соединения всасывающей линии с напорной блок цилиндров плотно прижат к распределительному устройству, а между окнами этого устройства есть уплотнительные перемычки, ширина которых b больше диаметра dк отверстия соединительных каналов в блоке цилиндров. Для уменьшения гидравлического удара при переходе цилиндрами уплотнительных перемычек допускает изменение угла γ, то такие машины регулируемые. При изменении угла наклона шайбы или блока цилиндров с + γ до — γ достигается реверсирование направления потока жидкости или вращения ротора гидромашины. Рис.4. Структура условного обозначения аксиально-поршневых гидромашин серий 200 и 300 Подачу для машин с бесшатунным приводом определяют по формуле: а для машин с шатунным приводом где d — диаметр цилиндра; D и D — диаметр окружности, на которой расположены центры окружностей цилиндров или закреплены шатуны на диске; D tg γ и D’ sin γ — ход поршня при повороте блока цилиндров на 180 ; z — число поршней (z = 7, 9, 11). Крутящий момент аксиально-поршневого гидромотора определяют по формуле: 2.Электрические схемы и комплектующее оборудование электрогидравлических установок Электрические схемы генераторов импульсов тока электрогидравлических устройств Генератор импульсов тока (ГИТ) предназначен для формирования многократно повторяющихся импульсов тока, воспроизводящих электрогидравлический эффект. Принципиальные схемы ГИТ были предложены еще в 1950-х годах [4, 7, 9] и за истекшие годы не претерпели существенных изменений, однако значительно усовершенствовались их комплектующее оборудование и уровень автоматизации. Современные ГИТ предназначены для работы в широком диапазоне напряжения (5—100 кВ), емкости конденсатора (0,1 — 10000 мкФ), запасенной энергии накопителя (10 —106 Дж), частоты следования импульсов (0,1 —100 Гц). Приведенные параметры охватывают большую часть режимов, в которых работают электрогидравлические установки различного назначения. Выбор схемы ГИТ определяется в соответствии с назначением конкретных электрогидравлических устройств. Каждая схема генератора включает в себя следующие основные блоки: блок питания — трансформатор с выпрямителем; накопитель энергии — конденсатор; коммутирующее устройство — формирующий (воздушный) промежуток; нагрузка — рабочий искровой промежуток. Кроме того, схемы ГИТ включают в себя токоограни- чивающий элемент (это может быть сопротивление, емкость, индуктивность или их комбинированные сочетания). В схемах ГИТ может быть несколько формирующих и рабочих искровых промежутков и накопителей энергии. Питание ГИТ осуществляется, как «правило, от сети переменного тока промышленной частоты и напряжения. ГИТ работает следующим образом. Электрическая энергия через токоограничивающий элемент и блок питания поступает в накопитель энергии — конденсатор. Запасенная в конденсаторе энергия с помощью коммутирующего устройства — воздушного формирующего промежутка — импульсно передается на рабочий промежуток в жидкости (или другой среде), на котором происходит выделение электрической энергии накопителя, в результате чего возникает электрогидравлический удар. При этом форма и длительность импульса тока, проходящего по разрядной цепи ГИТ, зависят как от параметров зарядного контура, так и от параметров разрядного контура, включая и рабочий искровой промежуток. Если для одиночных импульсов специальных ГИТ параметры цепи зарядного контура (блока питания) не оказывают существенного влияния на общие энергет-ические показатели электрогидравлических установок различного назначения, то в промышленных ГИТ КПД зарядного контура существенно влияет на КПД электрогидравлической установки. Использование в схемах ГИТ реактивных токоограничивающих элементов обусловлено их свойством накапливать и затем отдавать энергию в электрическую цепь, что в конечном счете повышает КПД. Электрический КПД зарядного контура простой и надежной в эксплуатации схемы ГИТ с ограничивающим активным зарядным сопротивлением (рис. 1, а) весьма низок (30—35 %), так как заряд конденсаторов осуществляется в ней пульсирующими напряжением и током. Введением в схему специальных регуляторов напряжения (магнитного усилителя, дросселя насыщения) можно добиться линейного изменения вольт-амперной характеристики заряда емкостного накопителя и тем самым Однофазный резонансный ГИТ (рис. 1, в) может иметь общий электрический КПД, превышающий 90%. ГИТ позволяет получать стабильную частоту чередования разрядов, оптимально равную либо однократной, либо двукратной частоте питающего тока (т. е. 50 и 100 Гц соответственно) при питании током промышленной частоты. Применение схемы наиболее рационально при мощности питающего трансформатора 15 —30 кВт. В разрядный контур схемы вводится синхронизатор — воздушный формирующий промежуток, между шарами которого расположен вращающийся диск с контактом, вызывающим срабатывание формирующего промежутка при проходе контакта между шарами. мкФ) емкостях и имеет общий электрический КПД — около 85 %. Это достигается тем, что фильтровая емкость работает в режиме неполной разрядки (до 20 %), а рабочая емкость заряжается через индуктивную цепь — дроссель с малым активным сопротивлением — в течение одного полупериода в колебательном режиме, задаваемым вращением диска на первом формирующем . промежутке. При этом фильтровая емкость превышает рабочую в 15—20 раз [4]. Вращающиеся диски формирующих искровых промежутков сидят на одном валу и поэтому частоту чередования разрядов можно варьировать в очень широких пределах, максимально ограниченных лишь мощностью питающего трансформатора. В этой схеме могут быть использованы трансформаторы на 35—50 кВ, так как она удваивает напряжение. Схема может подсоединяться и непосредственно к высоковольтной сети. В схеме ГИТ с фильтровой емкостью (рис. 1, е) поочередное подсоединение рабочей и фильтровой емкостей к рабочему искровому промежутку в жидкости осуществляется при помощи одного вращающегося разрядника — формирующего промежутка [6]. Однако при работе такого ГИТ срабатывание вращающегося разрядника начинается при меньшем напряжении (при сближении шаров) и заканчивается при большем (при удалении .шаров), чем это задано минимальным расстоянием между шарами разрядников. Это приводит к нестабильности основного параметра разрядов —.напряжения, а следовательно, к снижению надежности работы генератора. Для повышения надежности работы ГИТ путем обеспечения заданной стабильности параметров разрядов в схему ГИТ с фильтровой емкостью включают вращающееся коммутирующее устройство — диск со скользящими контактами для поочередного предварительного безтокового включения и выключения зарядного и разрядного контуров. При подаче напряжения на зарядный контур генератора первоначально заряжается фильтровая емкость. Затем вращающимся контактом без тока (а значит, и без искрения) замыкается цепь, на шарах формирующего разрядника возникает разность потенциалов, происходит пробой и рабочий конденсатор заряжается до напряжения фильтровой емкости. После этого ток в цепи исчезает, и контакты вращением диска размыкаются вновь без искрения. Далее вращающимся диском (также без тока и искрения) замыкаются контакты разрядного контура и напряжение рабочего конденсатора подается на формирующий разрядник, происходит его пробой, а также пробой рабочего искрового промежутка в жидкости. При этом рабочий конденсатор разряжается, ток в разрядном контуре прекращается и, следовательно, контакты вращением диска могут быть разомкнуты вновь без разрушающего их искрения. Далее цикл повторяется с частотой следования разрядов, задаваемой частотой вращения диска коммутирующего устройства. Использование ГИТ этого типа позволяет получать стабильные параметры неподвижных шаровых разрядников и осуществлять замыкание и размыкание цепей зарядного и разрядного контуров в бестоковом режиме, тем самым улучшая все показатели и надежность работы генератора силовой установки. Была разработана также схема питания электрогидравлических установок, позволяющая наиболее рационально использовать электрическую энергию (с минимумом возможных потерь). В известных электрогидравлических устройствах рабочая камера заземлена и поэтому часть энергии после пробоя рабочего искрового промежутка в жидкости практически теряется, рассеиваясь на заземлении. Кроме того, при каждом разряде рабочего конденсатора на его обкладках сохраняется небольшой (до 10 % от первоначального) заряд. Опыт показал, что любое электрогидравлическое устройство может эффективно работать по схеме, в которой энергия, запасенная на одном конденсаторе С1, пройдя через формирующий промежуток ФП, поступает на рабочий искровой промежуток РП, где в большей своей части расходуется на совершение полезной работы электрогидравлического удара. Оставшаяся неизрасходованной энергия поступает на второй незаряженный конденсатор С2, где и сохраняется для последующего использования (рис. 2). После этого энергия дозаряженного до требуемого значения потенциала второго конденсатора С2, пройдя через формирующий промежуток ФП, разряжается на_ рабочий искровой промежуток РП и вновь неиспользованная часть ее попадает теперь уже на первый конденсатор С1 и т. д. коллоидного обогащения материалов: / — корпус ваины — отрицательный электрод; 2 — выводные отверстия трубопровода коллектора; 3 — положительный электрод; 4 — загрузочный бункер; 5 — лента транспортера; 6 — пластина положительного электрода; 7 — бункер для обогащенного материала; 8 — отвод коллоида.; 9 элеватор для выгрузки материала Сущность способа та же, что и способа получения коллоидов металлов, но при разработке устройств для его использования в целях получения непрерывного процесса обогащения дно ванны разделения должно быть выполнено’ подвижным, с тем чтобы медленно двигающийся по нему материал успел полностью потерять свой проводящий компонент и был выгруженным в бункер, а на его место поступал бы свежий, необогащенный материал. На рис. 1 предлагается один из вариантов такого устройства. Подлежащий обогащению материал подается в загрузочный бункер, откуда равномерным слоем поступает на конвейерную ленту транспортера, выполненную из непроводящего материала. Сверху, вдоль ленты (по ее середине), размещена тонкая и узкая пластина центрального электрода, благодаря этому обогащаемый материал в процессе движения по ленте постоянно контактирует с этой пластиной. Стенки ванны являются вторым отрицательным электродом. Таким образом, искровые разряды распространяются по обеим сторонам от оси конвейерной ленты к бортам удлиненной ванны. При соответствующей скорости движения конвейера в зависимости от мощности питающей силовой установки происходит полное разделение компонентов материала. Освобожденный от примесей материал или пустая порода попадает в приемный бункер, откуда элеватором выдается наружу, а образовавшийся коллоид непрерывно удаляется из ванны по трубопроводу. Расход жидкости в ванне пополняется по трубопроводам, размещенным по бортам ванны, откуда жидкость через отверстия выбрасывается тонкими струями, взбалтывая образующийся коллоид. При этом материал, подлежащий обогащению, должен загружаться в ванну разделения достаточно измельченным. Способ пригоден также и для обогащения золота и других благородных металлов . Способ безшахтной добычи токопроводящих полезных ископаемых вытекает из способа коллоидного обогащения материалов . Электрогидравлическая технология бесшахтной добычи полезных ископаемых может осуществляться следующим образом. С поверхности, через сетку предварительно пробуренных скважин в рудном теле или пласте, производят взрывы ВВ, вызывающие раздробление и растрескивание пласта, с тем чтобы образующиеся в пласте трещины соединили скважины между собой. Скважины бурятся на расстоянии 10—20 м друг от друга (в зависимости от рабочего напряжения ГИТ). В одни скважины опускают металлические трубы, одновременно служащие отрицательными электродами, а другие такие же -трубы, но с пропущенными сквозь них высоковольтными кабелями-являются положительными электродами. Каждая «положительная» скважина окружена четырьмя—шестью «отрицательными» скважинами. Для того чтобы наиболее, полно охватить электрогидравлическим воздействием всю площадь пласта рудного залегания, через определенные промежутки времени «положительные» скважины меняются на «отрицательные» и наоборот, при сохранении того же принципа взаимного окружения одной «положительной» скважины несколькими «отрицательными». Через «положительные» скважины нагнетается вода, через «отрицательные» — откачивается образующийся коллоид. Ввиду потребления при производстве этих работ значительных мощностей, а также в целях получения максимальной экономии электроэнергии при работе на высоких напряжениях рационально подавать в пласт ток разрядного контура ГИТ, питаемого непосредственно от ЛЭП, без трансформаторной подстанции. Для того чтобы процесс мог начаться, достаточно, чтобы только одна из трещин соединила скважины противоположных знаков и заполнилась непрерывной лентой воды. Удаление коллоида расширит пути контакта, а последующая работа горного давления вызовет мощное растрескивание пласта. Поскольку вода в пласт подается под давлением, то независимо от пластового давления пропитка его водой и вымывание коллоида надежно обеспечиваются. По мере удаления образующегося коллоида, с возникновением пустот, горное давление будет разрушать пласт и далее, измельчая его на мелкие куски и значительно облегчая развитие процесса. В силу способности разрядов мигрировать далеко в стороны от линии кратчайшего расстояния между электродами гарантируется удаление полезных ископаемых из разного рода «карманов», впадин, линз и других структурных неравномерностей пласта. Вода может быть использована любая, в том числе и пластовая, если она не слишком минерализирована. В ходе использования воды в качестве рабочей жидкости она насыщается растворимыми соединениями таких элементов, как германий, уран, торий, и превращается в ценный рудный продукт или сельскохозяйственное удобрение и подлежит использованию.’ Поднятый на поверхность коллоид полезного ископаемого подается в отстойники, откуда после отстаивания коллоид в виде густой пульпы (если это, например, уголь) поступает либо на брикетирование, либо на непосредственное сжигание в топках вместе с водой. Осветленная вода закачивается обратно в пласт. Опытным путем установлено, что вода, слитая.с коагулировавшего коллоида, вызывает быструю коагуляцию новой порции коллоида, если будет добавлена к ней. Это позволяет предполагать, что коагуляция начинается еще в процессе транспортирования коллоида из-под земли. Представляется чрезвычайно перспективным извлечение этим способом угля из старых выработок и отвалов. В выработку предварительно опускают через старые шахтные или вентиляционные стволы электроды, соединенные с сетью надежно сваренных друг с другом неизолированных проволочных разветвлений, проложенных поштрекам, штольням и прочим горизонтальным выработкам. Затем разрушаются все целики и все выработки заполняются водой. Разработка отвалов осуществляется путем образования золотник и насос через штуцер 3 сообщается с баком, т. е. переключается на холостой ход. При падении давления в полости аккумулятора до заданного нижнего уровня пружины 7 сместит поршень 6 вправо, и как только клапан 8 будет снят со стержня 9, в полости поршня 6 упадет давление, и золотник под действием пружины 10 перекроет канал, соединяющий насос с баком, и насос снова переключится на питание гидросистемы. Техническими требованиями к агрегату обычно задается перепад Др между давлением переключения автомата на разгрузку насоса и давлением, при котором насос вновь переключается на рабочий режим. По величине этот перепад составляет 15- 25 кГ/см. В рассматриваемой конструкции перепад Ар обеспечивается за счет разности верхней площади F поршня 6 и площади f кольца, образуемой частью поршня 6 и седлом под клапаном 8, когда он открывается. Считая, что срабатывание автомата на нагрузку и разгрузку происходит при одном и том же положении поршня 6, можно показать, что Х = (174)от аккумулятора к поршню 6, оно сожмет пружину 7 и сместит поршень 6 вместе с клапаном 8. В момент, когда клапан 8 дойдет до стержня 9 и станет на него как на упор, откроется проход под клапаном 8, через который аккумулятор сообщается с полостью поршня 6, смещая его влево. При этом открывается золотник и насос через штуцер 3 сообщается с баком, т. е. переключается на холостой ход. При падении давления в полости аккумулятора до заданного нижнего уровня пружины 7 сместит поршень 6 вправо, и как только клапан 8 будет снят со стержня 9, в полости поршня 6 упадет давление, и золотник под действием пружины 10 перекроет канал, соединяющий насос с баком, и насос снова переключится на питание гидросистемы. Техническими требованиями к агрегату обычно задается перепад Др между давлением переключения автомата на разгрузку насоса и давлением, при котором насос вновь переключается на рабочий режим. По величине этот перепад составляет 15- 25 кГ/см. В рассматриваемой конструкции перепад Ар обеспечивается за счет разности верхней площади F поршня 6 и площади f кольца, образуемой частью поршня 6 и седлом под клапаном 8, когда он открывается. Считая, что срабатывание автомата на нагрузку и разгрузку происходит при одном и том же положении поршня 6, можно показать, что Х = (174) Литература: 1.Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов. Автор: Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов 1982г 2.Гидравлика. Автор: Френкель Н.З. 1956г 3.Гидравлический привод Автор: Гавриленко Б. А., Минин В. А., Рождественский С. Н.1968г 4.Гидропривод. Основы и компоненты. Учебный курс по гидравлике Автор: Коллектив авторов 2003г

Ручной поршневой насос

Известны ручные поршневые насосы для накачки пневматических шин, состоящие из цилиндра, поршня со штоком, на верхнем конце которого нанесена шкала давления воздуха, рукоятки и тарированной пружины, установленный между корпусом рукоятки и штоком.

Особенность описываемого насоса состоит в том, что он снабжен фиксатором, представляющий собой подпружиненный палец, последний размещается в корпусе рукоятки и входит в кольцевой паз штока, конец которого со шкалой проходит через отверстие корпуса рукоятки.

Установка фиксатора тарированной пружины разгружает его при накачке пневматических сил, а расположение штока со шкалой в отверстии верхней части корпуса облегчает считывание показаний давления воздуха в шинах.

На чертеже изображен продольный разрез насоса.

В цилиндре 1 расположен поршень 2 со штоком 3, на верхней части которого нанесена шкала давления воздуха.

В кольцевой паз 4 штока входит подпружиненный фиксатор 5, расположенный в корпусе рукоятки 6.

В корпусе размещена тарированная пружина 7, опирающаяся на буртик штока.

Работает насос следующим образом.

Подпружиненный фиксатор вводят в кольцевой паз штока, фиксируя при этом тарированную пружину. С помощью рукоятки приводят в возвратно-поступательное движение шток с поршнем, который нагнетает воздух из цилиндра в шину. По мере нагнетания воздуха замеряют его давление, для чего фиксатор оттягивают до выхода его из кольцевого паза штока.

В таком положении тарированная пружина находится в рабочем состоянии. При ходе поршня со штоком под воздействием давления воздуха в шине она сжимается, и верхняя часть штока со шкалой выходит из отверстия, показывая давление воздуха в шине. После замера давления фиксатор устанавливают в первоначальное положение, разгружая при этом тарированную пружину.

Ручной поршневой насос, например, для накачки пневматических шин, состоящий из цилиндра, поршня со штоком, на верхнем конце которого нанесена шкала давления воздуха, рукоятки и тарированной пружины, установленной между рукояткой и штоком, отличающийся тем, что, с целью разгрузки тарированной пружины при накачке шины и облегчения считывания показаний давления воздуха в шине, он снабжен фиксатором в виде подпружиненного пальца, расположенного в рукоятке и входящего в кольцевой паз штока, конец которого со шкалой проходит через отверстие корпуса рукоятки.

Проектирование и исследование механизмов поршневого насоса (Курсовая работа)

Федеральное агентство по
образованию

Государственное образовательное
учреждение высшего профессионального
образования

Сарапульский политехнический
институт (филиал)

Ижевского государственного
технического университета

Кафедра ТММСиИ

Дисциплина «Теория механизмов
и машин»

Пояснительная записка к курсовому
проекту

на тему «Проектирование и
исследование механизмов поршневого
насоса»

Выполнил: студент группы 512

Коробейников С.Н.

Проверил: Урбанович В.С.

Сарапул 2010 г.

Содержание

Введение

1. Техническое задание

1.1 Краткое описание работы
механизма

1.2 Исходные данные

2. Исследование рычажных механизмов

2. 1 Метрический синтез механизма

2.2 Структурный анализ механизма

2.3 Кинематическое исследование
механизма

3. Проектирование кулачкового
механизма

3.1 Построение диаграмм движения
толкателя

3.2 Определение минимального
радиуса кулачка

3.3 Профилирование кулачка

4. Проектирование зубчатой
передачи

4.1 Расчет привода машины

4.2 Расчет внешнего неравносмещенного
зацепления с прямыми зубьями

4.3 Качественные показатели
зацепления

5. Силовой расчет механизма

6. Расчет маховика

Список литературы

Введение

Развитие современной науки и
техники неразрывно связано с созданием
новых машин, имеющих целью повышение
производительности и облегчение труда
людей, а также обеспечение средств
исследования законов природы и жизни
человека.

Целью создания машины являются
увеличение производительности и
облегчение физического труда человека
путем замены человека машиной. Созданные
человеком машины могут управлять
производственными и другими процессами
по определенным, заранее составленным
программам и в некоторых случаях
автоматически обеспечивать процесс с
оптимальными результатами. [1]

Основной целью курсового
проектирования является подготовка к
комплексному проектированию определенной
машины или механизма. Выполняя курсовой
проект, студенты знакомятся с общими
принципами исследований кинематических
и динамических свойств механизмов
методами проектирования их. При курсовом
проектировании начинается профессиональное
становление будущего инженера –
приобретение опыта самостоятельного
решения задач, связанных с производственной
деятельностью. [2]

1. Техническое задание

1.1 Краткое описание работы
механизма

Поршневой насос принадлежит к
насосам объемного типа и характеризуется
наличием одной или нескольких камер, в
которых возвратно-поступательно
двигаются поршни, сообщая перекачиваемой
жидкости или газу избыточное давление.
Изоляция камеры от полостей всасывания
и нагнетания в процессе работы
осуществляется с помощью впускного и
нагнетающего клапанов. Особенностью
поршневых насосов является периодический,
пульсирующий характер подачи,
обуславливающий неравномерность
давлений и подачи по времени.

Для поршневых насосов наряду с
кривошипно-ползунными механизмами для
увеличения производительности применяются
кулисные механизмы. В задании поршневой
насос состоит из кулисного О₂АО₃
и шатунного ОВС механизмов (рис. 1а). На
ведущий вал О₂
крутящий момент передается от вала
электродвигателя через привод насоса
(рис. 1б). Рабочим ходом является процесс
нагнетания. Нагнетание происходит
медленнее, чем всасывание рабочего
тела, соответственно этому необходимо
выбирать направление вращения кривошипа
О₂А.

Кулачковые механизмы служат для
открывания всасывающего и нагнетающего
клапанов. В задании необходимо
спроектировать кулачковый механизм,
показанный на рис. 1в, который служит
для нагнетания рабочего тела. Кулачки
получают вращение от вала кривошипа
через ременную передачу с передаточным
отношением 1 (на рис. не показана).
Диаграммы ускорений толкателя даются
на рис. 1г. [3]

Рис. 1

1.2 Исходные данные

Расстояние между стойками

ход ползуна H
= 0,11 м;

отношения

конструктивный угол III
звена ν
= 80°;

коэффициент изменения скорости
хода К = 2;

длина толкателя ℓ_ED
= 0,22 м;

полный угол размаха толкателя
β_max
= 19°;

минимальный угол передачи
движения γ_min
= 45°;

числа зубьев колес Z₁
= 21, Z₂
= 47, Z₆
= 12, Z₇
= 18;

модули m₁
= 5 мм; m₂
= 5,5 мм;

коэффициент неравномерности
хода δ
= 1/3;

погонный вес q
= 120 H/м;

межосевое расстояние

частота вращения двигателя n_дв
= 1530 об/мин;

передаточное отношение u_1-5
= 15,85;

зацепления Z₆
– Z₇
неравносмещенное;

сила полезного сопротивления
Р_пс = 158 Н;

коэффициент смещения Х выбирать
из условия обеспечения заданного
межосевого расстояния.

Примечания:

1. Фазовые углы кулачкового
механизма для нагнетающего клапана φ_у
= 0,5 φ_рх, φ_д
= 0,2 φ_рх, φ_в
= 0,6 φ_хх.

2. Веса звеньев G₃
= q∙ℓ₃,
G₄
= q∙ℓ₄,
G₅
= λ∙G₄.

3. Моменты инерции вычисляются
по формуле

где g
– ускорение свободного падения.

4. Приведенный момент сил движущих
– величина постоянная.

Реферат — Объемные и динамические насосы

Реферат — Объемные и динамические насосы
скачать (209.5 kb.)
Доступные файлы (1):

n1.doc

Министерство образования и науки Украины

Донбасская академия архитектуры и строительства

Реферат по предмету:

«Гидравлика и аэродинамические машины»

по теме “Объёмные и динамические насосы”

Выполнила: студентка группы ЗВВУ-42

Выбыванец Татьяна

Проверил: Нездойминов В. И.

Макеевка-2009г.

Основные ведения о насосах

Насосы и гидродвигатели – основные элементы всех видов гидравлического привода, назначение которого состоит в передаче энергии к исполнительному рабочему органу и управления его движением посредством жидкости. Насос сообщает энергию жидкости, которая поступает по гидролиниям к гидродвигателю (исполнительному органу).

Выделяют две основные группы насосов: лопастные и объёмные. Лопастные насосы создают поток жидкости с помощью вращающегося лопастного рабочего колеса, сообщающего жидкости кинетическую энергию, трансформируемую в энергию давления. В лопастных насосах области всасывания и нагнетании не имеют разграничения. Повышение удельной энергии жидкости происходит постепенно, в процессе ее перемещения из области всасывания в область нагнетания. К лопастным насосам относятся:

а) центробежные – рабочее колесо насоса несёт лопатки, заключённые между дисками. Спиральный корпус переходит в напорный патрубок, на котором монтируется задвижка, перекрывающая выход в напорный трубопровод. К центральной части рабочего колеса примыкает (с небольшим зазором) входной (всасывающий) патрубок, к которому присоединяется всасывающая труба, оканчивающаяся приёмной сеткой с обратным клапаном. Перед пуском, полости насоса и всасывающая линия заполняются жидкостью через горловину. При вращении рабочего колеса с постоянной частотой, жидкость непрерывно движется по каналам колеса, образованного лопастями, которые сообщают протекающей жидкости энергию – давление и значительную скорость. По выходе жидкости в спиральный корпус её скорость постепенно уменьшается в связи с расширением сечения корпуса и достигает нормальных величин при подходе к напорному трубопроводу. При уменьшении скорости повышается давление, которое и обеспечивает подачу жидкости. В процессе работы насоса, на входе в рабочее колесо, создаётся вакуум вследствии отвода жидкости. Под действием этого вакуума на рабочее колесо непрерывно поступает жидкость через всасывающую линию и входной патрубок. Эти насосы предназначены для подачи воды и малоагрессивных жидкостей. Они бывают разных исполнений:

— консольные, характерная особенность которого – расположение рабочего колеса на консоли вала, вращающегося в двух широко расставленных шариковых подшипниках. Подвод насоса выполнен в виде прямоосного конфузора заодно с крышкой насоса. Для разгрузки рабочего колеса от осевого усилия, возникающего вследствии разности давления слева и справа на его внутренний диск в пределах диаметра входа рабочего колеса, предусмотрены разгрузочные отверстия и уплотнение. Это обеспечивает выравнивание давления за рабочим колесом (перед сальником) и перед рабочим колесом в зоне всасывания. Чтобы предотвратить просачивание воздуха в насос, сальниковое уплотнение снабжено кольцом гидравлического затвора, жидкость к которому подводится по сверлению. В корпусе и крышке насоса установлены сменные уплотнительные кольца. Корпус насоса крепится на опорной стойке. Неуравновешенные радиальные и осевые усилия через вал воспринимается шарикоподшипником. Иногда рабочее колесо насоса выполняется неразгруженным, тогда осевое усилие воспринимается упорным подшипником;

— одноступенчатые с двухсторонним входом, характеризуется двусторонним подводом жидкости к рабочему колесу. Благодаря этому оно имеет симметричное исполнение и разгружено от осевого усилия. Подвод к рабочему колесу и отвод насоса – спиральные. Корпус насоса имеет горизонтальный разъём. Это обеспечивает ремонт и замену деталей ротора без демонтажа трубопроводов и отсоединения электродвигателя. Сальниковые уплотнения вала в местах подвода насоса снабжены гидравлическими затворами, к которым под давлением по патрубкам подаётся жидкость из отвода. Вал насоса защищён от износа сменными втулками, которые одновременно фиксируют рабочее колесо в осевом направлении. Уплотнение между рабочим колесом и корпусом осуществляется сменными уплотнительными кольцами, закреплёнными на рабочем колесе и корпусе насоса. Радиальная нагрузка ротора воспринимается подшипниками скольжения. Для фиксации вала и восприятия возможного осевого усилия в корпусе левого подшипника установлен радиально-упорный подшипник;

— многоступенчатые, для создания больших напоров. Принцип работы такой же, что и у простых центробежных насосов. Особенность в том, что насос состоит из отдельных секций, стягиваемых шпильками. Жидкость поступает на первое рабочее колесо через входной канал, выполненный во входной крышке. Далее через направляющий аппарат, жидкость поступает на следующее рабочее колесо. Пройдя все пять ступеней, вода выходит через выходной патрубок. Секционность насоса позволяет при одной и той же подаче с помощью различного количества монтируемых ступеней (секций) варьировать его напор, изменяя только длину вала, стержней шпилек и обводной трубки отвода воды от гидравлической пяты. Для создания противоударения осевым усилиям в гидравлическую пяту по щели подводится вода от последней ступени насоса. От пяты она отводится для уплотнения сальников на входе и далее попадает во всасывающую линию или отводится наружу. Подводимая к сальникам вода уплотняет и охлаждает их. Многоступенчатые насосы имеют малые габариты при высоких напорах, однако демонтаж их неудобен, так как, кроме отсоединения трубопроводов, необходима разборка подшипников и сальников;

б) скважные центробежные насосы – вертикальные секционные насосы, устанавливаемые в скважине при водоснабжении, водопонижении и орошении. Эти насосы разделяются на две группы:

— насосы, монтируемые в скважине с приводом от двигателя, располагаемого над скважиной, который соединяется с насосом длинным трансмиссионным валом, монтируемым в водопроводной трубе. В этих насосах используется радиальные и диагональные рабочие колёса. К установке этих насосов предъявляются высокие требования: строго вертикально положение вала трансмиссии, недопущение искривления скважины, тщательный монтаж. К недостаткам следует отнести трудность эксплуатации, и сложность монтажа и демонтажа насоса, изнашивание вала от песка и коррозии. В достоинствах меньшая металлоёмкость и отсутствии сложного оборудования;

— насосы, погружаемые вместе с электродвигателем под динамический уровень воды в скважине. Для привода таких насосов применяются погружные асинхронные водозаполненные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Электродвигатель располагается ниже насоса, вода в который проходит через приёмную сетку, расположенную между насосом и электродвигателем. Подшипники насоса и электродвигателя смазываются и охлаждаются водой. Вода от насоса поступает в водоподъёмную трубу, соединённую с ним специальным патрубком. Энергия к погружённому электродвигателю подводится сверху по специальному кабелю;

в) осевые – струйки потока движутся параллельно оси насоса, благодаря чему этот тип лопастных насосов и получил название осевых, но помимо осевого, поток участвует в винтовом движении при сходе с лопастей рабочего колеса. На втулке рабочего колеса жёстко закреплены лопасти. Втулка закрыта обтекателем, который обеспечивает плавный подвод жидкости к лопастям. Сойдя с лопастей, поток попадает на неподвижные лопасти направляющего аппарата, Служащего отводом колеса. К отводу крепят колено с напорным патрубком. Для привода рабочего колеса служит вал, установленный в двух направляющих подшипниках скольжения с водяной смазкой. В этих целях применяется отфильтрованная вода, подводимая по трубке в камеру над верхним подшипником, уплотнённую сальником. Пройдя через зазор между вкладышем подшипника и валом, по трубе вода поступает к нижнему подшипнику, после которого – в основной поток. Вал насоса соединяется с валом электродвигателя жёсткой муфтой. Осевое усилие и вес ротора воспринимаются пятой электродвигателя. Промышленностью выпускаются также поворотно-лопастные осевые насосы, в которых положение лопастей рабочего колеса может регулироваться. Благодаря этому обеспечивается регулирование подачи насоса при высоких значениях КПД. Осевые насосы преимущественно предназначаются для подачи больших расходов воды при сравнительно малых напорах. Широко применяются в осушительных насосных станциях, на судоходных шлюзах. Для осевого насоса характерно резкое снижение напора при увеличении подачи. Это приводит к тому, что с увеличением подачи мощность насоса уменьшается. Для поворотно-лопастных характеристика представляет собой более сложную номограмму с широким диапазоном изменения параметров насоса;

г) диагональные (полуосевые) – движение жидкости в рабочем колесе происходит под углом к оси насоса (по диагонали). По конструкции они сходны с осевыми насосами. Рабочие колёса их выполняют открытыми, в виде конических пропеллеров, или закрытыми с движением потока по диагонали. По своим гидравлическим параметрам эти насосы занимают среднее положение между центробежными и осевыми насосами. Они относятся к низко- и средненапорным насосам. Бывают одно- и многоступенчатыми, со спиральными или осевыми отводами.

Объёмные насосы перемещают жидкость по принципу механического переодического вытеснения жидкости рабочим телом, создающим в процессе перемещения определённое давление на жидкость. К ним относятся:

а) поршневые с возвратно-поступательным движением рабочего органа – вытесняющий поршень или плунжер, совершает возвратно-поступательное движение, основная деталь насоса – поршень, перемещающийся в цилиндре. Наружная поверхность поршня плотно прилегает к хорошо обработанной внутренней поверхности цилиндра. Возвратно-поступательное движение поршня совершается под действием кривошипно-шатунного механизма, воздействующего на шток. Рабочая камера сообщается с цилиндром, через всасывающий клапан – с всасывающей линией, а через нагнетательный клапан – с напорной линией. При движении поршня вправо рабочая камера заполняется через всасывающую линию и открывшийся всасывающий клапан. При движении поршня влево, жидкости сообщается давление, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный – открывается, и жидкость вытесняется в напорный трубопровод. Равномерность подачи поршневого насоса простого или двойного действия можно резко повысить, если установить нагнетательный Воздушный колпачок. В такт нагнетания вода поступает частично в колпак, сжимая воздух. В период отсутствия подачи вода под давлением воздуха поступает в нагнетательную линию. При длинной всасывающей линии для более равномерного режима всасывания также применяют всасывающий воздушный колпак. Характерная особенность работы поршневых насосов состоит в том, что развиваемое давление не зависит от подачи и определяется характеристикой трубопровода. К достоинствам насоса можно отнести: довольно высокий КПД, независимость напора от подачи, способность перекачивания жидкостей с различной вязкостью, хорошая всасывающая способность. Недостатки сводятся к: неравномерности подачи и резким колебаниям давления, тихоходности насосов, высокой относительной стоимости и металлоёмкости;

б) роторные с вращательным или вращательным возвратно-поступательным движением рабочего органа – применяются для перекачивания чистых масел и нефтепродуктов. Они подразделяются на:

— шестерённые, наиболее распространённый тип роторных насосов. Рабочий орган – пара шестерён (ведущая и ведомая). Зубья шестерён перемещают жидкость из области всасывания в область нагнетания. Эти области изолируются друг от друга при зацеплении шестерён, приводимых во вращение валом. Всасывание обеспечивается тем, что жидкость захватывается впадинами зубчатых колёс из всасывающего пространства и при вращении колеса перемещается в полость нагнетания до места зацепления колёс, где зубья одного колеса вытесняют жидкость из впадин другого. Для ограничения давления в насосе, как правило, устанавливают предохранительный клапан, давление открытия которого регулируется пружиной. Применяются эти насосы в системах смазки, гидросистемах тракторов, автомобилей, станков, гидропередачах и т.д.;

— винтовые – наибольшее распространение получили трёхвинтовые насосы. Жидкость в этих насосах перемещается вдоль оси во впадинах между винтовыми поверхностями, герметически отделяющими приёмную часть от напорной. Широкому распространению этих насосов способствует их высокий КПД. Они обладают строго равномерной подачей, работают без шума, отличаются малой массой. Применяются для перекачки жидкостей, обладающих смазывающей способностью, при отсутствии абразивных примесей. Винтовые насосы просты в конструкции – стальные винты (ведущий и ведомый) заключены в обойму. Нарезка винтов двухзаходная с циклоидным зацеплением: левая – на ведущем и правая – на ведомых винтах;

— роторно-пластинчатые — в противовес к другим вакуумным насосам работают непосредственно контратмосферного давления и при помощи газобалластного устройства создают возможности к отсасыванию паров, эти насосы находят обширное применение в многочисленных отраслях промышленности. Двухступенчатый пластинчато-роторный вакуумный насос 2 DS 150 может применяться в качестве предварительного насоса к диффузионным насосам Рутса. Кроме этого он, в связи с его двухступенчатым исполнением, может быть предназначен для всех процессов, связанных с низким вакуумом. В зависимости от требующихся насосных комбинаций для той или иной цели применения и соответствующих дополнительных устройств (отделители, конденсаторы или холодные ловушки) наши пластинчато-роторные вакуумные насосы можно применять для следующих процессов:

— химическая промышленность: дистилляция, сублимация, дегазация, сушка, сушка замораживанием;

— металлургическая промышленность: плавка и отливка, легирование, агломерация, дегазация;

— электротехническая промышленность: сушка и дегазация, пропитывание, вакуумирование, вентиляция, селеновое паровакуумирование.

Характерным показателем пластинчато-роторного насоса является конечное давление (торр), всасываемая способность (м3/ч) и потребление мощности (ватт) в зависимости от давлении при засасывании. Приведенное в таблице значение конечного давления относится к парциальному давлению неконденсирующихся газов, замеренное при помощи Мс. Леод. Это значение является показателем точности и плотности насоса. Наряду с этим можно было бы еще привести общее (тотальное) давление, достижимое насосом. Однако этот показатель подлежит влиянию пара насосного масла, так что полученные данные дали бы только лишь справку о качестве насосного масла. Тотальное давление в данной области определяется термоэлектрическим путем и в общих чертах может быть выражено величиной в 5х10-2 торр. Пластинчато-роторный вакуумный насос 2DS150 является двухступенчатым воздухом охлаждаемым насосом предварительного вакуума. Этим насосом достигается конечное давление в 5х10-4 или 1Х10-3 торр без газобалласта и 5Х10-2 торр с газобалластом. Он предназначен для отсасывания воздуха и нейтральных газов. Ввиду наличия газобалластного устройства, этим насосом можно также отсасывать конденсирующиеся пары. Насос состоит из двух основных групп: кожух и бегун. Из чугунного литья изготовленный кожух подразделен в две ступени; снаружи кожух оснащен охлаждающими ребрами. Перекрытие обеих ступеней насоса осуществляется посредством корпуса подшипника (высокий вакуум) и затворной крышкой (ступень предварительного вакуума). В кожухе вращается в радиальных шарикоподшипниках эксцентрически расположенный бегун. Он состоит из сквозного вала и на нем насажанных роторов 1-ой и 2-ой ступеней, как и клиноременного шкива. Последний исполнен в качестве вентилятора для выработки необходимого охлаждаемого воздуха. Места опор находятся во-первых в промежуточной стенке между обоими ступенями кожуха, а во-вторых в подшипниковом корпусе, в котором еще кроме этого находится двойное маслостопорное устройство, предохраняющее масло от влияния наружной атмосферы. Тут, как и между обоими ступенями уплотнение осуществляется при помощи радиально уплотнительных колец. Роторы изготовлены из чугунного литья. В каждом из них находятся 2 золотника, которые благодаря центробежной силе прижимаются наружу, скользят по стенкам кожуха и тем самым обеспечивают хорошее уплотнение. По всасывающему патрубку проникающий газ, золотники подталкивают перед собой и тем самым сгущают его. Когда над маслом перекрытым нагнетательным клапаном существующее давление (атмосферное давление) превышается, клапан открывается и газ выталкивается в верхнюю часть насоса, перекрытая колпачным кузовом. Верхняя часть насоса наполнена маслом, доходящее до визирки по наблюдению за уровнем масла. Это масло служит во-первых в качестве запаса масла для насоса, во-вторых для заполнения вредного пространства под нагнетательным клапаном форвакуумной ступени, а в третьих для уплотнения. В процессе разбега, при котором машина кратковременно работает в более высокой сфере давления, степень уплотнения уже в высоковакуумной ступени превышает наружное давление воздуха, вследствие чего сгущенный газ выталкивается в данной ступени встроенными клапанами. При достижении нормального рабочего диапазона вблизи конечного давления, то тогда еще транспортируемые небольшие количества газа являются недостаточными, чтобы открыть клапаны высоковакуумной ступени. Уплотненный газ по соединительному каналу поступает в рабочую камеру форвакуумной ступени, где с циркулирующим маслом сгущается до значения атмосферного давления и по клапану форвакуумной ступени выталкивается в полость колпачного кузова. По нагнетательному патрубку газ поступает в нагнетательный трубопровод. Легкий изгиб нагнетательного патрубка предотвращает обратный поток конденсата, могущий образоваться в нагнетательном трубопроводе. Под нагнетательным патрубком расположен маслоотделитель, который отделяет масло от чужеродных тел внешней среды. Для предотвращения попадания грубых загрязнений, в нагнетательном патрубке встроены фильтры. При производственных процессах, связанных с образованием мелких пылевых частиц и т.п., тогда насос необходимо предохранить путем предвключения отделителей или фильтров; в противном случае производственно-техническая безопасность не может быть обеспечена. Необходимое количество газобалласта для отсасывания паров подводится по газобалластному клапану, который прикреплен к корпусу кожуха форвакуумной ступени. Для облегчения встраивания в комплексные вакуумные установки, насос к нему относящимся электродвигателем смонтированы на фундаментной плите. Привод осуществляется по клиновым ремням. Электродвигатель так рассчитан, что еще имеется достаточно резервной мощности. Расположение электродвигателя на натяжных шинах, позволяет дополнительное натяжение клиновых ремней. Для предотвращения несчастных случаев, клиноременный привод со всех сторон оснащен изоляцией — защитой ремня. Место установки пластинчато-роторного вакуум-насоса — агрегата необходимо выбирать с таким расчетом, чтобы со всех сторон имелся бы хороший доступ. Необходимость сего объясняется требованием постоянного надзора за состоянием уровня масла, регулярной смены масла и создания возможности на месте производить небольшие ремонты. Пластинчато-роторный вакуум-насос — агрегат поставляется в состоянии эксплуатационной готовности. Вакуумная установка уравновешивается при помощи ватерпаса и привинчивается к фундаменту. Для полного предотвращения неизбежных незначительных сотрясений фундамента или остова, можно проложить резиновые амортизаторы. Для присоединения всасывающих и нагнетательных трубопроводов, необходимо применять к машине приложенные присоединительные фланцы NW65. Эти фланцы, вакуумплотно привариваемые к трубам, предназначены для присоединительных трубопроводов. В целях предотвращения вредных для здоровья масляных туманов, исходящих из нагнетательных патрубков, необходимо нагнетательный трубопровод проложить под открытым небом. Для достижения правильного уплотнения фланцевого соединения, то обычные уплотнительные прокладки, применяющиеся в трубопроводостроении, тут применять нельзя. По этой причине каждый присоединительный фланец должен уплотняться резиновым уплотнительным кольцом, которое направляется посредством во фланце центрированного опорного кольца. При монтаже присоединительных трубопроводов необходимо, поэтому, самое тщательное обращение с тем, чтобы с надежностью избежать повреждения элементов уплотнения. Для предохранения насоса от загрязнения конденсатами и пылью, могущие в нем попасть по нагнетательным трубопроводам необходимо, чтобы между нагнетательным патрубком и нагнетательным трубопроводом был бы вставлен отделитель (NW 65 — получить из ФЕБ Hochvakuum Дрезден). Электродвигатель подсоединяется к сети соответствующего напряжения при помощи магнитного пускателя. Включение электродвигателя — непосредственное. Выключатель к объему поставки — не относится. Перед вводом насоса в эксплуатацию необходимо его заправить смазочным маслом, которое наполняется в специально для этой цели предназначенного маслозаправочного отверстия. Необходимое количество масла следует изъять из таблицы „Технические данные» — раздел 1. Рекомендуется применять масло из ФЕБ Минералоилверк, Лющкендорф, типовое обозначение которого “Люваколь R910″. В случае этого масла нельзя будет достать, можно применять и другой сорт вакуум-насосного масла с содержанием в нем требующихся свойств. Путем встраивания устройства непрерывно действующей циркуляции масла и для ступени высокого вакуума, отпадает для прежних насосов столь необходимый маслорегулировочный клапан. Этим достигается упрощение обслуживания и одновременно — повышение производственно технической безопасности. Однако ввиду того, что для поддержания конечного давления количество циркулирующего масла должно быть небольшим, то при вводе в эксплуатацию этого нового насоса, при первых его оборотах масла не хватает для смазки высоковакуумной ступени. Поэтому необходимо, чтобы высоковакуумной ступени было подведено около 20 см3 вакуумного масла по всасывающему патрубку. Для этой цели фильтр из всасывающего патрубка вынимается. Как только насос некоторое время работал под вакуумом, осуществляется непрерывная смазка насоса. При выводе насоса из действия и его последующем пуске, нет необходимости весь вышеописанный процесс ввода в эксплуатацию повторять. Эта мера предосторожности действительна только лишь при вводе в эксплуатацию нового насоса или насоса подвергавшегося чистке, т. е. когда не имеется гарантии, что высоковакуумная ступень для разбега насоса имеет в достаточной мере аварии предотвращающие свойства. При включении агрегата, необходимо обратить внимание, чтобы направление вращения махового колеса соответствовало бы направлению указательной стрелки на защите ремня. В противном случае следует полюса электродвигателя соответственно переключить. Технический контроль агрегата главным образом распространяется на контроль запаса масла, контроль степени загрязнения и надзор за обратным потоком масла для высоковакуумной ступени. Первая смена масла, при вводе нового насоса в эксплуатацию, осуществляется по истечении приблизительно 100 производственных часов. При отсасывании газов без образования при этом грязи (пыль, конденсат) и без склонности к химическим реакциям, смену масла можно тогда производить каждые 400 до 500 производственных часов. При отсасывании смесей – газа с паром или при образовании сильных загрязнений, смену масла следует тогда, по мере необходимости, повторять почаще. Одновременно с этим необходимо провести контрольную Проверку, а по мере необходимости и чистку обратного потока масла к высоковакуумной ступени с тем, чтобы циркуляция масла (полость запаса масла — полость насоса) не прекращалась. Обратный поток масла к высоковакуумной ступени осуществляется по форсунке, расположенной над высоковакуумной ступенью — сбоку на соединительном канале. Чистка форсунки осуществляется путем ее выдувания сжатым воздухом. Форсунка, как и соединительный канал для целей чистки не вынимаются. Для предотвращения сильной коррозии, необходимо, при сильном загрязнении, в нагнетательный трубопровод дополнительно встроить конденсатор, отделитель или фильтр. Проведение этого мероприятия является обязательным, с целью предотвращения заедания насоса, изготовленного с большой точностью. В случае Потребитель этого требования не выполнит никакой гарантии не может быть предоставлено. Отсасывание агрессивных паров (например пары кислот) не допустимо. В случае это все же будет сделано, следует рассчитывать с преждевременным выходом насоса из строя. За такого рода повреждения Изготовитель не может быть притянут к ответственности. Смена масла производится следующим образом: при открытом отборном кране и открытом всасывающем патрубке, насос на короткое время включается для того, чтобы находящееся в рабочей камере масло транспортировать вверх в полость колпачного кузова. С целью ускорения процесса смены масла, выгодно ее производить при еще производственно-теплом насосе. В случае и это еще отберет слишком много времени, можно достичь весьма быстрое опорожнение насоса путем создания небольшого избыточного давления в полости колпачного кузова при работающем насосе и открытом всасывающем патрубке (достигается путем частичного прикрывания нагнетательного патрубка — прикладыванием ладони или при помощи глухого фланца). Когда из отборного крана масло перестало течь насос, при открытом всасывающем патрубке, на короткое время опять вводится в действие или он продолжает работать (это зависит от способа опорожнения насоса) с таким расчетом, чтобы достичь максимальную скорость опорожнения насоса. Б случае из насоса отобранное масло показывает следы грязи, то единственным способом основательной чистки является только лишь повторные промывки. Процесс промывки заключается в следующем:

1. При закрытом отборном кране насос наполнить свежим маслом. Наполнение осуществляется в маслозаправочное отверстие.

2. Открыть отборный кран.

3. При открытом всасывающем патрубке насос вводить в действие.

4. Промыть ступени насоса путем подвода свежего масла по всасывающему патрубку насоса. Для этой цели фильтр вынуть из всасывающего патрубка, и при помощи масленки масло поддается непрерывной струей (толщина струи 2-3 мм). Чтобы предотвратить повреждение нагнетательного клапана, необходимо обратить внимание на то, чтобы вышеуказанное значение было бы выдержано.

5. Промывка должна продолжаться до тех пор, пока промывочное масло станет совершенно чистым, т. е. пока никаких следов грязи не будут заметны. После этого отборный кран закрывается.

6. Чистка форсунки предназначенная для смазки высоковакуумной ступени осуществляется по вышеописанному способу.

При выполнении всех вышеуказанных пунктов, насос можно наполнить свежим маслом. Для обеспечения правильного разбега, необходимо немного масла подвести и к высоковакуумной ступени, предварительно ее тщательно прочистив. Масло к высоковакуумной ступени поддается по всасывающему патрубку. При кратковременных процессах вакуумирования, необходимо обратить внимание, чтобы при вводе насоса в эксплуатацию, после каждой смены масла, как и после каждых несколько дней продолжающихся перерывов производства, он первые 1/2 часа работал бы при закрытом всасывающем патрубке и с газобалластом с таким расчетом, чтобы в масле находящиеся следы конденсата и прочих растворимых загрязнений были бы удалены. Это действительно и в том случае, когда насосом отсасываются газы не содержащие паров. В случае это мероприятие не будет выполняться, то парциальное давление сильно отражается на достижимое конечное давление, а процесс вакуумирования значительно удлиняется. При отсасывании паров необходимо следить за тем, чтобы насос не только во время процесса работал бы с газобалластом, но и перед ним и после него. Работа насоса с газобалластом перед отсасыванием паров является необходимой по той причине, что с повышением температуры насоса — повышается и выносливость водяных паров и тем самым возникает опасность снижения конденсации в насосе. При эксплуатационно-теплом насосе насыщенный водяной пар со значением в 15 торр может отсасываться без опасения конденсации. При отсасывании смесей пара с воздухом, уровень парциального давления водяного пара может быть еще выше. В случае кратковременного повышения вышеуказанных значений необходимо, чтобы по окончании процесса вакуумирования насос продолжительное время (около 1 часа) работал бы с газобалластом, с целью удаления из него последних остатков конденсата. Цель этого мероприятия — защита насоса от явлений коррозийности. Подвод воздуха для снижения шумового звука осуществляется по форсунке, расположенной в колпаке газобалластного клапана. Для предотвращения засорения отверстия форсунки, рекомендуется ее в равномерные интервалы времени (например, при каждой смене масла) продуть сжатым воздухом. Для сохранения качества с большой точностью изготовленной машины, этим предписаниям по техническому контролю и уходу необходимо придавать особое значение;

— радиально-поршневые – поршни вращаются вместе с ротором-блоком цилиндров и одновременно участвуют в возвратно-поступательном движении в радиальном направлении внутри цилиндров. Это происходит из-за экцентричного расположения ротора относительно статора. При вращении сферической головки поршней упираются в кольцевую направляющую внутренней поверхности статора. Распределение жидкости осуществляется неподвижной цапфой с прорезями, образующими всасывающую и нагнетательные полости. При вращении каждый цилиндр, половину оборота (при выдвижении поршня), соединён окном с прорезью, а другую половину (при выдвижении поршня) – с прорезью. Осевые отверстия соединяют прорези с подводящей и отводящей линиями. График подачи – равномерный. Регулирование подачи может осуществляться изменением эксцентриситета. В насосах с регулируемой подачей предусмотрена возможность изменения эксцентриситета на ходу машины. Для этого статор насоса выполняется так, что имеет возможность перемещаться относительно вращающегося ротора. Переход центра статора через центр ротора ведёт к изменению направления подачи насоса. В элементах гидропривода это ведёт к изменению направления вращения гидромотора. Сам насос представлен на рисунке 1;

Рис. 1. Гидромотор радиально-поршневой

1 – плунжер; 2 – ротор; 3 – распределительное устройство; 4 – обойма; 5 – верхняя полость; 6 – нижняя полость; 7 – ось вращения

— аксиально-поршневые – отличаются компактностью и имеют, как правило, наименьшую массу в сравнении с другими насосами. Малые радиальные габариты насоса обеспечивают им малые моменты инерции, поэтому они способны быстро изменять частоту вращения. Эти динамические свойства обеспечили им широкое применение в качестве регулируемых насосов в гидроприводах. Они бывают:

— с наклонным блоком цилиндров, во вращение приводится диск, шарнирно соединённый с поршнями, оси которых имеют наклон к диску, благодаря чему совершается их возвратно-поступательное движение;

— с наклонным диском, в роторе (блоке цилиндров) вдоль его оси выполнены цилиндры, в которых перемещаются под действием пружины – поршни. Сферические головки поршней упираются в диск, плоскость которого наклонена перпендикулярной оси вала дика под углом. В регулируемых насосах угол наклона диска может меняться в процессе работы насоса, благодаря чему меняются ход поршня и подача насоса. Для подвода и отвода жидкости от цилиндров служит торцевая распределительная система, выполненная в виде двух полукольцевых плоскостей, с которыми периодически сообщаются полости цилиндров через окна. Одна из полукольцевых полостей соединена со всасывающей линией, другая – с нагнетательной. При вращении блока цилиндров поршень, упираясь в наклонный диск, периодически то выдвигается из цилиндра, осуществляя такт всасывания, то задвигается, осуществляя такт нагнетания жидкости.

Основные отличия объёмных насосов от лопастных состоят в следующем:

1) подача объёмного насоса осуществляется циклически, а не равномерным потоком, как в лопастных, причём за каждый цикл рабочего процесса подаётся порция, равная рабочему объёму насоса;

2) напорный трубопровод объёмных насосов постоянно отделён от всасывающего соответствующими разграничивающими устройствами;

3)объёмный насос обладает способностью самовсасывания, т. е. способен создавать вакуум во всасывающей трубе;

4) давление, создаваемое насосом, не зависит от скорости движения рабочего органа;

5) идеальная подача не зависит от развиваемого насосом давления.

Выделяют также насосы трения с твёрдым или жидким рабочим телом, в которых жидкая среда перемещается за счёт передачи ей энергии под действием сил трения. К ним относятся:

а) струйные – подача осуществляется за счёт передачи энергии перекачиваемой жидкости от высокоскоростного рабочего потока. Струйный насос содержит: напорную трубку с соплом. Из которого с большой скоростью вытекает струя жидкости, попадающая в смесительную камеру, заполненную перекачиваемой жидкостью. Рабочая струя, смешиваясь с жидкостью в рабочей камере, придаёт её скорость, увлекая по диффузору в напорный трубопровод, по трубе поступают новые порции. Напор для рабочей жидкости можно создавать другим насосом. Значение КПД насоса невелико от 0,2 до 0,5, однако он довольно широко распространён благодаря простоте устройства, малым габаритам, отсутствию подвижных частей. Насосы способны подавать агрессивную жидкость, воду со значительным объёмом абразивных примесей. Водоструйные подъёмные установки применяются для подачи воды из скважин и шахтных колодцев для водоснабжения;

б) вихревые насосы — рабочее колесо вихревого насоса аналогично колесу центробежного насоса, при его вращении частицы жидкости в ячейках вращаются вместе с ним и за счёт сил трения увлекают частицы жидкости, расположенные в кольцевом канале, охватывающем рабочее колесо. Одновременно на частицы между лопастями действует центробежная сила и они выбрасываются в кольцевой канал, а затем снова попадают на колесо, совершая вихревое движение, в результате происходит развитие движения с высокими тангенциальными скоростями с одновременным образованием и разрушением вихрей и действием на жидкость центробежных сил — увеличиваются кинетическая энергия жидкости (увеличивается ее скорость) и потенциальная энергия давления. Рабочим органом насоса является рабочее колесо с радиальными или наклонными лопатками. Колесо вращается в цилиндрическом корпусе с малыми торцовыми зазорами. Жидкость поступает через всасывающее отверстие в канал, перемещается по нему рабочим колесом и

Р
абочим органом вихревого насоса является рабочее колесо 1 , представляющее собой диск, по бокам которого, по внешнему диаметру, посредством фрезеровки выполнены радиальные или наклонные лопатками (рис. 2). Рабочее колесо, помещенное в цилиндрический корпус с малыми торцевыми зазорами. В боковых и периферийной стенках корпуса имеется концентричный канал 2, начинающийся у всасывающего отверстия и кончающийся у напорного. Канал прерывается перемычкой 4, служащей уплотнением между напорной и всасывающей полостями. Жидкость поступает через всасывающий патрубок 5 в канал, прогоняется по нему рабочим колесом и уходит в напорный патрубок 3.
Рис. 2. Схема вихревого насоса

1 — рабочее колесо; 2 — лопатка; 3 — корпус; 4 — всасывающее отверстие; 5 — выходное отверстие

По типу рабочего колеса вихревые насосы делятся на насосы закрытого и открытого типов. У насосов закрытого типа (см. рис. 3) лопатки рабочего колеса короткие. Их внутренний радиус равен внутреннему радиусу канала. Жидкость подводится из всасывающего патрубка непосредственно в канал.

Рис. 3. Схема вихревого насоса закрытого типа

У
насосов открытого типа (рис. 4) внутренний радиус лопаток меньше внутреннего радиуса канала.
Рис. 4. Схема вихревого насоса открытого типа

Жидкость подводится из всасывающего патрубка 1, поступает в подвод 2, из которого через всасывающее окно 3 подводится к лопаткам рабочего колеса 4 и затем поступает в канал 5. От типа колеса зависят его кавитационные свойства, а также самовсасывающая способность и способность работать на газожидкостной смеси. Далее жидкость прогоняется по каналу рабочим колесом и через напорное отверстие 8 уходит в отвод 6 и напорный патрубок 7. Вихревые насосы изготовляют на подачу до 12 л/с. Напор вихревых насосов достигает 240 м, мощность доходит до 25 кВт, коэффициент быстроходности ns = 6 ч 40. Число оборотов вихревого насоса так же, как и лопастного, ограничено только кавитационными явлениями. Следовательно, насос может быть непосредственно соединен с электродвигателем. Характеристика вихревого насоса, приведенная на (рис. 5), может быть пересчитана на другую частоту вращения и другие размеры по формулам пересчета теории гидродинамического подобия.

Р
ис. 5. Характеристика вихревого насоса

Большинство вихревых насосов обладает самовсасывающей способностью. Для самовсасывания насос должен быть заполнен перед пуском небольшим количеством жидкости. Достаточно даже количества жидкости, которое остается в насосе после предыдущего пуска. Или на насосе устанавливают воздуховод. В канале насоса, благодаря интенсивному перемешиванию, образуется газожидкостная эмульсия. Проходя через газоотвод, эмульсия закручивается, воздух собирается в центре и отводится через трубки, а жидкость по боковым каналам снова поступает на лопатки рабочего колеса. Снабжённый дополнительным узлом, вихревой насос, способен перекачивать водовоздушную эмульсию. Условия входа жидкости на лопатки колеса вихревого насоса открытого типа и лопастного насоса мало отличаются. Поэтому теория кавитации лопастных насосов применима и для вихревых насосов открытого типа. У насосов закрытого типа жидкость подводится непосредственно в канал. Следовательно, на рабочее колесо она поступает на большем радиусе, при больших окружных и относительных скоростях. Поэтому кавитационные качества вихревых насосов закрытого типа очень низки. Движение на входном участке канала насоса закрытого типа сложное, так как на движение жидкости из всасывающего патрубка в канал накладывается продольный вихрь. Поэтому аналитический расчет кавитационных качеств насоса закрытого типа в настоящее время невозможен. Для улучшения кавитационных качеств насоса закрытого типа перед вихревым рабочим колесом подключают центробежную ступень. Такой насос называется центробежно-вихревым.

Рис. 6. Определение рабочей точки при дросселировании вихревого насоса

Режим работы вихревого насоса определяется точкой А (рис. 6) пересечения характеристики насоса (кривая 2) и характеристики сети (кривая 1).

Вихревые насосы обычно применяют при необходимости создания большого напора при малой подаче. Вихревой насос по сравнению с центробежным обладает следующими достоинствами: создаваемое им давление в 3-7 раз больше при одинаковых размерах и частоте вращения рабочего колеса; конструкция проще и дешевле; обладает самовсасывающей способностью; может работать на смеси жидкости и газа; подача меньше зависит от противодавления сети. Недостатками насоса являются низкий КПД, не превышающий в рабочем режиме 45%, и непригодность для подачи жидкости, содержащей абразивные частицы (так как это приводит к быстрому изнашиванию стенок торцовых и радиальных зазоров и, следовательно, падению давления и КПД). Они применяются:

1. В химической промышленности для подачи кислот, щелочей и других химически агрессивных реагентов. Здесь требуются обычно насосы с малыми подачами и высокими напорами (максимальная скорость протекания химических реакций, большие гидравлические сопротивления реакторов и давления, при которых протекают реакции). Благодаря простой конструкции рабочих органов вихревых насосов возможно применение химически стойких пластмасс, а также металлов, плохо поддающихся механической обработке и отливке;

2. Для перекачивания легколетучих жидкостей (бензина, спирта, эфира и т. д.). Испарение легких фракций этих жидкостей приводит к тому, что в насос засасывается смесь жидкости и пара. Вихревой насос в отличие от центробежного может работать на такой смеси. В частности, вихревые насосы применяют на аэродромных и автомобильных бензораздаточных станциях, а также в бензозаправщиках самолетов. В этих случаях требуется быстрая готовность насоса к пуску при частых остановках и надежность в работе при наличии в трубопроводе воздуха или пара. Вихревой насос, будучи самовсасывающим и способным работать на смеси жидкости и газа, удовлетворяет этим требованиям. Работа насоса в рассматриваемой области кратковременна, поэтому значение КПД несущественно;

3. Для подачи жидкостей, насыщенных газами, например жидкостей, содержащих большое количество растворенного газа, который выделяется при прохождении в области пониженного давления; для откачивания жидкости с высокой упругостью пара (например, пропан, бутан) при положительной высоте всасывания из емкости, в которой давление равно упругости насыщенного пара. В последнем случае при подъеме по всасывающему трубопроводу жидкость частично испаряется, ее температура понижается и, следовательно, уменьшается упругость насыщенного пара. Это замедляет процесс испарения, но в насос поступает смесь жидкости и пара;

4. В небольших автоматических насосных станциях например для сельского водоснабжения. Центробежные насосы здесь малопригодны, так как требуются обычно малая подача и большой напор; поршневые насосы дороги, громоздки и также не пригодны вследствие того, что условия эксплуатации препятствуют автоматизации;

5. В насосных установках коммунального хозяйства, например, в качестве бустерных насосов для водоснабжения и автомоечных насосов. Здесь требуются малые подачи и большие напоры;

6. Вместо водокольцевых компрессоров в качестве вакуум-насосов и компрессоров низкого давления;

7. В качестве питательных насосов малых вспомогательных котельных установок.

Б
олее выгодным способом регулирования подачи вихревого насоса является регулирование перепуском (рис. 7 б). Для этого напорный и всасывающий патрубки насоса соединяют свободным трубопроводом с установленным на нем регулировочным вентилем. Для уменьшения расхода в установке следует открыть вентиль, благодаря чему часть жидкости, подаваемой насосом, возвращается через отводной трубопровод обратно во всасывающий патрубок, и расход жидкости во внешней сети уменьшается.
Рис. 7. Схемы регулирования подачи вихревого насоса

а — дросселированием; б — перепуском

Одним из преимуществ регулирования перепуском перед регулированием дросселированием является возможность использования для привода насоса двигателя меньшей мощности. При регулировании перепуском мощность двигателя выбирают по мощности, потребляемой насосом при полностью закрытом перепуске, при дросселировании — по мощности, соответствующей нулевой подаче.
Техника безопасности
При эксплуатации гидроприводов с высоким давлением (более 10 МПа) необходимо создать безопасные условия для обслуживающего персонала от поражения струёй жидкости. Для этого ограждают кожухом все участки гидролиний, которые не заключены в общий корпус машины. При обнаружении внешних утечек жидкости немедленно останавливают насос и устраняют утечки. При высоком давлении в гидросистеме категорически запрещается для устранения утечек подтягивать соединения трубопроводов, штуцеры и т. д. Гибкие рукава и шланги не должны перекручиваться в процессе эксплуатации. Контролировать их скручивание можно по продольным надписям основных параметров (диаметр, давление и т. д.), наносимым заводами-изготовителями. При обнаружении местных вздутий наружного покрова на рукавах и шлангах или при появлении хотя бы небольших утечек поврежденные участки немедленно заменяют новыми. Запрещается эксплуатировать гидропривод высокого давления без манометра или при его неисправности. На шкале или корпусе манометра должна быть нанесена красная метка, соответствующая наибольшему допустимому давлению в этой точке. Контроль за давлением в гидромагистрали крепей допускается осуществлять по манометру, установленному на насосной станции, а на местах — по индикатору давления. Следует периодически проверять работу предохранительных клапанов. В случае отклонения давления срабатывания клапана от настроечного более чем на 10% клапан должен быть заменен новым. Запрещается настраивать клапаны в шахтных условиях. Настройка их должна производиться только на специальных стендах. Гидроприводы с гидроаккумуляторами должны иметь устройства для отключения от гидросистемы. Гидропневмоаккумуляторы, работающие при давлении свыше 1,6 МПа, следует заряжать нейтральным газом.

Шум, возникающий при работе насосных агрегатов с установленной мощностью до 12,5 кВт, не должен превышать уровень звуковой мощности 75-95 дБ при частоте 63-8000 Гц, а с установленной мощностью свыше 12,5 кВт — 85-100 дБ при тех же частотах.

Если гидропневмопривод может работать в полуавтоматическом или автоматическом режиме, то на пульте управления должно быть предусмотрено устройство для переключения привода на ручное управление в наладочном режиме и соответствующая сигнализация об этом.

При соблюдении необходимых мер предосторожности от поражения высоконапорными струями работа с нефтяными маслами и другими жидкостями гидроприводов безопасна. Однако, при длительной работе с маслами необходимо пользоваться рукавицами или применять защитные мази, пасты для рук. Вскрытие тары с маслом нельзя производить инструментами, издающими при ударе искрообразование. После окончания работы с маслами необходимо вымыть руки теплой водой с мылом.

При загорании масел допускаются все средства тушения, кроме воды, поэтому в местах хранения масел и расположения насосных станций необходимо иметь огнетушители, ящики с песком и лопаты. Промасленную ветошь следует складывать в металлические ящики с крышками, которые необходимо систематически освобождать от использованной ветоши.

Предельно допустимая концентрация масляного тумана в воздушной среде составляет 5 мг/м3, предельно допустимая концентрация паров углеводородов масла в воздухе — 300 мг/м3.

Весьма опасны ожоги рабочей жидкостью. По этой причине категорически запрещается заменять плавкие защитные пробки в гидромуфтах неплавкими заглушками. Несоблюдение этого требования может привести к ожогам даже при соприкосновении с кожухом гидромуфты, а иногда и к возникновению пожара.

Все вращающиеся и быстродвижущиеся элементы гидропневмоприводов вне корпуса машины должны быть закрыты кожухами или, в крайнем случае, иметь ограждения.

Корпуса электродвигателей и их пусковую аппаратуру необходимо заземлять. Заземление должна иметь и шахтная пневматическая сеть, которая может попасть под напряжение при соприкосновении с оголенными кабелями, контактным проводам и т. д. Шахтная пневматическая сеть должна иметь такую коммутацию, чтобы ее можно было использовать для доставки воды при тушении пожаров.

При снятии нагрузки пневмодвигатель может развить недопустимо большие обороты. В целях предупреждения «разноса» такие пневмодвигатели снабжаются регулятором скорости.

Для снижения аэродинамического шума на пневмодвигателях необходимо устанавливать соответствующие глушители, конструкции которых должны быть рассчитаны также на улавливание попавшего в воздух масла.

Список литературы
1. Исаев А.П. “Гидравлика и гидромеханизация сельско-хозяйственных процессов” – М.: Агропромиздат, 1990;

2. Никитин О. Ф. “Объёмные гидравлические и пневматические приводы” – М.: Машиностроение, 1981;

3. Башта Т.М. “Гидравлика гидромашины и гидроприводы” — М.: Машиностроение, 1982;

4. Черкасский В. М. “Насосы, вентиляторы, компрессоры” — М.: Энергоатомиздат, 1984;

5. Гавриленко Б. А. “Гидродинамические передачи” — М.: Машиностроение, 1980;

6. Гейер В.Г., Дулин В.С., Заря А.Н. “Гидравлика и гидропривод” – М.: Недра, 1991;

7. Двинин А.А., Безус А.А., Двинина И.С., Кудрявцева Н.А. “Методические указания к курсовой работе по гидроприводу для студентов очной и заочной форм обучения: часть 1” – Тюмень: ТюмГНГУ, 1999;

8. Двинин А.А., Двинина И.С., Кудрявцева Н.А. “Методические указания и задания к курсовой работе по гидроприводу для студентов заочного обучения : часть 2” – Тюмень: Ротапринт ТюмИИ, 1983.

Гидравлические насосы. Их назначение, классификация и области применения

метки: Насос, Центробежный, Поршневой, Специальный, Жидкость, Колесо, Рабочий, Подача

Общие сведения по насосному оборудованию

Насосы — гидравлические машины, которые преобразуют механическую энергию двигателя в энергию перемещаемой жидкости, повышая ее давление. Разность давлений жидкости в насосе и трубопроводе обусловливает ее перемещение.

Насосы поднимают жидкость на определенную высоту, подают ее на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости или заставляют циркулировать в какой-либо замкнутой системе.

Насосы являются одной из самых распространенных разновидностей машин. Их применяют для различных целей, начиная от водоснабжения населения и предприятий и кончая подачей топлива в двигателях ракет. Насосы применяют в гидропередачах, назначением которых является передача механической энергии от двигателя к исполнительному рабочему органу, а также преобразование вида и скорости движения последнего посредством жидкости. Гидропередача состоит из насоса и гидродвигателя. Насос, работающий от двигателя, сообщает жидкости энергию. Пройдя через насос, жидкость поступает в гидродвигатель, где передает механическую энергию исполнительному рабочему органу.

По принципу действия различают насосы следующих типов:

насос гидравлический энергия двигатель

• В динамических насосах жидкость перемещается при воздействии сил на незамкнутый объём жидкости, который непрерывно сообщается с входом в насос и выходом из него.
• В лопастных насосах энергия передаётся жидкости при обтекании лопастей вращающегося рабочего колеса насоса.
• в центробежных насосах давление создается центробежной силой, действующей на жидкость при вращении лопастных колес. Жидкость движется от центра колеса к периферии.
• в осевых насосах жидкость движется в направлении оси колеса при вращении в ней устройства типа гребного винта.
• В насосах трения жидкость перемещается под воздействием сил трения.
• в вихревых насосах в энергию давления трансформируется энергия вихрей, образующихся в жидкости при вращении рабочего колеса.
• в струйных насосах перемещение жидкости производится движущейся струей воздуха, пара или воды.

— В объемных насосах разность давлений возникает при вытеснении жидкости из замкнутого пространства телами, движущимися возвратно-поступательно или вращающимися. К машинам этого типа относятся поршневые и ротационные (шестеренчатые, пластинчатые и винтовые) насосы.

• в поршневых, плунжерных, диафрагмовых насосах жидкость вытесняется телом, движущимся возвратно-поступательно.
• в шестерённых, пластинчатых, винтовых насосах жидкость вытесняется телом, совершающим вращательные движения.

  6 стр., 2686 слов

  Электропривод центробежного насоса

  … насоса. Жидкость поступает к центральной части рабочего колеса (крыльчатке). Крыльчатка установлена на валу в корпусе и приводится во вращение электрическим или другим двигателем. Энергия вращения передается крыльчаткой жидкости; жидкость … серии Комплектный выпрямительно-инверторный преобразователь КВИП предназначен работы в составе электропривода переменного тока, выполненного по схеме …

  2.

Центробежные насосы

В центробежных насосах всасывание и нагнетание жидкости происходит равномерно и непрерывно под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с лопатками, заключенного в спиралеобразном корпусе. В результате воздействия рабочего колеса жидкость выходит из него с более высоким давлением и большей скоростью, чем при входе. Выходная скорость преобразуется в корпусе насоса в давление перед выходом жидкости из насоса. Преобразование скоростного напора в пьезометрический частично осуществляется в спиральном отводе, а главным образом в коническом напорном патрубке и в направляющих каналах.

Лопастные насосы бывают одноступенчатыми и многоступенча тыми . Одноступенчатые насосы имеют одно рабочее колесо, многоступенчатые — несколько последовательно соединенных рабочих колес, закрепленных на одном валу.

На рис.2.1 изображена простейшая схема центробежного насоса — одноступенчатый насос консольного типа. Рабочее колесо у этих насосов закреплено на конце (консоли) вала. Вал не проходит через область всасывания, что позволяет применить простейшую форму подвода в виде прямоосного конфузора.

Проточная часть насоса состоит из трех основных элементов — повода 1, рабочего колеса 2 и отвода 3. По подводу жидкость подается в рабочее колесо из подводящего трубопровода.

Назначением рабочего колеса является передача жидкости энергии от двигателя. Рабочее колесо центробежного насоса состоит из ведущего а и ведомого (обода) б дисков, между которыми находятся лопатки в, изогнутые, как правило, в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Ведущим диском рабочее колесо крепится на валу. Жидкость движется через колесо из центральной его части к периферии. По отводу жидкость отводится от рабочего колеса к напорному патрубку или, в многоступенчатых насосах, к следующему колесу.

В одноступенчатом центробежном насосе (см. рис. выше) жидкость из всасывающего трубопровода 1 поступает вдоль оси рабочего колеса 2 в корпус 3 насоса и, попадая на лопатки 4, приобретает вращательное движение. Центробежная сила отбрасывает жидкость в канал переменного сечения между корпусом и рабочим колесом, в котором скорость жидкости уменьшается до значения, равного скорости в нагнетательном трубопроводе 5. При этом, как следует из уравнения Бернулли, происходит преобразование кинетической энергии потока жидкости в статический напор, что обеспечивает повышение давления жидкости. На входе в колесо создается пониженное давление, и жидкость из приемной емкости непрерывно поступает в насос. Давление, развиваемое центробежным насосом, зависит от скорости вращения рабочего колеса. Вследствие значительных зазоров между колесом и корпусом насоса разрежение, возникающее при вращении колеса, недостаточно для подъема жидкости по всасывающему трубопроводу, если он и корпус насоса не залиты жидкостью. Поэтому перед пуском центробежный насос заливают перекачиваемой жидкостью. Чтобы жидкость не выливалась из насоса и всасывающего трубопровода при заливке насоса или при кратковременных остановках его, на конце всасывающей трубы, погруженном в жидкость, устанавливают обратный клапан, снабженный сеткой

15 стр., 7373 слов

Вспомогательное оборудование ТЭС. Насосы и вентиляторы

… 9) Н называется напором насоса и представляет собой энергию, сообщенную единице веса жидкости, прошедшей через насос. Для вентилятора или дымососа работу, совершаемую рабочим органом, обычно относят к … схеме и схеме газовоздушного тракта ТЭС. Характеристики нагнетателей центробежный нагреватель тепловой насос Цель лекции: дать общие представления о нагнетателях — насосах и вентиляторах и основных …

Напор одноступенчатых центробежных насосов (с одним рабочим колесом) ограничен и не превышает 50 м. Для создания более высоких напоров применяют многоступенчатые насосы, имеющие несколько рабочих колес в общем корпусе, расположенных последовательно на одном валу

Схема многоступенчатого секционного центробежного насоса

Каждая ступень такого насоса состоит из рабочего колеса 1 и направляющего аппарата 2, который направляет поток к следующему рабочему колесу. В таком насосе напор повышается пропорционально числу колес.

Число рабочих колес в многоступенчатом насосе обычно не превышает пяти.

3. Поршневые насосы

Поршневые насосы относятся к классу объемных насосов.

В объемном насосе перемещение жидкости осуществляется путем вытеснения ее из рабочих камер вытеснителями. Под вытеснителем понимается рабочий орган насоса, непосредственно совершающий работу вытеснения. Вытеснителями могут быть поршни, плунжеры, шестерни, винты, пластины. В поршневом (плунжерном) насосе жидкость вытесняется из неподвижных камер в результате возвратно-поступательного движения вытеснителей (поршней, плунжеров, диафрагм).

— По конструкции вытеснителя поршневые насосы разделяют на собственно поршневые и плунжерные. В поршневых насосах основным рабочим органом является поршень, снабженный уплотнительными кольцами, пришлифованными к внутренней зеркальной поверхности цилиндра. Плунжер не имеет уплотнительных колец и отличается от поршня значительно большим отношением длины к диаметру.

• Приводные механизмы поршневых насосов принято разделять на кривошипные и кулачковые.

— По роду привода поршневые насосы делятся на приводные (от электродвигателя) и прямодействующие (от паровой машины).

Прямодействующие паровые насосы имеют привод непосредственно от паровой машины, поршень которой находится на одном штоке с поршнем насоса. Насосы этого типа используют главным образом на установках, где по условиям безопасности применение насосов с электрическим приводом недопустимо (огне- и взрывоопасные производства), а также при наличии дешевого отбросного пара (подача воды в паровые котлы и т. п.).

• По числу оборотов кривошипа (числу двойных ходов поршня) различают тихоходные, нормальные (60-120 мин в мин) и быстроходные (120-180 в мин) поршневые насосы. У прямодействуюших насосов число двойных ходов составляет 50-120 в минуту.
• По числу всасываний или нагнетаний, осуществляемых за один оборот кривошипа или за два хода поршня, поршневые насосы делятся на насосы простого и двойного действия.

На рисунке изображена схема горизонтального поршневого насоса простого действия:

1- поршень;

2 — цилиндр;

3 — крышка цилиндра;

4 — всасывающий клапан;

5 — нагнетательный клапан;

6 — кривошипно-шатунный механизм;

7 — уплотнительные кольца

В поршневом насосе всасывание и нагнетание жидкости происходят при возвратно-поступательном движении поршня 1 в цилиндре 2 насоса. При движении поршня вправо в замкнутом пространстве между крышкой 3 цилиндра и поршнем создается разрежение. Под действием разности давлений в приемной емкости и цилиндре жидкость поднимается по всасывающему трубопроводу и поступает в цилиндр через открывающийся при этом всасывающий клапан 4. Нагнетательный клапан 5 при ходе поршня вправо закрыт, так как на него действует сила давления жидкости, находящейся в нагнетательном трубопроводе. При ходе поршня влево в цилиндре возникает давление, под действием которого закрывается клапан 4 и открывается клапан 5. Жидкость через нагнетательный клапан поступает в напорный трубопровод и далее в напорную емкость. Таким образом, всасывание и нагнетание жидкости поршневым насосом простого действия происходит неравномерно: всасывание — при движении поршня слева направо, нагнетание — при обратном направлении движения поршня. В данном случае за два хода поршня жидкость один раз всасывается и один раз нагнетается. Поршень насоса приводится в движение крнвошипно-шатунным механизмом 6, преобразующим вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение поршня.

В плунжерном горизонтальном насосе простого действия роль поршня играет плунжер 1, двигающийся возвратно-поступательно в цилиндре 2; плунжер уплотняется при помощи сальника 3. Плунжерные насосы не требуют такой тщательной обработки внутренней поверхности цилиндра, как поршневые, а неплотности легко устраняются подтягиванием или заменой набивкн сальника без демонтажа насоса. В связи с тем, что для плунжерных насосов нет необходимости в тщательной пригонке поршня и цилиндра, их применяют для перекачивания загрязненных и вязких жидкостей, а также для создания более высоких давлений. В химической промышленности плунжерные насосы более распространены, чем поршневые.

Более равномерной подачей, чем насосы простого действия, обладают поршневые и плунжерные насосы двойного действия. Горизонтальный плунжерный насос двойного действия можно рассматривать как совокупность двух насосов простого действия. Он имеет четыре клапана — два всасывающих и два нагнетательных.

При ходе плунжера вправо жидкость всасывается в левую часть цилиндра через всасывающий клапан и одновременно через нагнетательный клапан поступает из правой части цилиндра в напорный трубопровод; при обратном ходе поршня всасывание происходит в правой части цилиндра через всасывающий клапан, а нагнетание — в левой части цилиндра. Таким образом, в насосах двойного действия всасывание и нагнетание происходят при каждом ходе поршня, вследствие чего производительность насосов этого типа больше и подача равномернее, чем у насосов простого действия.

Еще более равномерной является подача насоса тронного действия, или триплекс-насоса. Триплекс-насосы представляют собой строенные насосы простого действия, кривошипы которых расположены под углом 120° друг относительно друга. Общая подача триплекс-насоса складывается из подач насосов простого действия, при этом за один оборот коленчатого вала жидкость три раза всасывается и три раза нагнетается.

4. Различные типы насосов, применяемые на предприятиях, их назначение

4.1 Лопастные насосы

4.1.1 Центробежные насосы

Являются наиболее распространёнными и предназначаются для подачи холодной или горячей воды, вязких или агрессивных жидкостей (кислот и щелочей), сточных вод, смесей воды с грунтом, золой и шлаком, торфом, раздробленным каменным углём. Их действие основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса тем частицам жидкости, которые находятся между его лопастями. Под влиянием возникающей при этом центробежной силы Р частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус насоса и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу насоса. Для создания больших напоров применяют многоступенчатые насосы, в которых жидкость проходит последовательно несколько рабочих колёс, получая от каждого из них соответствующую энергию. Крупнейшие центробежные насосы отечественного производства могут обеспечить подачу воды до 65 000 м3/ч при напоре 18,5 м, потребляя мощность 7,5 Мвт, максимальный кпд равен 88-92%. В США для насосной станции Гранд-Кули создан вертикальный одноступенчатый центробежный насос с подачей 138 000 м3/ч и напором 95 м при мощности 48 Мвт.

«+» Преимущества центробежных насосов:

• высокая производительность и равномерная подача,
• компактность и быстроходность (возможность непосредственного присоединения кэлектродвигателю),
• простота устройства, что позволяет изготавливать их из химически стойких, трудно поддающихся механической обработке материалов,
• возможность перекачивания жидкостей, содержащих твёрдые взвешенные частицы, благодаря большим зазорам между лопатками и отсутствию клапанов,
• возможность установки на лёгких фундаментах.
• К.п.д.

наиболее крупных центробежных насосов до 0,95

Однако центробежные насосы небольшой и средней производительности имеют к.п.д. на 10-15% ниже. Это обусловлено наличием больших зазоров между полостями всасывания и нагнетания, через которые возможен переток жидкости, а также затратами энергии на неизбежное вихреобразование вблизи кромок лопаток вращающегося с большой скоростью рабочего колеса, которая преобразуется в тепло и рассеивается в окружающей среде. Такие потери резко возрастают для высоковязких жидкостей, перекачивание которых центробежными насосами, вследствие резкого снижения к.п.д., экономически невыгодно.

«-» К недостаткам центробежных насосов следует отнести:

• относительно низкие напоры
• уменьшение производительности при увеличении сопротивления сети
• резкое снижение к.п.д.

при уменьшении производительности.

Специальные типы центробежных насосов:

Бессальниковые насосы.

Для центробежных насосов большое значение имеет надежная конструкция сальников — уплотнений вала, обеспечивающих устранение утечек перекачиваемой жидкости. Неудовлетворительная работа сальников влечет за собой также повышенный износ вала, длительные и частые простои насоса, резкое увеличение эксплуатационных расходов.

Полное устранение утечки перекачиваемой жидкости, неизбежной при эксплуатации насоса с сальниковым уплотнением, достигается в бессальниковом насосе. В корпусе 1 помещается рабочее колесо 2. На нем укреплено добавочное колесо 3, снабженное радиальными лопатками, которое откачивает протекшую за колесо жидкость в полость нагнетания насоса, устраняя тем самым утечку перекачиваемой жидкости через зазоры между валом и корпусом при работе насоса. При остановке насоса утечка жидкости предотвращается специальным (стояночным) уплотнением, которое запирает зазор между корпусом и валом в момент выключения насоса. Герметичность этого уплотнения достигается с помощью двух конических поверхностей — удлиненной втулки рабочего колеса 2 и втулки 5. Плотное прилегание конических поверхностей этих втулок обеспечивается посредством пружины 4. В момент пуска насоса вал несколько перемещается влево, и уплотняющие поверхности отходят друг от друга, размыкая стояночное уплотнение.

Все детали насоса, соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью, изготовляются из антикоррозионных материалов.

Погружные насосы

4.1.2 Осевые насосы

Осевые насосы предназначаются главным образом для подачи больших объёмов жидкостей. Их работа обусловлена передачей той энергии, которую получает жидкость при силовом воздействии на неё лобовой поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса. Частицы подаваемой жидкости при этом имеют криволинейные траектории, но, пройдя через выправляющий аппарат, начинают перемещаться от входа в насос до выхода из него, в основном вдоль его оси (откуда и название).

Существуют две основных разновидности осевых насосов: жестколопастные с лопастями, закрепленными неподвижно на втулке рабочего колеса, называемые пропеллерными, и поворотно-лопастные, оборудованные механизмом для изменения угла наклона лопастей. Насосы обеих разновидностей строят обычно одноступенчатыми, реже двухступенчатыми.

Изменением наклона лопастей рабочего колеса достигается регулирование подачи с поддержанием кпд на высоком уровне в широких пределах.

1 — втулка, 2 — лопасти, 3 — направляющий аппарат

Рабочие колёса осевого насоса имеют очень высокий коэффициент быстроходности (от 500 до 1500 об/мин).

Крупнейший отечественный осевой поворотно-лопастной насос рассчитан на Q = (45 — 50)10 ³ м3/ч при H от 13 до 10 м, N = 2 Мвт и кпд 11 = 86%. Марка этого насоса: ОП2-185. где ОП — осевой поворотно-лопастной, 2 — тип рабочего колеса и 185 — диаметр рабочего колеса (по концам лопастей, в см).

Пропеллерные насосы применяют в области больших подач (до 1500 м3/мин) при небольших напорах (до 10-15 м), отличаются

• высоким гидравлическим к.п.д.
• компактностью
• быстроходностью.

Эти насосы пригодны для перемещения загрязнённых и кристаллизующихся жидкостей.

4.2 Насосы трения

4.2.1 Вихревые насосы.

Вихревые насосы обладают хорошей способностью самовсасывания, т. е. возможностью начинать действие без предварительного заполнения всасывающей трубы подаваемой средой, если она имеется в корпусе насоса

А — входное окно

В — уплотняющий участок

1-корпус

2-рабочее колесо

3-кольцевой канал

4-нагнетательный патрубок

Благодаря этому они применяются для подачи легкоиспаряющихся или насыщенных газами капельных жидкостей и в комбинации с центробежными насосами, также применяют для перемещения чистых маловязких жидкостей с небольшими подачами (до 40 м3/ч) и сравнительно высокими напорами (до 250 м), в несколько раз превосходящими напоры центробежных насосов.

Существуют две разновидности вихревых насосов: закрытого и открытого типа.

В этих насосах для передачи энергии от рабочего колеса к жидкости и создания напора используется энергия вихревого движения жидкости. Создаваемый напор частично обеспечивается центробежными силами, но большая его часть определяется энергией вихрей, образующихся в жидкости при вращении рабочего колеса. Жидкость поступает через окно А к основаниям лопастей, отбрасывается центробежной силой в кольцевой какал, в котором приобретает вихревое движение, и перемещается вдоль канала к выходному патрубку. На этом пути жидкость неоднократно попадает в пространство между лопастями, где ей дополнительно сообщается механическая энергия. В результате многократного контакта между перекачиваемой жидкостью и рабочим колесом достигаются более высокие напоры, чем у центробежных насосов.

Вихревые насосы по сравнению с такими же (по размерам и скорости вращения) центробежными насосами развивают в 3-7 раз больший напор, но работают с более низким (в 2-3 раза) кпд. В зарубежной литературе вихревые насосы называются фрикционными, регенеративными, турбулентными, самовсасывающими.

«+» К достоинствам вихревых насосов следует отнести:

• простоту конструкции,
• компактность,
• возможность получения более высоких напоров, чем в центробежных насосах.

«-» Недостатком вихревых насосов является:

• низкий к.п.д. (20-50%), что обусловлено значительными потерями при переносе энергии вихрями
• непригодность для перекачивания вязких жидкостей и жидкостей, содержащих твёрдые взвеси.

Отличительной особенностью вихревых насосов является также резкое возрастание напора и потребляемой мощности с уменьшением производительности.

Лабиринтные насосы отличаются простотой форм рабочих органов и отсутствием механического трения между винтом и втулкой, что позволяет изготавливать эти насосы из различных материалов (пластмасс, керамики, графита, резины и т п.) и применять их для перекачивания различных химически активных сред (например, плавиковой кислоты)

4.2.2 Струйные насосы

Струйные насосы имеют наиболее широкую область применения и наибольшее разнообразие конструкций. Одним из них является водоструйный насос, действие которого состоит в основном из трёх процессов — преобразования потенциальной энергии рабочей жидкости в кинетическую, обмена количеством движения между частицами рабочей жидкости и подаваемой среды, а также перехода кинетической энергии смеси рабочей и транспортируемой жидкостей в потенциальную.

I-рабочая жидкость

II- перекачиваемая жидкость, III — смесь,

1-сопло, 2-корпус, 3-диффузор

«+» К достоинствам струйных насосов следует отнести:

• простота устройства,
• надёжность и долговечность в эксплуатации
• могут быть изготовлены из химически стойких материалов

«-» К достоинствам струйных насосов следует отнести:

• кпд не превышает 30%.
• высокий шум при использовании пара в качестве рабочей жидкости

Струйные насосы используют в производствах, где наличие движущихся и трущихся частей недопустимо и лишь в тех случаях, когда допустимо смешение перекачиваемой жидкости с рабочей, используются для подачи воды в паровые котлы.

4.3 Объемные насосы

Область применения объемных насосов — сравнительно малые подачи при больших давлениях.

4.3.1 Поршневые насосы

Отличаются большим разнообразием конструкций и широтой применения. Действие поршневых насосов состоит из чередующихся процессов всасывания и нагнетания, которые осуществляются в цилиндре насоса при соответствующем направлении движения рабочего органа — поршня или плунжера. Эти процессы происходят в одном и том же объёме, но в различные моменты времени.

«+» К достоинствам поршневых насосов следует отнести:

• сравнительно высокий кпд (0,9)
• независимостью (в принципе) подачи от напора, что позволяет использовать их в качестве дозировочных.

Поршневые насосы могут создавать при нагнетании жидкости давления порядка 100 Мн/м2 (1000 кгс/см2) и более.

«-» К недостаткам поршневых насосов следует отнести:

• по сравнению с центробежными насосами имеют более сложную конструкцию
• отличаются тихоходностью
• большими габаритами
• массой на единицу совершаемой работы
• неравномерность подачи

Поршневые насосы целесообразно применять при сравнительно небольших подачах и высоких давлениях (в диапазоне 50-1000 атм. и выше), для перекачивания высоковязких, огне- и взрывоопасных жидкостей (паровые насосы), а также при дозировании жидких сред.

4.3.2 Специальные типы поршневых насосов

Диафрагмовые (мембранные) насосы относятся к поршневым насосом простого действия и применяются для перекачивания суспензий и химически агрессивных жидкостей. Цилиндр и плунжер насоса отделены от перекачиваемой жидкости эластичной перегородкой — диафрагмой (мембраной) из мягкой резины или специальной стали, вследствие чего плунжер не соприкасается с перекачиваемой жидкостью и не подвергается воздействию химически активных сред или эрозии. При движении плунжера вверх диафрагма под действием разности давлений по обе её стороны прогибается вправо, и жидкость всасывается в насос через шаровой клапан. При движении плунжера вниз диафрагма прогибается влево и жидкость через нагнетательный клапан вытесняется в напорный трубопровод. Все части насоса, соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью — корпус, клапанные коробки, шаровые клапаны, изготавливают из кислотостойких материалов или защищают кислотостойкими покрытиями.

4.3.3 Роторные насосы

Применяются главным образом для осуществления небольших подач жидкости. По особенностям конструкции рабочих органов роторные насосы можно подразделить на зубчатые — шестерённые, винтовые, шиберные, коловратные, аксиально- и радиально-поршневые, лабиринтные. Каждый из них имеет свои разновидности, но объединяющий их признак — общность принципа действия, в основном аналогичного действию поршневых насосов. Зубчатые насосы используют для подачи нефтепродуктов и др. жидкостей без абразивных примесей.

«+» Роторные насосы отличаются отсутствием всасывающего и нагнетательного клапанов, что является их большим преимуществом и упрощает конструкцию.

4.3.4 Винтовые насосы

Могут быть использованы для перекачивания высоковязких жидкостей, топлив, нефтепродуктов. Эти насосы применяют в области подач до 300 м3/ч и давлений до 175 атм. при скорости вращения до 3 000 об/мин.

Рабочим органом винтового насоса являются ведущий винт 1 и несколько ведомых винтов 2, заключенных в обойму 3, расположенную внутри корпуса 4. Соотношения размеров винтов выбраны таким, что ведомые винты получают вращение не от ведущего винта, а под действием давления перекачиваемой жидкости. Поэтому нет необходимости в установке зубчатой передачи между ведущим и ведомыми винтами.

При вращении винтов жидкость, заполняющая впадины в нарезках, перемещается за один оборот вдоль оси насоса на расстояние, равное шагу винта. Ведомые винты при этом играют роль герметизирующих обкладок, препятствующих перетеканию жидкости из камеры нагнетания в камеру всасывания. Из камеры нагнетания жидкость вытесняется в напорный трубопровод..

«+» Достоинства винтовых насосов:

• быстроходность,
• компактность,
• бесшумность.

Производительность винтовых насосов практически не изменяется при изменении давления. К.п.д. этих насосов достаточно высок и достигает 0,75-0,8.

Область применения одновинтовых (героторных) насосов ограничена производительностью 3,6-7 м3/ч и давлением 10-25 ат. Одновинтовые насосы используют для перекачивания загрязнённых и агрессивных жидкостей, растворов и пластмасс с высокой вязкостью.

4.3.5 Пластинчатые насосы

Пластинчатые насосы применяют для перемещения чистых, не содержащих твёрдых примесей жидкостей при умеренных производительностях и напорах.

Шиберные пластинчатые насосы бывают одинарными и сдвоенными. Они предназначены для нагнетания чистых не очень вязких минеральных масел до давления 6 Мн/м2 (60 кгс/см2) и более и применяются в системах гидропривода.

Объем каждой камеры увеличивается при движении пластины от всасывающего патрубка к вертикальной оси насоса, в результате чего в камере образуется разрежение и происходит всасывание жидкости через патрубок 5. При движении пластины от вертикальной оси в направлении вращения объем камеры уменьшается и жидкость вытесняется из насоса в напорный трубопровод 6.

1 — ротор

2 — корпус

3 — пластины

4 — рабочее пространство

5 — всасывающий патрубок

6 — нагнетательный патрубок.

4.3.6 Шестеренные насосы

Шестерённые насосы применяют для перекачивания вязких жидкостей, не содержащих твёрдых примесей, при небольших подачах (не выше 5-6 м3/ч) и высоких давлениях (100-150 ат).

В корпусе 1 насоса заключены две шестерни 2, одна из которых (ведущая) приводится во вращение от электродвигателя. Когда зубья шестерен выходят из зацепления, образуется разрежение, под действием которого происходит всасывание жидкости. Она поступает в корпус, захватывается зубьями шестерен и перемещается вдоль стенок корпуса в направлении вращения. В области, где зубья вновь входят в зацепление, жидкость вытесняется и поступает в напорный трубопровод.

Лабиринтные насосы, Герметические насосы, Заключение

Особенности конструкции и принцип действия различных насосов определяют диапазоны подачи и напора, в пределах которых целесообразно применять насосы того или иного типа. Наибольшее распространение в химической промышленности получили центробежные насосы из-за ряда преимуществ, которые были указаны выше. Поршневые насосы рекомендуется применять лишь при сравнительно небольших подачах и высоких давлениях, для перекачивания высоковязких, огне- и взрывоопасных жидкостей (паровые насосы), а также при дозировании жидких сред. В области больших подач (до 1500 м3/мин) при небольших напорах применяют пропеллерные насосы.

Центробежные и роторные насосы применяются в качестве генераторов гидравлической энергии в гидравлических передачах и системах гидропривода машин, в которых наряду с гидравлическими двигателями они являются основным элементом.

При выборе промышленного насоса следует учитывать разброс параметров насоса по подаче и напору, в том числе при различной обточке рабочего колеса, а также возможность нахождения требуемого режима работы в пределах рабочей области его характеристики.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/spetsialnyie-tipyi-porshnevyih-i-tsentrobejnyih-nasosov/

1.Башта Т.М, Руднев С.С, Некрасов Б.Б, Гидравлика, гидромашины и гидроприводы, 2 изд, 1982

2.Насосы. Каталог-справочник, 3 изд., М.- Л., 1960;

3.Ломакин А. А., Центробежные и осевые насосы, 2 изд., М.- Л., 1966;

Обнаружение неисправностей аксиально-поршневых насосов

Механические системы и обработка сигналов.

Исследовательская статья «Метод с использованием L-эксцесса и расширенной сегментации на основе кластеризации для обнаружения неисправностей в аксиально-поршневых насосах» была опубликована в журнале «Механические системы и обработка сигналов» Elsevier (том 147, 15 января 2021 г., 107130).

Абстракция

Аксиально-поршневой насос является ключевым компонентом гидравлических систем и широко используется в промышленности.Отказ этого компонента приведет к дорогостоящим простоям и серьезным авариям. Поэтому обнаружение неисправностей аксиально-поршневых насосов имеет первостепенное значение. Наличие периодических импульсов в сигналах вибрации свидетельствует о возникновении неисправностей в аксиально-поршневых насосах. Однако в рабочем состоянии сигналы вибрации неисправных аксиально-поршневых насосов часто загрязнены фоновым шумом и естественными периодическими импульсами, вызванными возвратно-поступательным движением поршней. Следовательно, выявление признаков неисправности из фонового шума и естественных периодических импульсов поршней является важной задачей при обнаружении неисправностей аксиально-поршневых насосов.Для решения этой проблемы предлагается новый гибридный метод L-эксцесса и расширенной сегментации на основе кластеризации. И L-эксцесс, и эксцесс могут легко распознать импульс, но L-эксцесс не так чувствителен к выбросам, как эксцесс. Традиционный метод шумоподавления на основе L-эксцесса может только подавить фоновый шум. Усовершенствованная сегментация на основе кластеризации — это инновационный метод сегментации на основе двухцикловой кластеризации, который может синхронно извлекать относительно слабые признаки неисправности из фонового шума и естественных периодических импульсов.Следовательно, он больше подходит для обнаружения неисправностей практических механических систем (например, поршневого насоса, поршневого двигателя и лопастного компрессора), которые имеют сильный фоновый шум и естественные периодические импульсы во время их работы. Чтобы проиллюстрировать возможность использования L-эксцесса и расширенного метода сегментации на основе кластеризации для обработки ошибочных сигналов аксиально-поршневых насосов, проведено моделирование эталонных данных и экспериментальные исследования. Результаты диагностики показывают, что предложенный метод позволяет оперативно распознавать неисправности аксиально-поршневых насосов.

Ознакомьтесь с полной статьей о ScienceDirect.

Повышение эффективности поршневых насосов забортной воды

Исследовательская статья «Подход к снижению пульсации давления и вибрации поршневого насоса для забортной воды посредством объединения группы аккумуляторов» была опубликована в журнале Elsevier Ocean Engineering (том 173, 1 февраля 2019 г., страницы 319-330).

Абстракция

Поршневой насос для забортной воды

— ключевой элемент питания подводного оборудования. Пульсация и вибрация низкого давления стали ключевыми требованиями к высококачественному поршневому насосу для морской воды в интересах повышения стабильности, надежности и незаметности подводного оборудования. В данной статье был изучен поршневой насос для забортной воды с коленчатым валом нового типа. Была проанализирована кинематика поршней и создана имитационная модель. Результаты моделирования показали, что частота пульсаций давления достигает 17%.К счастью, после интеграции аккумуляторов и оптимизации давления предварительной зарядки, частота пульсаций давления может быть снижена ниже 5% в рабочем диапазоне. Насос показал лучшую производительность, когда гидроаккумуляторы были предварительно заряжены с оптимизированным несколькими давлениями, чем с одним давлением. Кроме того, был проведен экспериментальный анализ путем измерения пульсации давления и виброускорения в различных условиях. Результаты экспериментов по пульсации давления хорошо согласуются с результатами моделирования.Кроме того, виброускорение поршневого насоса забортной воды было заметно снижено в широком рабочем диапазоне, когда гидроаккумуляторы были предварительно заряжены с оптимизированной комбинацией нескольких параметров. В заключение, интеграция аккумуляторов в насос и оптимизация параметров предварительной зарядки может снизить пульсацию давления и виброускорение в рабочем диапазоне.

Ознакомьтесь с полной статьей о ScienceDirect.

Свойства самодельного поршневого насоса для быстрой подачи внутривенных жидкостей

DOI: 10.1111 / anae.12463.

Epub 2014 3 января.

Принадлежности

Расширять

Бесплатная статья

Элемент в буфере обмена

C M Smart et al.

Анестезия.2014 Февраль.

Бесплатная статья

Показать детали

Показать варианты

Показать варианты

Формат

АннотацияPubMedPMID

DOI: 10.1111 / anae.12463.

Epub 2014 3 января.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки
Опции CiteDisplay

Показать варианты

Формат
АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Чтобы максимизировать эффект от небольшой нагрузки жидкостью, иногда желательно вводить болюс вручную с помощью нескольких нажатий на шприц большой емкости.Обычно это достигается размещением шприца на боковом отверстии трехходового крана. Мы изменили эту технику, разместив два односторонних клапана на одной линии с трехходовым краном, эффективно создав поршневой насос, скорость инфузии которого мы сравнили со скоростью, достигаемой с помощью надувного инфузора под давлением в моделируемой реанимации. Поток жидкости был быстрее при использовании поршневого насоса, чем при использовании инфузора под давлением (среднее время (стандартное отклонение) для введения 2000 мл 0,9% физиологического раствора через канюлю 16-G 352 (10) с против 495 (19) с, соответственно, p <0 .0001). Поршневой насос обладает потенциалом как для жесткого контроля подачи жидкости, так и для реанимации большого объема. Легкость помпы и отсутствие зависимости от силы тяжести также могут сделать ее пригодной для использования в догоспитальных условиях.

© 2014 Ассоциация анестезиологов Великобритании и Ирландии.

Комментарий в

• Действительно ли поток в инфузии с поршневым насосом ламинарный?

  Макферсон Д.Макферсон Д.
  Анестезия. 2014 Апрель; 69 (4): 387-8. DOI: 10.1111 / anae.12653.
  Анестезия. 2014 г.

  PMID: 24641646

  Рефератов нет.

• Новое изобретение поршневого насоса.

  Мэддок А., Ли Л.
  Мэддок А. и др.
  Анестезия. 2014 Апрель; 69 (4): 387. DOI: 10.1111 / anae.12646.
  Анестезия. 2014 г.

  PMID: 24641647

  Рефератов нет.

• Ответ.

  Смарт С.
  Смарт С.
  Анестезия. 2014 Апрель; 69 (4): 388-9. DOI: 10.1111 / anae.12647.
  Анестезия. 2014 г.

  PMID: 24641648

  Рефератов нет.

Похожие статьи

• Ограничивают ли антирефлюксные клапаны SmartSite расход 0.9% физиологический раствор через внутривенные канюли?

  Лю Д., Кейджерс Г.
  Лю Д. и др.
  Eur J Emerg Med. 2013 Апрель; 20 (2): 123-5. DOI: 10.1097 / MEJ.0b013e32835730fc.
  Eur J Emerg Med. 2013.

  PMID: 22828650

• Влияние размера шприца на производительность инфузионных насосов при низких скоростях потока.

  Шмидт Н., Саез К., Сери I, Матурана А.
  Schmidt N, et al.Pediatr Crit Care Med. 2010 Март; 11 (2): 282-6. DOI: 10.1097 / PCC.0b013e3181c31848.
  Pediatr Crit Care Med. 2010 г.

  PMID: 19935442

• Задержки запуска инфузионных шприцевых насосов.

  Нефф Т., Фишер Дж., Фер С., Баензигер О., Вайс М.
  Нефф Т. и др.
  Педиатр Анаест. 2001; 11 (5): 561-5. DOI: 10.1046 / j.1460-9592.2001.00730.x.
  Педиатр Анаест. 2001 г.

  PMID: 11696120

• Обзор литературы о вариабельности скорости кровотока при внутривенной терапии новорожденных.

  van der Eijk AC, van Rens RM, Dankelman J, Smit BJ.
  van der Eijk AC, et al.
  Педиатр Анаест. 2013 Янв; 23 (1): 9-21. DOI: 10.1111 / pan.12039. Epub 2012 12 октября.
  Педиатр Анаест. 2013.

  PMID: 23057436

  Рассмотрение.

• Критерии выбора линии для внутривенных инфузий, предназначенной для введения нескольких лекарственных препаратов в отделениях анестезии и интенсивной терапии.

  Maiguy-Foinard A, Genay S, Lannoy D, Barthélémy C, Lebuffe G, Debaene B, Odou P, Décaudin B.Maiguy-Foinard A, et al.
  Anaesth Crit Care Pain Med. 2017 Февраль; 36 (1): 53-63. DOI: 10.1016 / j.accpm.2016.02.007. Epub 2016 23 июня.
  Anaesth Crit Care Pain Med. 2017 г.

  PMID: 27338523

  Рассмотрение.

Процитировано

2
статей

• Сравнение эффективности метода поршневой помпы и метода инфузии под давлением для быстрой инфузии кристаллоидов: лабораторное исследование.

  Хашимото В., Такенака И., Ясунами К., Минами Т., Сано Х.
  Хашимото В. и др.
  Индийский J Anaesth. 2020 декабрь; 64 (12): 1059-1063. DOI: 10.4103 / ija.IJA_864_20. Epub 2020 12 декабря.
  Индийский J Anaesth. 2020.

  PMID: 33542570
  Бесплатная статья PMC.

• Давление на линии в подогревателе жидкости HOTLINE® при различных условиях потока.

  Хигаши М., Ямаура К., Мацубара Ю., Фукудомэ Т., Хока С.Хигаши М. и др.
  J Clin Monit Comput. 2015 Апрель; 29 (2): 301-5. DOI: 10.1007 / s10877-014-9605-3. Epub 2014 3 августа.
  J Clin Monit Comput. 2015 г.

  PMID: 25087123

Условия MeSH

• Флюидотерапия / инструменты *
• Инфузии, Внутривенные / инструментальные
• Хлорид натрия / способ применения и дозировка

LinkOut — дополнительные ресурсы

• Полнотекстовые источники

• Прочие источники литературы

• Разное

Полнотекстовые ссылки
[Икс]

Wiley

[Икс]

цитировать

Копировать

Формат:

AMA

APA

ГНД

NLM

Аксиально-поршневой насос

| Научный.Нетто

Потеря мощности втулки в аксиально-поршневом насосе

Авторы: Цзэ Бо Ван, Джи Хай Цзян, И Сун

Реферат: Пара между башмаком и наклонной шайбой является важной парой трения в аксиально-поршневом насосе. Из-за высокой относительной скорости, переменной нагрузки, многочисленных проскальзываний и высокого контактного давления между поверхностями трения постоянно происходит износ и усталостный отказ, что является одним из ключевых факторов, влияющих на надежность поршневого насоса.Принципиально важно исследовать механизм потери мощности тапочек и найти подходящий метод улучшения смазки тапочек. Здесь установлена ​​модель потерь мощности на трение между проскальзыванием и наклонной шайбой, а также решены и сравнительно проанализированы потери мощности на трение между проскальзыванием и наклонной шайбой. Наконец, правильность теоретического анализа и результатов моделирования подтверждается экспериментами.

3

Исследование цифрового управления поршневыми насосами на основе комбинированного управления с использованием управления с прямой связью и обратной связью

Авторы: Цин Лян Цзэн, Бинь Бинь Лю, Синь Чао Ван, Цян Гу

Резюме: Принимая поршневой насос с наклонной шайбой в качестве исследовательской установки, в статье сначала описывается состав цифровой системы управления регулируемым насосом; Затем устанавливается математическая модель переменного механизма, по которой разрабатываются замкнутая система регулирования расхода и система регулирования мощности.Также в статье показан запас устойчивости системы управления и проанализированы некоторые показатели реакции на пошаговую команду при моделировании в Matlab. Нацеленность на недостаток системы управления с обратной связью, статья дает представление об оптимизации конструкции сложной системы управления мощностью, основанной на управлении как с прямой связью, так и с обратной связью. По сравнению с обычным методом управления мощностью с обратной связью, составной метод дает сокращение времени настройки на 47,2% и уменьшение перерегулирования на 38,2%, что указывает на то, что процесс настройки, очевидно, сокращается, а эффект возмущения эффективно ослабляется.

843

Анализ величины боковой утечки из-за трения между поршнем и блоком цилиндров в аксиально-поршневом насосе

Аннотация: Сферические распределительные пары плунжера и трения цилиндра имеют важное влияние на производительность аксиально-поршневого насоса со сферической распределительной пластиной. На основе анализа изменения вязкости жидкости в зависимости от давления и температуры, с учетом трения, перепада давления потока и сдвигового потока, устанавливается математическая модель пары трения утечки.Анализ моделирования с использованием программного обеспечения MATLAB, скорость потока утечки не пропорциональна давлению, но с увеличением давления поток утечки был увеличен, а с увеличением коэффициента вязкости давления и температурного коэффициента вязкости коэффициент поправки скорости потока утечки, очевидно, увеличивается , поэтому при выборе отверстия гидравлического масляного цилиндра следует выбрать относительно скользящую среднюю скорость утечки, которая не повлияла на паз поршневого кольца.

341

Исследование динамических характеристик давления в поршневой камере и его оптимизация.

Авторы: Бинь Цюй Ян, Шу Мэй Чен, Чуан Мин Чен

Аннотация: С целью разработки нового типа высокопроизводительного аксиально-поршневого насоса было проанализировано влияние характеристик динамического отклика давления в поршневой камере на устойчивость блока цилиндров.В этой статье был предложен новый тип клапанной пластины, в которой две фиксированные дроссельные канавки сочетаются с треугольной канавкой (так называемое трехуровневое усиление), чтобы уменьшить чрезмерное давление, регулировать динамический отклик давления в поршневой камере и повысить стабильность цилиндра. блокировать. Результаты моделирования показывают, что не только уменьшается кавитация, но и сохраняется стабильность динамического отклика давления в поршневой камере при различном угле наклонной шайбы, что делает его применимым к поршневому насосу с регулируемой регулировкой.Результаты также показывают, что пульсация потока насоса переменной производительности значительно снижается в различных рабочих условиях.

277

Влияние кавитации на пульсацию потока гидравлического поршневого насоса

Аннотация: Пульсация потока является одним из основных факторов, влияющих на производительность гидравлического поршневого насоса, а кавитация также имеет большое значение для пульсации потока.В этой статье технология CFD используется для визуального моделирования процесса перфорации, который вызывает пульсацию потока в аксиально-поршневом насосе с гидравлическим приводом. В результате скорости пульсаций потока и другие параметры жидкостного поля, соответствующие разной скорости вращения и разной нагрузке, получаются соответственно, когда кавитация рассматривается, а не нет, что может служить теоретическими справочными материалами для разработки водяного гидравлического насоса.

230

Исследование влияния деформации гильзы аксиально-поршневого насоса под высоким давлением на структуру масляной пленки.

Авторы: Хуай Чао Ву, Юн Лю Ю

Аннотация: Напряжение и деформация втулки аксиально-поршневого насоса высокого давления 35 МПа проанализированы методом конечных элементов и выявлены следующие факты: несмотря на то, что тапочка может удовлетворять требованиям использования в аспекте напряжения, тогда как в аспекте деформации деформация нижней части тапочки увеличивается с увеличением давления, и деформация тапочки достигла порядка толщины масляной пленки при рабочем давлении 35 МПа.Следовательно, при проектировании скользящей пары аксиально-поршневого насоса высокого давления на 35 МПа и изучении ее характеристик масляной пленки необходимо всесторонне учитывать влияние деформации скользящей части на структуру масляной пленки. Результаты этого исследования могут дать некоторые рекомендации по разработке аксиально-поршневого насоса высокого давления на 35 МПа.

734

Метод расчета утечки между башмаком и наклонной шайбой в аксиально-поршневом насосе со сферической наклонной шайбой и коническим цилиндром

Авторы: Юн Цинь Чен, Ян Шун Ван

Аннотация: В данной статье в качестве объекта исследования рассматривается поршень, имеющий сферическую осевую наклонную шайбу конического ротора, целью которого является развитие исследований по расчету проскальзывающего башмака и наклонной шайбы круговой утечки смазки.Во-первых, анализ конструкции поршневого насоса, который характеризуется смазкой статическим давлением скользящего башмака, на основе континуума жидкости, составляющей силы скользящего башмака, а также силы давления приводит к уравнениям, в которых толщина жидкости кольцевого отверстия и утечка равны учтены в расчетах. Путем подробных дедуктивных расчетов дается конкретная формула алгоритма. Возьмем определенный поршневой насос Aero в качестве примера для развития объема круговой утечки скользящего башмака, который изменяется при моделировании структурных параметров.Анализ с иллюстрацией кривой моделирования доказывает, что алгоритм доступен для насоса, и он ценен и целесообразен для конструкции скольжения, а также для конструкции.

2736

Исследование динамического моделирования аксиально-поршневого насоса

Авторы: Сю Е Вэй, Хай Янь Ван

Аннотация: В работе проведен кинематический анализ на основе параметров конструкции аксиально-поршневого насоса типа SCY14-1B и получены законы движения поршней относительно блока цилиндров и наклонной шайбы.Было выполнено моделирование закона движения в Matlab, и сравнение между теоретическим анализом и результатами моделирования очень хорошее. Получаем следующие выводы: Смещение, скорость и ускорение движения поршня относительно наклонной шайбы просто гармоничны. Траектория движения поршня относительно наклонной шайбы имеет форму эллипса. Угол наклонной шайбы оказывает значительное влияние на движение поршня, что неизбежно влияет на мгновенный расход насоса и коэффициент пульсации потока.

1323

Управление положением в нечетком скользящем режиме со знаком расстояния для энергосберегающей электрогидравлической системы управления

Авторы: Мао Сюн Чанг, Чунг Чи Ченг, Лян Ван Ли, Маох Чин Цзян, Джих Хун Линь

Аннотация: Электрогидравлические сервосистемы с управлением насосом, обладающие высокой энергоэффективностью, могут служить энергосберегающими системами.Эта статья направлена ​​на исследование характеристик сервопривода электрогидравлических систем с насосом, приводимых в действие серводвигателем переменного тока с переменной скоростью вращения. В этом исследовании используется аксиально-поршневой насос постоянного рабочего объема. Таким образом, новая система управления гидравлическим насосом с сервоприводом двигателя переменного тока и аксиально-поршневым насосом постоянного рабочего объема исследуется для управления положением гидравлических сервомашин. Для этого в данной статье также разрабатывается стратегия управления — управление режимом нечеткого скольжения на расстоянии знаков, которое может упростить базу нечетких правил с помощью скользящей поверхности.Разработанные высокочувствительные системы управления насосом с переменной скоростью вращения, контролируемые SD-FSMC, реализованы и проверены экспериментально для управления позиционированием при различных условиях хода и нагрузки.

2315

Расчет ограничений метода расчета монтажных отверстий башмака тапочек для аксиально-поршневого насоса сферического типа с наклонной шайбой

Авторы: Сан Май Су, Чао Ван, Юн Цинь Чен

Аннотация: В качестве объекта исследования возьмем аксиально-поршневой насос с коническим цилиндром и сферической качающейся шайбой, проанализированы ограничения методики расчета монтажного отверстия башмака, расположенного в монтажной пластине.Прежде всего, выводятся характеристики движения и след башмака тапочек, затем, на основании приведенных выше результатов, анализируются текущие методы расчета размера монтажного отверстия башмака сиппера в инженерии и его ограничения, делается вывод, что: текущие методы проектирования являются параметром Метод усреднения, а также является приближенным методом, в теории не является точным, а в инженерной неразумным. Для того, чтобы точно сконструировать отверстие для крепления тапочек, в этой статье рекомендуется, что наиболее разумным методом является использование диапазона движения тапочек для определения его формы и размера.

979

Исследование всесторонней оценки характеристик аксиально-поршневого насоса на основе AHP

Аксиально-поршневой насос является важным промышленным силовым элементом, и его характеристики напрямую влияют на работу системы. Однако из-за его сложной конструкции и суровых условий эксплуатации фактические рабочие характеристики аксиально-поршневого насоса трудно точно оценить, что затрудняет обеспечение нормальной работы гидравлической системы.Чтобы улучшить метод оценки аксиально-поршневого насоса, была предложена комплексная система оценки производительности, основанная на процессе аналитической иерархии (AHP), которая могла бы оценить производительность аксиально-поршневого насоса на основе теоретического анализа, испытаний, взаимодействия с оператором и заявление. Рассматривая в качестве примера модель чувствительного к нагрузке аксиально-поршневого насоса с хорошей работоспособностью, разработка модели и моделирование насоса были выполнены на основе AMESim, и насос был испытан на разработанном испытательном стенде для аксиально-поршневого насоса.Весовые коэффициенты в системе оценки были определены на основе результатов моделирования, анализа и расчетов. Приведенные выше результаты были использованы для всестороннего анализа испытанного насоса и разработки программного обеспечения для комплексной оценки производительности. Результат оценки был почти идентичен фактическому использованию, что подтвердило осуществимость разработанной системы оценки.

1. Введение

Аксиально-поршневые насосы широко используются в промышленном производстве в качестве важных силовых элементов, и производительность насоса напрямую влияет на рабочее состояние гидравлической системы.Поэтому важно точно оценить рабочие характеристики аксиально-поршневого насоса. Принимая во внимание сложность конструкции аксиально-поршневого насоса и типы неисправностей, которые могут возникнуть в нем, как своего рода метод многокритериального анализа, AHP может удовлетворять требованиям оценки производительности и прогнозирования отказов насоса. Ян и др. предложил метод многопараметрической оценки для масляного насосного агрегата, в котором использовался анализ видов отказов и последствий для выбора оценочных индексов, AHP для расчета весов индексов и нечеткая комплексная оценка для оценки состояния насосного агрегата [1].Lin et al. предложил метод прогнозирования отказов для насоса в самолетах на основе нечеткой комплексной оценки и AHP [2]. Помимо AHP, некоторые исследователи предложили методы оценки эффективности с использованием других подходов. Bei et al. представили метод оценки производительности и диагностики неисправностей гидравлических насосов, основанный на вейвлет-пакетном преобразовании и самоорганизующейся нейронной сети отображения [3]. Selvakumar J. et al. определили ключевые части центробежного насоса и проанализировали надежность с помощью математического моделирования и анализа МКЭ [4].Xiaochuang Tao et al. представил метод оценки производительности и диагностики неисправностей вращающегося оборудования на основе дискриминантного анализа Фишера и расстояния Махаланобиса [5]. Используя предлагаемые методы оценки, Ding et al. собирают и обрабатывают вибросигнал гидронасосов для контроля их рабочего состояния в режиме реального времени и диагностики неисправностей насосов [6, 7]. Большинство этих исследований были направлены на диагностику рабочего состояния и неисправностей гидравлических насосов, но лишь в нескольких из них предлагались комплексные и систематические схемы оценки рабочих характеристик гидравлических насосов или даже специальные методы оценки аксиально-поршневых насосов.

Схема систематической оценки должна основываться на теоретическом анализе. В настоящее время соответствующие исследования обычно сосредоточены на построении математических моделей и моделировании влияния конструкции на аксиально-поршневые насосы с использованием программного обеспечения для моделирования. Cui et al. смоделировал насос с регулируемой нагрузкой и предложил схему оптимизации конструкции для уменьшения времени отклика и повышения его динамических характеристик [8]. Алессандро Роккателло и др. провели совместное моделирование аксиально-поршневого насоса с регулируемым рабочим объемом с использованием AMESim и ADAMS и сравнили результаты моделирования и экспериментов [9].Zhang et al. использовал технологию виртуального прототипа для разработки трехмерной виртуальной модели аксиально-поршневого насоса и проанализировал пульсацию потока, пульсацию давления, принцип движения и напряжение среднего вала и поршня [10]. Xu et al. исследовали аксиально-поршневые насосы с использованием радиального микродвижения и распределения давления в сочетании с моделью численного моделирования и пульсации потока в установившемся и переходном состояниях; они также предложили новый метод распределения давления для уменьшения пульсации расхода и крутящего момента и повышения объемной эффективности [11–14].Однако ни одно из существующих исследований не оценивало структуру аксиально-поршневого насоса со сравнительным моделированием влияния различных параметров конструкции на производительность насоса.

Из-за влияния точности обработки и погрешности производственных процессов фактическая производительность поршневого насоса значительно отличается от результатов теоретического моделирования, что требует разработки соответствующего испытательного стенда и схемы испытаний. Guo et al. спроектировал и построил стенд для испытания надежности гидравлического насоса, который мог спрогнозировать срок службы насоса и оптимизировал период отбора проб для испытания надежности [15].Wang et al. предложили новый метод испытаний рабочей характеристики гидравлических насосов, который может прогнозировать рабочие параметры испытываемого насоса с использованием разработанной математической модели и получать рабочие характеристики с небольшим количеством тестовых данных [16]. Некоторые исследователи разработали соответствующее испытательное оборудование на основе моделирования для изучения характеристик поршневых насосов и влияния частичной конструкции на общую производительность насоса [17, 18]. Таким образом, можно сделать вывод, что только несколько исследований сообщили о схеме испытаний для работы аксиально-поршневых насосов и конструкции соответствующего испытательного стенда.В процессе эксплуатации на производительность аксиально-поршневого насоса в значительной степени влияют условия работы и человеческий фактор, что делает необходимым изучение схемы проверки работоспособности аксиально-поршневых насосов.

Чтобы преодолеть существующий пробел в знаниях, на основе AHP была создана модель оценки всесторонних характеристик аксиально-поршневого насоса с учетом конструкции, испытаний производительности и практической эксплуатации насоса. В разделе 2 описана система оценки производительности аксиально-поршневого насоса.В остальной части статьи был описан анализ частей системы с учетом определенного типа аксиально-поршневого насоса. Влияние различных конструкций на производительность насоса было сравнено с помощью моделирования и описано в разделе 3. В разделе 4 подробно описывается использование испытательного стенда для выбранного насоса. В Разделе 5 на основе анализа и данных испытаний, представленных в Разделах 3 и 4, была описана оценка производительности выбранного насоса с использованием системы оценки путем расчетов и анализа.Выводы приведены в Разделе 6.

2. Модель оценки комплексной деятельности

AHP — это метод анализа решений, принимающий множество целей, который сочетает в себе качественный и количественный анализ. Принцип AHP состоит в том, чтобы разделить все факторы влияния сложной проблемы на взаимосвязанные и упорядоченные уровни в соответствии с релевантностью, сравнить и оценить степени важности факторов на одном и том же уровне, вычислить веса факторов с помощью матрицы и, наконец, получить модель комплексного анализа.

В этом исследовании всесторонняя производительность аксиально-поршневого насоса рассматривалась как целевой уровень. На основе исследований и анализов, касающихся проектирования конструкции, производства, испытаний и эксплуатации выбранной модели чувствительного к нагрузке аксиально-поршневого насоса, которая имеет хорошую работоспособность, параметры конструкции, результаты заводских испытаний, техническую поддержку условия труда и технический уровень операторов считались первоклассными оценочными индексами, и каждый индекс содержал несколько второстепенных индексов.

Параметры конструкции напрямую влияют на производительность аксиально-поршневого насоса. Эти влияния были получены путем моделирования с помощью программного обеспечения для гидравлического моделирования AMESim. Коэффициент расхода насоса в установившемся режиме работы при различных условиях моделирования был рассчитан с использованием формулы пульсации потока (1) [19]. Где — пульсация потока, а и обозначают максимальный и минимальный расход в установившемся режиме, соответственно. Критерий структурной оценки был определен путем анализа теоретических рабочих характеристик.Из-за ошибок в реальном производственном процессе был спроектирован и построен гидравлический испытательный стенд, и были проведены заводские испытания рассматриваемого насоса для определения его фактических характеристик. Фактическая рабочая среда также была исследована и проанализирована для оценки влияния условий труда и человеческого фактора на производительность насоса в реальной эксплуатации.

На основе иерархической модели оценки, показанной на Рисунке 1, степени важности факторов на одном и том же уровне были измерены с использованием относительной шкалы, представленной в Таблице 1 [20], для построения оценочных матриц для каждого уровня.

Чтобы гарантировать, что результаты AHP являются разумными, согласованность полученной матрицы суждения должна быть проверена путем вычисления коэффициента согласованности CR, где индекс согласованности, в котором является наибольшим собственным значением и является матрицей размер; средний индекс случайной согласованности RI был получен путем относительного поиска в таблице [20].Согласованность матрицы приемлема, если CR не превышает 0,1; в противном случае матрицу суждения следует пересмотреть и улучшить.

Если матрица прошла проверку согласованности, выполнялась обработка нормализации собственного вектора, соответствующего наибольшему собственному значению, для получения весов факторов. Все факторы тестируемого насоса были назначены, взвешены и рассчитаны для получения полной оценки производительности тестируемого насоса с использованием приведенной ниже формулы. где S — общий балл комплексной оценки производительности аксиально-поршневого насоса, обозначает балл единственного индекса второй степени, является весом индекса второй степени и является весом индекса первой степени.

После подсчета оценочного балла тестируемая помпа была оценена в соответствии со следующими баллами: оценка A (оценка выше 100), оценка B (оценка в пределах 70-85), оценка C (оценка в пределах 60-75), и Оценка D (оценка ниже 60).

3. Теоретический и имитационный анализ на основе AMESim

Моделирование аксиально-поршневого насоса было выполнено с использованием AMESim, результаты моделирования были сравнены и проанализированы для определения влияния структурных параметров на производительность насоса.По результатам анализа определены методы и стандарты оценки факторов «структурного параметра» первоклассного индекса.

3.1. Имитационная модель аксиально-поршневого насоса

Чувствительный к нагрузке аксиально-поршневой насос работает следующим образом: поршни совершают возвратно-поступательное движение в цилиндре, и угол наклонной шайбы изменяется с различными нагрузками, чтобы изменить объем поршневого цилиндра; таким образом, выходной поток может изменяться в зависимости от нагрузки. Принцип работы насоса, чувствительного к нагрузке, показан на Рисунке 2 [21].

В соответствии с механизмом насоса, чувствительного к нагрузке, с помощью AMESim была построена имитационная модель, включающая семь поршней, и она показана на рисунке 3. Основные компоненты и конструкции отмечены в правом нижнем углу. Модели (a) — (c) были выбраны из библиотеки аксиально-поршневых насосов, а модели (d) — (e) были разработаны с использованием в основном компонентов из библиотеки HCD.

Рабочие параметры были установлены в соответствии с испытанным насосом, чтобы моделировать влияние важных конструктивных параметров на производительность насоса.Для модели насоса номинальная скорость составляла 1800 об / мин, номинальное давление — 25 МПа, а номинальный рабочий объем — 180 мл / об. Поскольку количество компонентов, используемых в имитационной модели, было большим, а некоторые параметры использовались в расчетах, для некоторых компонентов использовались несколько глобальных параметров. Основные глобальные параметры модели перечислены в таблице 2.

3.2. Влияние конструктивных параметров на рабочие характеристики

Основные конструктивные параметры, обсуждаемые в этой статье, включают количество поршней, выходной объем насоса, жесткость пружины фиксирующего цилиндра и радиальный зазор утечки между поршнем и отверстием в цилиндре.По умолчанию количество поршней составляло 7, выпускной объем составлял 15, жесткость пружины составляла 10 Н / мм, а зазор утечки составлял 0,03 мм. При сравнительном моделировании изменялась только изучаемая структура или параметр, в то время как другие оставались неизменными.

3.2.1. Влияние количества поршней

Было построено шесть типов моделей поршневых насосов с 6-11 поршнями соответственно. Чтобы исключить влияние второстепенных факторов на расход, основные конструктивные параметры, помимо количества поршней, оставались неизменными, а номинальный расход каждого насоса был установлен на уровне 324 л / мин.Модели были смоделированы, и выходные потоки показаны на рисунке 4. Скорости пульсации моделей были рассчитаны по формуле (1) с данными по установившемуся выходному потоку и показаны на рисунке 5. Было рассчитано превышение каждого выходного потока. как показано на рисунке 6. В формуле — это превышение расхода, — это экстремальный расход на начальной стадии, и — это средний расход. Результаты моделирования показывают, что частота пульсаций потока имела тенденцию к уменьшению с увеличением количества поршней, что означало, что большое количество поршней способствовало стабильности потока; когда количество поршней было большим, наклон кривой пульсации уменьшался, указывая на то, что количество поршней меньше влияло на пульсацию потока.Сравнивая результаты моделирования для каждой группы, поршневые насосы достигли установившегося состояния примерно через 0,04 с, и изменение количества поршней мало повлияло на время, необходимое для стабилизации. Как видно из рисунка 6, увеличение количества поршней приводило к примерно линейному росту перерегулирования, что увеличивало гидравлический удар насоса и сокращало срок службы.

3.2.2. Влияние выходного объема

При установке других параметров на значения по умолчанию, модели с выходным объемом 5, 10, 15 и 20 были смоделированы, а кривая выходного потока насосов показана на рисунке 7.Скорости пульсаций потока, рассчитанные по формуле (1), составили 0,01296, 0,073, 0,0502 и 0,0382 при объемах на выходе 5, 10, 15 и 20 соответственно. Результаты моделирования показали, что увеличение выходного объема поршневого насоса может эффективно уменьшить пульсацию потока. Когда объем на выходе увеличился с 5 до 20, время установления увеличилось примерно с 0,2 до 0,5 с.

3.2.3. Влияние жесткости пружины

Жесткость пружины установочного цилиндра была установлена ​​как 10 Н / мм, 25 Н / мм, 35 ​​Н / мм и 40 Н / мм, и были смоделированы соответствующие модели.Кривые выходного потока моделей с разной жесткостью пружины и соответствующей скоростью пульсации потока показаны на рисунках 8 и 9 соответственно. Из рисунков видно, что при жесткости пружины менее 25 Н / мм изменение жесткости пружины незначительно влияло на среднее значение расхода, но с уменьшением жесткости пружины, времени отклика, перерегулирования и частота пульсации снизилась. Однако с увеличением жесткости пружины выходной поток насоса заметно уменьшился по сравнению с номинальным потоком, а частота пульсации потока и время установления увеличились; поэтому жесткость пружины не должна быть слишком большой.

3.2.4. Влияние утечки зазора

При небольшом радиальном зазоре утечки между поршнем и отверстием в цилиндре разница между сравниваемыми моделями не была очевидна. Поэтому зазор утечки был установлен равным 0,1 мм, 0,12 мм, 0,14 мм и 0,16 мм, а кривые расхода, полученные расчетным путем, соответствующие различным зазорам утечки и скоростям пульсаций потока, показаны на рисунках 10 и 11. Цифры показывают что с увеличением утечки в зазоре выброс потока уменьшился, и скорость потока тоже немного уменьшилась.Чрезмерный зазор привел к уменьшению расхода и увеличению частоты пульсаций потока, что серьезно сказалось на рабочих характеристиках поршневого насоса.

4. Эксплуатационные испытания поршневого насоса

4.1. Проектирование и разработка гидравлической системы испытательного стенда

На основании исследования производительности аксиально-поршневого насоса, гидравлический испытательный стенд требовался для завершения испытаний, испытания без нагрузки, испытания эффективности, испытания при полной нагрузке, перегрузки. испытание и испытание на удар, а также сбор соответствующих данных.В соответствии с китайским национальным стандартом испытаний JB / T 7043-2006, гидравлическая система испытательного стенда была спроектирована, как показано на рисунке 12:

Аксиально-поршневой насос, испытанный 1; 2,20-моторный; 3-гидромотор; 4,12,13,19,26-запорный вентиль; 5,33-датчик давления; 6,17,34-датчик температуры; 7,8,22-предохранительный клапан; 9,28- обратный клапан; 10,16-расходомер; 11-охладитель 14-шаровой кран электр .; 15,23,24-флиттер; 18-маслобак; 21-насос; 25-рециркуляционный бак для слитого масла; 27-датчик вакуума; 29-электромагнитный гидрораспределитель; 30-электромагнитный пропорциональный клапан давления; 31-датчик крутящего момента и скорости; 32-датчик уровня жидкости; Счетчик 35 частиц.

Гидравлическое масло всасывалось в проверяемый насос 1 через запорный клапан 19. Выходящее масло высокого давления было разделено на две части после обратного клапана 28: одна часть прошла через клапан картриджа, а другая приводила в движение гидравлический двигатель 3 через запорный клапан. 4; следовательно, энергия высокого давления от насоса может быть повторно использована в качестве входной мощности двигателя 2 для уменьшения потерь энергии в системе. Компоненты 5, 6 и 10 использовались для определения давления, расхода и температуры на выходе из насоса в режиме реального времени.Компоненты 7, 8, 29 и 30 составляли загрузочную единицу. Главный предохранительный клапан 7 был настроен на максимальное давление в системе, ручная нагрузка могла быть применена за счет комбинированного использования клапанов 7 и 8, испытание на удар можно было завершить, используя левое и среднее положения рабочего цикла распределителя 27 и пропорциональную нагрузку. может выполняться с использованием правильного положения клапана 27. Компоненты 11, 12, 13, 14, 33 и 34 составляют устройство определения и охлаждения температуры масла. При закрытом запорном клапане 12 и открытом клапане 14 холодная вода проходила через электромагнитный клапан 14 и пластинчатый охладитель 11 для охлаждения возвратного масла системы.Компоненты 20–24 составляли систему сбора грязного и вытекшего масла. Вся вытекшая нефть была собрана в самом нижнем резервуаре для сбора нефти 25 и перетекла в резервуар 18 после грубой и тонкой фильтрации. На дренажном отверстии был установлен расходомер 16 для обнаружения утечки потока в реальном времени. Датчик 27 вакуума использовался для определения вакуума на входе насоса. Площадь адсорбции насоса была ограничена путем регулировки открытия запорного клапана 19.

Для повышения точности данных испытаний на испытательном стенде был установлен комплект системы сбора данных с электронным управлением.Сигнал, который необходимо было собрать, делился на цифровые и аналоговые сигналы. После аналого-цифрового преобразования аналоговый сигнал может отображаться с помощью вторичного прибора. Соответствующая программная система может собирать сигналы, например, относящиеся к расходу и давлению, с помощью модуля сбора данных ADAM и может отображать кривые результатов. В целях безопасности весь испытательный стенд был помещен в закрытую среду. Дно испытательного стенда было соединено между собой для сбора вытекшего масла из всей системы в масляный бак, что обеспечивало подачу масла.Интерфейс сбора данных и испытательный стенд показаны на рисунке 13.

4.2. Результаты испытаний производительности

Испытание производительности было проведено для выбранной модели поршневого насоса со встроенным испытательным стендом. Из-за ограничения длины в этой статье представлены только некоторые основные тесты и соответствующие данные. Чтобы получить фактическую производительность испытываемого насоса перед использованием, рассматриваемый поршневой насос был той же модели и производственной партии, что и выбранный насос, и не использовался, чтобы избежать влияния фактической работы на производительность насоса.

Для испытанного насоса номинальная скорость составляла 1800 об / мин, номинальное давление составляло 25 МПа, а номинальный рабочий объем составлял 180 мл / об.

( 1) Испытание без нагрузки. Данные испытаний в различные моменты времени после испытания на холостом ходу перечислены в таблице 3. Данные показывают, что испытанное значение без нагрузки может удовлетворять требованиям испытания. Поскольку насос постоянно регулировал давление во время процесса движения, смещение холостого хода изменялось соответствующим образом, и могло произойти небольшое всасывание.

( 2) Испытание на перегрузку. При условии номинальной скорости, 125% номинального давления и температуры масла на входе насоса 30-60 ° C, испытанный насос работал непрерывно более 1 мин, а давление на выходе показано на рисунке 14, на котором кривая для удобства анализа сглажена. Результат испытания показал, что в процессе испытания установившееся значение выходного давления составляло 28.33 МПа, а средняя амплитуда давления составляла примерно 0,14 МПа; это означало, что рабочий процесс был стабильным без каких-либо аномалий и удовлетворял требованиям испытаний.

( 3) Проверка эффективности. При номинальной скорости данные, относящиеся к общему КПД и объемному КПД, были измерены, когда давление на выходе насоса поддерживалось на уровне 25%, 40%, 55%, 70%, 80% и 100% от номинального давления. Характеристические кривые изменения общего КПД и объемного КПД в зависимости от давления показаны на Рисунке 15.С увеличением механического КПД общий КПД увеличивался с увеличением давления. Из-за потерь утечки и остаточной потери объема объемный КПД снижался с увеличением давления и, наконец, стабилизировался на уровне примерно 95,5%. Результаты теста соответствовали критериям тестирования.

( 4) Испытание на удар. При условиях номинальной скорости, номинального давления и 40% номинальной мощности испытание на удар проводилось с ударной волной, установленной в качестве требований к испытаниям.Полученная кривая испытаний показана на рисунке 16. В ходе испытания высокое и низкое давление, нагруженное на испытываемый насос, составляло 27 МПа и 0,5 МПа, соответственно, а продолжительность фазы высокого давления составляла примерно три пятых времени удара. цикл. Процесс и результаты тестирования соответствовали требованиям.

( 5) Испытание при полной нагрузке . Испытываемый насос с номинальной скоростью, номинальным давлением на выходе и максимальным рабочим объемом работал непрерывно. Из-за большого количества данных полученная кривая была сглажена и показана на рисунке 17.Как видно из рисунка, давление на выходе испытываемого насоса достигло максимального значения в начале работы, затем давление и наклон кривой постепенно уменьшались с колебаниями до тех пор, пока давление не стабилизировалось на уровне примерно 25,5 МПа и не были достигнуты нормальные рабочие условия. .

Гидравлический испытательный стенд также может использоваться в условиях шума, высокого давления и других объектов испытаний производительности и отвечает требованиям испытания гидравлического насоса.

5.Анализ комплексной оценки рабочих характеристик

На основе предложенной системы комплексной оценки рабочих характеристик аксиально-поршневого насоса (см. Рисунок 1) в разделе 2, относительные шкалы показателей оценки на каждом уровне были определены в ходе обсуждения с соответствующими экспертами и опытные операторы относительно веса и относительной важности факторов влияния. Определение относительного масштаба факторов структурных параметров было основано на оценке степени их влияния на производительность насоса в соответствии с результатами моделирования и анализами, представленными в разделе 3.Относительные масштабы каждого уровня приведены в таблице 4.

Матрицы оценок, соответствующие каждому уровню, были получены из относительных шкал в Таблице 4 и решены с использованием метода квадратного корня. Соответствующие наибольшие собственные значения были, и. Коэффициенты согласованности оценочных матриц были рассчитаны по формуле (2) следующим образом:, являются; все значения были меньше 0,1. Результат проверки согласованности показал, что полученные матрицы приемлемы, а веса, рассчитанные на основе матриц, достижимы.

Собственный вектор, соответствующий наибольшему собственному значению, был обработан путем нормализации для получения весов факторов:

P =,

A1 =,

A2 =,

A3 =,

A4 =.

После расчета веса, используя полную производительность тестируемого насоса в качестве цели, были рассчитаны баллы по отдельным пунктам факторов на каждом уровне.

Для коэффициентов первой ступени A1 и A2 требовалось определить идеальные условия, критерии оценки и формулы расчета, а баллы по элементам были рассчитаны с использованием фактической конструкции и результатов испытаний испытанного насоса.Рассматривая «испытание без нагрузки» в качестве примера, китайский национальный стандарт предусматривает, что рабочий объем без нагрузки испытываемого насоса должен находиться в диапазоне 95–110% V, когда номинальный рабочий объем находится в пределах 67–400 мл / об. . Если смещение не может соответствовать этому стандарту, балл равен 0. Когда стандарт достигнут, нижний предел 95% V соответствует баллу 60, а верхний предел 110% V соответствует баллу 100. Три группы испытаний Результат, соответствующий различным периодам во время стабильной работы, был усреднен в качестве основного результата теста, и оценка была рассчитана в соответствии с баллом по пункту, испытательным смещением и номинальным смещением.Оценка тестируемого насоса на холостом ходу составила 76,1 балла.

Поскольку не удалось получить большой объем соответствующих данных, факторы «технической поддержки и рабочего состояния» были определены путем количественной и качественной обработки. Условия эксплуатации и технического обслуживания испытанного насоса были получены путем обследования места применения. Баллы по пунктам выставлялись профессорами и экспертами в данной области и на рабочем месте.

Для определения баллов факторов «технического уровня операторов» были записаны образование, профессиональное звание и рабочий статус персонала от проектирования и производства.Вышеупомянутая информация была квантована и усреднена для получения баллов по пунктам. Например, коэффициент «технический уровень» определялся в основном по профессиональным званиям рабочей группы, в которой профессор соответствовал 100 баллам, доцент — 90 баллам, промежуточное звание — 80 баллам. первичный титул соответствовал баллу 70, и ни один заголовок не соответствовал количеству баллов 60. Состояние персонала было квантовано, и баллы были усреднены для получения баллов по заданию.

Чтобы упростить процесс расчета, на основе C # был разработан набор программного обеспечения для анализа и оценки полной производительности аксиально-поршневого насоса. Интерфейс программного обеспечения и результаты оценки тестируемого насоса показаны на рисунке 18. Соответствующие номинальные параметры тестируемого аксиально-поршневого насоса, оценочные матрицы каждого уровня, а также критерий маркировки и формула расчета факторов были встроены в программное обеспечение. , что упростило процесс расчета.Для индексов A1 и A2 от пользователей требовалось ввести соответствующие структурные параметры и результаты испытаний тестируемого насоса, а программное обеспечение автоматически рассчитало баллы по каждому пункту; для индексов А3 и А4 баллы по пунктам необходимо было вводить сразу после анализа из-за нефиксированного метода расчета и количества введенных данных. Программная система может рассчитать взвешенные баллы индексов и всей системы и получить рейтинг производительности тестируемого насоса. Функции изменения номинальных параметров тестируемого насоса, перераспределения расчетных весов, очистки данных в таблице и сохранения баллов и результатов оценки могут выполняться с помощью различных кнопок в интерфейсе.

6. Выводы

Теоретическое моделирование показало, что для повышения производительности аксиально-поршневого насоса количество поршней не должно быть слишком маленьким, но насос со слишком большим количеством поршней имеет большое отклонение, которое мог вызвать удары и вибрацию; увеличение выходного объема может повысить стабильность работы, но слишком большой объем может увеличить время установления; когда жесткость пружины фиксирующего цилиндра была слишком мала, повышенное перерегулирование может привести к гидравлическому удару; однако чрезмерно большая жесткость может вызвать снижение расхода и потерю устойчивости; зазор утечки значительно повлиял на производительность поршневого насоса, и точность обработки должна быть улучшена, чтобы уменьшить зазор.Заводские испытания были проведены для испытанного насоса с использованием спроектированного и построенного испытательного стенда. Результаты испытаний показали, что испытательный стенд может удовлетворять требованиям испытаний производительности аксиально-поршневого насоса и собирать точные результаты испытаний производительности.

На основе разработанной системы оценки всесторонних характеристик, испытанный насос был проанализирован с использованием результатов моделирования и тестирования, а также исследования с места применения, а также было разработано оценочное программное обеспечение для упрощения процесса анализа и расчета.Результат оценки был в основном идентичен фактическому использованию, который показал, что система может оценивать производительность поршневого насоса всесторонне и объективно.

В этом исследовании была разработана система оценки всесторонних характеристик аксиально-поршневого насоса на основе AHP, которая имела фактическое значение для проектирования конструкции, производства и применения аксиально-поршневого насоса в полевых условиях. На практике система оценки должна быть скорректирована в соответствии с моделью испытываемого насоса и конкретными требованиями для получения точных результатов оценки.

Доступность данных

Результаты моделирования, тестирования производительности и расчета представлены на рисунках статьи; поэтому данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (грант № 51674155), Проектом развития инновационной группы Министерства образования (грант №IRT_16R45), Фонд естественных наук провинции Шаньдун (грант № ZR2016EEM02) и Исследовательский проект постдокторантуры в Циндао (№ 2016120).

Проектирование, разработка и испытания поршневого насоса Axis

Главная — Блог — Отчет о механических проектах

Проектирование, разработка и испытания поршневого насоса Axis

РЕЗЮМЕ-

Гидравлические насосы, используемые практически во всех мобильных и промышленных приложениях сегодня используют поршни, лопасти или шестерни для создания перекачивающего действия, создающего поток.Каждый метод имеет индивидуальные характеристики, которые отличают его от других и делают его пригодным для определенного диапазона приложений. Поршневые насосы могут иметь поршни, расположенные радиально или аксиально. Аксиально-поршневые насосы доступны с широким диапазоном рабочего объема и давления, что делает их пригодными для многих мобильных и промышленных задач. Поршневой насос с изогнутой осью спроектирован, изготовлен и испытан. Насос имеет три поршня. Испытание и испытание поршневого насоса для определения рабочих характеристик привода насоса, а именно: зависимости нагнетания от скорости, давления от скорости и объемного КПД по сравнению со скоростью.Объемный КПД составляет максимум 98,07% при 200 об / мин.

ВВЕДЕНИЕ

Гидравлические насосы используются в системах гидравлического привода и могут быть гидростатическими или гидродинамическими. Гидростатические насосы представляют собой поршневые насосы прямого вытеснения, в то время как гидродинамические насосы могут быть насосами постоянного рабочего объема, в которых рабочий объем не может регулироваться, или насосами переменного рабочего объема, которые имеют более сложную конструкцию, которая позволяет регулировать рабочий объем.

Поршневые насосы могут иметь поршни, расположенные радиально или аксиально.Радиальные типы имеют тенденцию быть специализированными для приложений, требующих очень высокой мощности, в то время как аксиально-поршневые насосы доступны с широким диапазоном рабочего объема и давления, что делает их пригодными для многих мобильных и промышленных задач. Аксиально-поршневые насосы состоят из набора поршней, которые установлены в блоке цилиндров и приводятся в действие наклонной наклонной шайбой, приводимой в действие входным валом. При вращении наклонной шайбы поршни совершают возвратно-поступательное движение в соответствующем цилиндре.

Проектирование, разработка и испытания поршневого насоса Axis

, блокирующие отверстия для обеспечения перекачивающего действия.Аксиально-поршневые насосы доступны с входным валом и поршнями, расположенными соосно, или с входным валом, установленным под углом к ​​отверстию поршня. Насосы с изогнутой осью имеют тенденцию быть немного более эффективными с точки зрения объема. Один конец каждого поршня удерживается в контакте с кулачковым диском, когда блок цилиндров и поршневой узел вращаются вместе с приводным валом. Это заставляет поршни совершать возвратно-поступательное движение внутри цилиндров. Длина хода поршня пропорциональна углу, который кулачковая пластина образует с центральной линией насоса.Уникальной характеристикой поршневого насоса является то, что рабочий объем можно изменить, просто изменив угол наклонной шайбы. Любое смещение между нулем и максимумом легко достигается с помощью относительно простых приводов для изменения угла наклонной шайбы. Насосы с регулируемым рабочим объемом экономят энергию, повышают производительность или точно, безопасно и экономично управляют движением груза. Механизм изменения рабочего объема и соотношение мощности и веса поршневого насоса переменного рабочего объема делают их наиболее подходящими для управления высокими уровнями мощности.

Заключение

Поршневой насос с изогнутой осью изготовлен и удовлетворительно работает. Поршневой насос с изогнутой осью позволяет экономить электроэнергию, повышать производительность или точно, безопасно и экономично управлять движением груза. Механизм изменения рабочего объема и соотношение мощности и веса поршневого насоса переменного рабочего объема делают их наиболее подходящими для управления высокими уровнями мощности. .

Ссылки:

Проектирование, разработка и испытания поршневого насоса Axis

Сачин Торат

Сачин получил степень бакалавра технических наук в области машиностроения в известном инженерном колледже.В настоящее время он работает дизайнером в индустрии листового металла. Кроме того, он интересовался дизайном продуктов, анимацией и дизайном проектов. Он также любит писать статьи, относящиеся к области машиностроения, и пытается мотивировать других студентов-механиков своими инновационными проектными идеями, дизайном, моделями и видео.

Недавние сообщения

ссылка на Гидравлические уплотнения — Определение, Типы, Схема, Функции, Отказ, Приложение Ссылка на Слоттер — Типы, Детали, Операции, Схема, Спецификация

LearnMech.Com — это платформа, ориентированная на проекты в области машиностроения, управляемая Сачином Торатом, выпускником B-Tech в области машиностроения. Чтобы узнать больше об этом портале или Сачин Торат, нажмите кнопку ниже!

ПОДРОБНЕЕ

SAE MOBILUS

Этот контент не входит в
ваша подписка SAE MOBILUS, или вы не вошли в систему.

Возможность аннотации

Язык:

английский

Абстрактные

Разработана математическая модель аксиально-поршневого насоса с заслонкой-форсункой.Первая ступень была динамически стабильной, и расчетные значения усиления первой ступени и динамического отклика хорошо согласовывались с экспериментальными значениями. Для каждой составной части были созданы линеаризованные отношения, которые были объединены, чтобы сформировать полное представление модели в виде переменных состояния. Система с открытым контуром, комбинированный аксиально-поршневой насос и заслонка-форсунка, демонстрировали динамическую нестабильность. Однако, когда контур обратной связи был дополнен перепадом выходного давления, стабильность была достигнута.

По временным характеристикам расширенной системы оптимального управления мы заметили, что увеличение входного тока мало влияет на реакцию системы.Удвоение расхода нагнетаемого воздуха вдвое увеличивало выброс, а увеличение нагнетаемого объема замедляло реакцию системы. Увеличение скорости вращения насоса приводило к более сильному перерегулированию и более медленному отклику.

Производительность аксиально-поршневого насоса с заслонкой-форсункой, используемого в качестве регулятора, сравнивалась с характеристиками такого насоса с четырехходовым гидравлическим клапаном, одноступенчатым электрогидравлическим сервоклапаном и двухступенчатым электрогидравлическим сервоклапаном. как контроллеры.Мы обнаружили, что комбинация клапана с заслонкой и форсункой и аксиально-поршневого насоса превосходит другие комбинации с точки зрения баланса между откликом «давление-время» и максимальным выбросом давления.

Цитата

Цай, С., Акерс, А., и Лин, С., «Использование клапана с заслонкой и соплом для управления аксиально-поршневым насосом», Технический документ SAE