Порядок выполнения работы и обработка опытных данных.

Введение.

Системы гидропневмопривода

(лабораторный практикум)

Эксперимент ‑ неотъемлемая часть гидравлических исследований. Особенно большое значение эксперимент приобретает при рассмотрении задач, связанных с не поддающейся теоретической схематизации движением жидкости. Например, для местных сопротивлений и в каналах гидравлических машинах.

При изучении таких курсов, как «Гидромеханика», «Гидравлика и гидропривод», «Системы гидропневмопривода», «Гидравлика, гидро- и пневмопривод», «Механика жидкости и газа», «Гидравлика, гидрология и гидрометрия», «Основы гидропривода строительных и мелиоративных машин», весьма важно ознакомить студентов на практике (в лабораторных условиях) с методикой экспериментальных исследований напорных трубопроводов и гидротехнических сооружений, конструкциями насосов, гидроприводов, а также методами их испытаний. Для этой цели, в основном, и предназначен предлагаемый лабораторный практикум.

Выполнение описанных в практикуме 6‑ти лабораторных работах по гидравлическим машинам и гидроприводам позволяет студентам глубже понять и получить реальное представление о возможностях гидромашин и гидроприводов для механизации и автоматизации производственных процессов и технологий в области избранной ими специальности. Выполнение этих работ также помогает разобраться в принципах работы гидромашин и гидроприводов и освоить методы их испытаний в соответствии с требованиями государственных стандартов.

Лабораторная работа 1.

Параметрические испытания центробежного насоса.

Вводная часть.

Параметрические испытания проводят для определения технических показателей (параметров) и характеристик насосов.

Работа насоса характеризуется следующими основными тех­ническими показателями: подача Q, напор P, мощность N, коэффи­циент полезного действия η, частотa ν вращения и допускаемый кавитационный запас Δ h _доп.

1. Подача насоса Q ‑ объём жидкости, перекачиваемый насо­сом в единицу времени (м ³/ с, л / с, м ³/ ч).

Массовая подача насоса G ‑ масса жидкости, перекачиваемая насосом в единицу времени (кг / с, кг / ч). Массовая подача связана с объёмной зависимостью G = r Q.

Идеальная (теоретическая) подача насоса Q _т ‑ сумма подачи Q насоса и объёмных потерь D Q:

(1.1)

Объемные потери возникают в результате протекания (уте­чек) жидкости под действием перепада давлений из напорной по­лости во всасывающую. Они изменяются при проч. равн. услови­ях практически прямо пропорционально перепаду давлений, т.е.

D Q = a ∙ Δ Р.

Подача насоса зависит от геометрических размеров, скорости движения рабочих органов, а также гидравлического сопротивления сети, на которую он работает.

2. Напор насоса H ‑ приращение полной удельной энергии жид­кости, проходящей через насос (м). Для работающего насоса напор можно определить по показаниям манометра и вакуумметра:

, (2)

где p _м, р _в ‑ показания манометра и вакуумметра, расположенных соответственно на напорном и всасывающем патруб­ках насоса, Па;

Z _м ‑ превышение оси вращения стрелки манометра над точ­кой подключения вакуумметра, м;

V _М, V _в ‑ средние скорости движения жидкости в напорном и всасывающем трубопроводах, м/с.

____________________________

* Знак «минус» перед p_в ставится в том случае, когда на входе в насос из­быточное давление, т.е. насос работает в подпоре.

 

3. Мощность насоса N ‑ мощность, потребляемая насосом.

Итак,

, (3)

где М ‑ крутящий момент на валу насоса и

w ‑ угловая скорость вала на­соса.

Полезная мощность N _п ‑ мощность, сообщаемая насосом перекачиваемой жидкости и определяемая зависимостью:

. (4)

Мощность насоса больше полезной мощности на величину по­терь энергии.

4. КПД насоса h - отношение полезной мощности и мощности насоса

. (5)

КПД насоса учитывает все виды потерь энергии, связанные с передачей её перекачиваемой жидкости. Потери энергии в насосе складываются из механических, гидравлических и объёмных потерь.

Механические потери – потери на трение в подшипниках, саль­никах, поршня о стенки цилиндра и т.п.

Гидравлические потери – потери, связанные с преодолением гидравлических сопротивлений в рабочих органах насоса.

Объемные потери – потери, обусловленные утечкой жидкости из напорной полости насоса во всасывающую полость через зазоры. Следует различать механический, гидравличе­ский и объемный КПД.

Механический КПД насоса h_м ‑ величина, выражающая отно­сительную долю механических потерь энергии в насосе:

, (6)

где D N _м ‑ мощность механических потерь;

N _Т ‑ мощность насоса за вычетом мощности механических потерь (теоретическая мощность).

Гидравлический КПД насоса η_Г ‑ отношение полезной мощ­ности насоса к сумме полезной мощности и мощности, затрачен­ной на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе:

(7)

где D N _Г ‑ мощность, затраченная на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе;

D p _Г, D H _Г ‑ потери давления или напора на преодоление гидравли­ческих сопротивлении в рабочих органах насоса.

Объемный КПД насоса h_о - отношение полезной мощности на­соса к сумме полезной мощности и мощности, потерянной с утеч­ками

(8)

где D N _У ‑ мощность, потерянная с утечками.

Связь КПД насоса с другими частными КПД можно представить в виде:

5. Допускаемый кавитационный запас D h _доп ‑ кавитационный запас, обеспечивающий работу насоса без изменения основных тех­нических показателей (без кавитации).

Для правильной эксплуатации насосов и их подбора необхо­димо знать, как изменяются основные технические показатели на­соса (Н, N, h, D h _доп) при изменении его подачи Q, т. е. знать его характеристику.

Рис. 1.1. Гидравлические характеристика насоса К90/85 (4К-6).

Характеристика центробежного насоса – графическая зависи­мость напора Н, мощности N, КПД h и допускаемого кавитационного запаса D h _доп (или допускаемого вакуума ) от подачи Q при постоянных значениях частоты вращения рабочего колеса, вяз­кости и плотности жидкости на входе в насос. Она включает три характеристики:

– напорную ‑ H = f (Q),

– энергетическую (две кривых) ‑ N = f (Q); h = f (Q) и

– кавитационную ‑ D h _доп= f (Q).

Харак­теристики получают в результате параметрических испытаний на­сосов на заводах-изготовителях и помещают в каталогах. На рис. 1.1 приведены характеристики насоса К 90/85 (4К-6) при n = 2900 об/мин для диаметра рабочего колеса D ₂ = 272 мм и обточенного D ₂ = 250 мм (для последнего кривые показаны пунктиром).

На напорных характеристиках волнистыми линиями показа­на рекомендуемая область применения насоса по подаче и напо­ру (поле насоса Q-Н), получаемая изменением частоты вращения или обточкой рабочего колеса по внешнему диаметру. В пределах поля насоса КПД имеет максимальное значение или меньше его не более чем на 10%.

Параметрические испытания насосов проводятся в соответствии с ГОСТ 6134‑71 «Насосы динамические. Методы испытаний».

Цель работы:	1. Изучить работу насосной установки с центробеж­ным насосом.
	2. Освоить методику параметри­ческих испытаний центробежного насоса.
	3. Получить характеристику цен­тробежного насоса.

Описание установки.

Для испы­таний насосов используют ус­тановки с открытой или закрытой циркуляцией жидкости. Лабораторная ус­тановка (рис. 1.2) открытого типа со­стоит из центробежного насоса 1 с электродвигателем 11, всасываю­щего трубопровода 3 с обратным клапаном 2, напорного трубопровода 7 с задвижкой 8, напорного резервуара 4 и контрольно-измерительной аппаратуры 5, 6 и 9…14.

Контрольно-измерительная аппаратура служит для замера по­дачи (диафрагма 5 и ртутный дифференциальный манометр 6), давления на выходе из насоса (манометр 10), вакуума на входе в насос (вакуумметр 9), крутящего момента на валу насоса (балансирный электродвигатель 11 с рычагом 14 и весами 13) и час­тоты вращения вала электродвигателя (тахометр 12).

Рис. 1.2. Схема лабораторной установки.

Для заливки водой насоса и всасывающего трубопровода по­следний соединяют с вакуумным насосом, который создаёт необ­ходимый вакуум во всасывающем трубопроводе 3 перед пуском на­соса. Разность давлений на свободной поверхности воды в приёмном резервуаре и во всасывающем трубопроводе 3 открыва­ет клапан 2 и вода заполняет трубопровод и насос.

Таблица 1.

Измеряемые параметры

Рассчитываемые параметры

p м, Па

p в, Па

h, мм. рт. ст.

F, H

n оn, об/мин

H оn, М

N оn, кВт

N n, кВт

Q оn, м ^3 /С

H, м

N, кВт

Q, м ^3 /С

h

5. По данным табл. 1 построить графики зависимостей H = f (Q), N = f (Q); h = f (Q).

Основные контрольные вопросы

1. Назовите технические показатели насоса.

2. Что такое подача насоса, идеальная подача и как она оп­ределяется при испытаниях?

3. Что такое напор насоса и как его определить по показани­ям приборов?

4. Что такое мощность насоса и полезная мощность?

5. Что такое КПД насоса?

6. Какие потери учитывает КПД на­соса?

7. Какова его связь с другими КПД?

8. Что называется характеристикой насоса?

9. Что называется полем насоса Q - Н?

10. Какова связь полем насоса Q - Н с его КПД?

11. Показания каких приборов необходимо знать для опреде­ления мощности насоса и полезной мощности?

12. Как изменяются подача, напор и мощность насоса при из­менении частоты вращения рабочего колеса?

Библиографический список к работе 1:

8: Богомолов А.И.; Михайлов К.А. Гидравлика: Учебник для гидротехнических специальностей вузов. -М.: Стройиздат, 1972, 648 с.;

20: Докукин А.В. и др. Радиально-поршневые гидромоторы многократного действия. -М.: Машиностроение, 1980, -288 с.

Рис. 3. Разрушение рабочих колес вследствие кавитации

Внешним проявлением кавитации является наличие шума, ви­брации, падение напора, подачи, мощности и КПД. Очевидно, что работа насоса в кавитационном режиме недопустима.

Возникновение и характер кавитационных явлений определя­ются кавитационным запасом D h ‑ превышением удельной энергии жидкости при входе в насос над удельной энергией её насыщенных паров:

, (14)

где р, v ‑ абсолютное давление и скорость на входе в насос;

р _н.n - давление насыщенных паров жидкости на входе в насос, зависящее от рода жидкости и её температуры.

Для воды и бензина р_н.n в кПа приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.

tº C
Вода Бензин Б-70	0.32	1.21	1.69	2.34 16.3	3.17	4.24	7.37 33.2	20.2 55.8	48.2 103.3	103.3

Начальная стадия кавитации определяется критическим кавитационным запасом D h _кр ‑ кавитационным запасом, при котором в насосе наблюдается падение напора на 2% на частной кавитационной характеристике (Н = f (D Н)) или на 1 м при напоре насоса более 50 м.

Величину критического кавитационного запаса Dh_кр можно определить при кавитационных испытаниях насоса по частной кавитационной характе ристике или по формуле С. С. Руднева:

(15)

где n ‑ частота вращения, об/мин;

Q ‑ подача насоса, м ³ /с;

С ‑ кавитационный коэффициент быстроходности, величина ко­торого зависит от конструктивных особенностей насоса и равна: 600‑800 ‑ для тихоходных насосов; 800‑1000 ‑ для нормальных насосов; 1000‑1200 ‑ для быстроходных на­сосов.

Работа насоса без изменения основных технических показате­лей, т.е. без кавитации, определяется допускаемым кавитационным запасом D h _доп, вычисляемым по формуле:

(16)

где А - коэффициент кавитационного запаса A = f (D h _кр) (А = 1,05 ‑ 1,3).

Графическая зависимость допускаемого кавитационного запа­са от подачи в рабочем интервале подач D h _доп = f (Q) называется кавитационной характеристикой насоса (см. рис. 9 и 12). Её получают при кавитационных испытаниях насоса по частным ка­витационным характеристикам.

Частная кавитационная характеристика - это зависимость на­пора насоса от кавитационного запаса при постоянной частоте вращения, подаче и температуре жидкости, H = f (D h) (рис. 5).

При испытаниях насоса кавитационный запас определяется по формуле:

(17)

где p­_а, p_в - показания барометра и вакуумметра.

Полученные опытным путем значения Dh_on приводятся к но­минальной частоте вращения n_н по формуле:18

(18)

и строится частная кавитационная характеристика насоса (см. рис. 2.5).

Рис. 4. Кавитационная характеристика насоса.	Рис. 5. Частные кавитационные характеристики насоса.

По каждой частной кавитационной характеристике находим D h _кр и Q, а затем D h _доп (по формуле 16). По значениям D h _доп и Q ₁ строим кавитационную характеристику D h _доп = f (Q) (см. рис. 4).

Контроль работы насоса при его эксплуатации производится по показаниям вакуумметра, установленного на входе в насос. Связь кавита-ционного запаса с вакуумом можно найти из выражения подставив в него значение абсолютного давления p из формулы (2.14).

(19)

По аналогии с (19) можно записать выражения для крити­ческого и допускаемого вакуума. Критический вакуум

(20)

Допускаемый вакуум

(21)

Употребляется также понятие вакуумметрической высоты вса­сывания Н_в, которая связана с вакуумом зависимостью:

, или (22)

Вакуум на входе в насос зависит от расположения насоса по отношению к свободной поверхности жидкости в приёмном резервуаре геометрической высоты всасывания H _ВС, режима работы насосов и других факторов.

Такая зависимость находится с помощью уравнения Бернулли:

(23)

где h _вс ‑ потери насоса во всасывающем трубопроводе.

Максимальная (критическая) высота всасывания, т.е. высота, при которой начинается кавитация, вычисляется по формуле:

, или (24)

Допускаемая высота всасывания H _ВС, т.е. высота, при которой обеспечивается бескавитационная работа насоса, равна:

, или (25)

Цель работы:

1. Убедится на практике в существовании явления кавитации в центробежном насосе и уяснить причины её возникновения.

2. Освоить методику кавитационных испытаний центробежного насоса.

3. Получить в результате испытаний кавитационную характеристику насоса.

Рис. 6. Схема установки для кавитационных испытаний насоса.

Описание установки. Установка с замкнутой схемой циркуляции жидкости (рис. 6) включает в себя: испытуемый центробежный насос 1, бак 3, всасывающий 2 и нагнетательный 6 трубопроводы, задвижку 5, вакуумный насос 4, контрольно-измерительную аппаратуру (манометр 9 и вакуумметр 8, диафрагму с подключенным к ней дифференциальным манометром 7, ватт‑метр 10 и тахометр 11).

Порядок выполнения работы и обработка опытных данных для получения частных кавитационных характеристик:

Частные кавитационные характеристики H = f (D h) следует получить для минимальной, номинальной и максимальной подач насоса.

С этой целью необходимо:

1. Включить насос 1 и обеспечить заданную подачу задвижкой 5.

2. Уменьшать ступенчато давление на входе в насос включением вакуумного насоса 4, начиная с давления, заведомо исключающего кавитацию, и заканчивая при резком падении напора, обеспечивая при этом Q _i = const и снимая на каждой ступени показания мано­метра 9, вакуумметра 8, дифманометра 7 и тахометра 11. Резуль­таты измерений записать в табл. 3.

3. Вычислить параметры, необходимые для построения частной кавитационной характеристики: напор насоса Н - по формуле (2); подачу Q - по формуле (9); кавитационный запас D h _оп по формуле (17).

Если в опытах частота вращения n _оп отличается от номиналь­ной n _н более чем на 0,5%, кавитационный запас D h _оп необходимо привести к n _н по формуле (18). Если же n _оп отличается от n _н ме­нее чем на 0,5%, необходимо принять D h = D h _оп.

4. Результаты вычислений записать в табл. 3 и построить по ним частные кавитациопные характеристики (см. рис. 5).

Таблица 3.

Измеряемые параметры	Рассчитываемые параметры
Pa, Па	Pм, Па	Рв, Па	h, мм.ртст	n оп, об/мин	H, м	Q, л/с	v, м/с	D h оп, м	D h, м

 

Порядок выполнения работы и обработка опытных данных для получения кавитационной характеристики.

Для получения кавитационной характеристики D h _доп = f (Q) необходимо:

1. По каждой частной кавитационной характеристике H _i = f (D h) определить допускаемый кавитационный запас D h _доп = А D h _кр, предварительно определив критический кавитационный запас D h _кр по падению напора на 2 % на кривой H_i = f (D h). Коэф­фициент кавитационного запаса A = f (D h _кр) взять из табл. 4.

Таблица 4.

D h КР, м	0…2.5								³14
А	1.3	1.25	1.2	1.13	1.1	1.09	1.08	1.07	1.06

2. Результаты расчётов свести в табл. 5 и построить по дан­ным этой таблицы кавитационную характеристику D h _доп = f (Q) (см. рис. 4).

Таблица 5.

Q, л/с	D h кр, м	А	D h доп, м
Q min Q н Q max	D h кр1 D h кр2 D h кр3	А 1 А 2 А 3	D h доп1 D h доп2 D h доп3

Основные контрольные вопросы

1. Что такое кавитация, каковы её внешние признаки?

2. Что называется кавитационным запасом D h и как его опре­делить при испытаниях?

3. Что называется критическим кавитационным запасом D h _кр?

4. Что называется допускаемым кавитационным запасом D h _доп?

5. Формула Руднева для определения критического кавитационного запаса?

6. Что такое высота всасывания и как она связана с кавитацией?

7. Что называется кавитационной характеристикой и как она изображается графически?

8. Что называется частной кавитационной характеристикой и как её получить при испытаниях?

9. Порядок работы при снятии частной кавитационной харак­теристики.

10. Как получают кавитационную характеристику центробеж­ного насоса?

Библиографический список к работе 2:

8. Богомолов А.И., Михайлов К.А. Гидравлика: Учебник для гидротехнических специальностей вузов. -М.: Стройиздат, 1972, -648 с.;

20. Докукин А.В. и др. Радиально-поршневые гидромоторы многократного действия. -М.: Машиностроение, 1980. -288 с.

Рис. 8. Нерегулируемый бескарданный насос типа 210.

Вал 1 вращается в шарикоподшипниках 2 и заканчивается диском 4. Вращение блока цилиндров 5 и перемещение поршней 9 в цилиндрах происходит с помощью штоков 10. Конец каждого штока одной сферической головкой закреплён в диске 4, а второй – в поршне. Блок цилиндров имеет семь поршней и вращается на центральном шипе 6, который опирается с одной стороны сфери­ческой головкой на диск, а с другой – на втулку сферического распределителя.

Смазка деталей блока цилиндров осуществляется из рабочих камер по сверлениям в днищах поршней, штоков и сферического распределителя 7. Распределитель 7 крепится неподвижно к внутренней поверх­ности крыши 8. Два серпообразных выреза распределителя совме­щены с отверстиями крышки, и через них – со всасывающей и напор­ной гидролиниями.

Роторные радиально-поршневые насосы – насосы, у которых оси поршней или плунжеров перпендикулярны оси вращения ротора или составляют с ней углы > 45º.

Насосы имеют звездообразное расположение цилиндров. В одном ряду может располагаться от 5 до 13 цилиндров, а количе­ство рядов может достигать 6. Такие насосы могут обеспечить дав­ление до 100 МПа. Они имеют большой срок службы, но более громоздки, чем остальные насосы и имеют более высокие момен­ты инерции, менее приёмисты и более тихоходные.

Принципиальная схема радиально-поршневого насоса одно­кратного действия приведена на рис. 9.

Рис. 9. Схема радиально-поршневого насоса.

Он состоит из статора 6, ротора 2, плунжеров 4, распределителя 3. При вращении ротора плунжеры сферическими головками соприкасаются с внутренней поверхностью статора и совершают возвратно-поступательное дви­жение относительно цилиндров. Последние своими каналами сое­диняются со всасывающим каналом 5, когда плунжеры отходят от распределителя 3, и с напорным каналом 1, когда плунжеры вы­тесняют жидкость из цилиндров.

Наличие эксцентриситета е определяет величину хода плун­жера, а следовательно, и подачу насоса. У нерегулируемых насо­сов е = const.

Пластинчатые насосы. Эти насосы просты по конструкции и имеют малые габариты и вес, развивают давление до 17 МПа.

Схема пластинчатого насоса однократного действия показана на рис. 10. Насос состоит из ротора 2, ось вращения которого смещена относительно оси статора 3 на величину эксцентриситета е. В пазах ротора установлены (радиально или под углом к ра­диусу) от 6 до 12 пластин 1, ко­торые прижаты к внутрен­ней поверхности статора давле­нием, пружинами или центробежными силами.

Рис. 10. Схема пластинчатого насоса однократного действия.

При вращении ротора пластины совершают, кроме вращательного, и возвратно-поступа­тельное движение в пазах ротора, образуя замкнутые объёмы – камеры, которые непре­рывно меняют свою величину. При увели­чении объёма происходит всасывание, при уменьшении – нагнетание. В насосах за один оборот ротора два раза происходит всасывание, нагнетание жидкости. Насосы двукратного действия – нерегулируемые.

Шестерённые насосы. Они бывают низкого и высокого давления.

Насосы низкого давления применяются в системах смазки или системах подпитки гидроприводов, насосы высокого давления – в гидроприводах.

Шестерённые насосы состоят из 2‑х одинаковых цилиндри­ческих шестерён, совершающих вращательное движение (рис. 11).

Рис. 11. Схема шестерённого насоса.

При вращении шестерён в противоположные стороны зубья выхо­дят из зацепления и объём впадин шестерён заполняется жидкостью и переносится на сторону нагнетания, где и вытесняется при входе зубьев в зацепление. Шестерённые насосы малого давления (0,4…0,6 МПа) применяются в системах смазки различных машин, а с давлением 7…16 МПа – в гидроприводах. Широкое распростра­нение получили насосы типа НШ. Они развивают номинальное давление 10…16 МПа и максимальное – до 25 МПа, объемный КПД их – 0,92, а КПД насоса – до 0,85.

Винтовые насосы. Они отличаются высокой надёжностью, компактностью, бесшумностью в работе и равномерной подачей жидкости. Они выпускаются в 2‑х и 3‑винтовом исполнении. 3‑винто­вой насос (рис. 12) состоит из 3‑х винтовых роторов, средний из них, (диаметром D _н) – ведущим, а 2 боковых (диаметром d _н) – уплотнители ведущего винта. Вращение винтов смыкает их нарезки и отсекает во впадинах некоторые объёмы жидкости и перемещает их вдоль оси вращения.

Рис. 12. 3‑х-винтовой насос.

Насосы развивают давление до 20 МПа и имеют КПД 0,8…0,85.

Винтовые насосы – нерегулируемые. Они применяются в гидропри­водах, маслосистемах турбин и для подачи вязких жидкостей.

Основные технические показатели объёмного насоса: подача, рабочий объём, давление, мощность и КПД. Все они, кроме рабочего объёма, были рассмотрены ранее (см. работу 1), поэтому на них в данной работе останавливаться не будем.

Рабочий объём насоса q _н – разность наибольшего и наимень­шего замкнутых объёмов за оборот или 2‑ной ход ра­бочего органа насоса. Он связан с идеальной подачей зависимостью:

(26)

где Q _т и n _н – идеальная подача и частота вращения.

Характеристики нерегулируемых объемных насосов.

Характеристи­ка объёмного насоса – графические зависимости подачи Q, мощ­ности N и КПД h от давления р при постоянной частоте вращения и плотности жидкости на входе в насос, т.е. Q = f (р), N = f (p), h = f (p). Объёмные насосы различных типов имеют ана­логичные характеристики (рис. 13).

1. Напорная характеристика нерегулируемого насоса: Q = f (p). Идеальная подача Q _т не зависит от давления, поскольку Q _т = q _н n _н. Очевидно, Q _т = f (р) при n _н = const изобразится пря­мой, параллельной оси р (см. прямую 1 на рис. 13).

Рис. 13. Характеристика нерегулируемого объемного насоса.

Напорная характеристика для реальной подачи Q = f (P) при n _н = const (прямая 2 на рис. 13) несколько отклонится вниз от прямой 1. Отклонение связано с наличием утечек жидко­сти D Q в насосе через зазоры из области нагнетания в область вса­сывания. Утечки жидкости прямо пропорциональны давлению и об­ратно пропорциональны вязкости. Если вязкость m₂ < m₁, то утечки будут больше и прямая 3 на рис. 13 пройдёт ниже прямой 2, а если m₂ > m₁ – то выше.

2. Напорная характеристика нерегулируемого насоса с пере­ливным клапаном (рис. 2.14 6).

Чтобы обезопасить насос 2 и гидросеть 3 от чрезмер­но высокого давления при уменьшении подачи до Q _c, параллель­но насосу 2 ставят переливной (перепускной) клапан. Он от­крывается под действием повышенного давления и пропускает часть подачи насоса Q _КЛ через клапан в бак. Наличие клапана изменяет (ломает) характеристику насоса в точке 2. Прямая 2 ‑ 3 отклоня­ется от вертикали. Величина участка 3 ‑ 4 составляет 10…15% от давления настройки клапана р _НК и зависит от характеристики кла­пана.

n = const, q = const

а) б)

 

 

 

Рис. 14. Схема насоса с переливным клапаном (а) и напорная характеристика (б).

На участке 2-3 подача жидкости в гидросеть равна:

(27)

Находят применение и универсальные или топографические характеристики. На них изображаются напор­ные характеристики для различных частот вращения n _Н и кривые равных КПД и мощностей. Эти характеристики получа­ют при испытаниях насоса на специальных установках.

 

Рис. 15. Установка для испытания нерегулируемого насоса.

 

Цель работы:

1. Усвоить принцип действия и изучить работу насос­ной установки с объёмным нерегулируемым насосом.

2. Освоить методику испытаний нерегулируемого объёмного насоса.

3. Получить характеристику нерегулируемого объёмного насоса.

Описание установки.

Установка с открытой системой циркуляции жидкости (рис. 15) включает: объемный насос 1, балансирный электродвигатель 14, бак 8, всасывающий 6 и нагнетатель­ный 3 трубопроводы, дроссель 15, теплообменник 9, фильтр 10, пре­дохранительный клапан 2 и контрольно-измерительную аппарату­ру, служащую для замера: подачи (расходомер 11), давления (ма­нометр 4 и вакуумметр 5), мощности насоса (балансирный элек­тродвигатель 14 с весами и рычагом 13 и тахометром 12), темпе­ратуры рабочей жидкости (термометр 7). При работе установки рабочая жидкость по всасывающему трубопроводу 6 поступает в насос, затем по напорному трубопроводу 3 через регулируемый дроссель 15 (если он открыт) к расходомеру 11, фильтру 10 и теплообменнику 9 в бак 8. В случае, если дроссель закрыт или открыт частично, давление за насосом повышается и, если станет больше давления настройки клапана р _НК, предохранительный клапан 2 откроется и будет пропускать через себя в бак всю жидкость или часть её.

Порядок выполнения работы и обработка опытных данных:

1. Включить установку и добиться требуемого температурного режима.

2. Изменяя положение дросселя 15, обеспечить давление на выходе из насоса: минимально возможное (0), 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 и 1,05 номинального давления.

3. При каждом режиме работы снять показания: манометра р _м, вакуумметра р _в, расходомера Q _on, тахометра n _оп, весов F, термометра t ºC и записать их в табл. 6.

4. Выключить установку.

5. Вычислить технические параметры работы насоса и результаты записать в табл. 6.

Давление насоса

(28)

При Z_м<2_м допускается принимать

(29)

Подача насоса Q _оп определяется расходомером или объёмным способом, в последнем случае необходимо знать время наполнения измеряемого объёма в мерном баке. Идеальная подача Q _т находит­ся по графику Q _т = f (р) на продолжении кривой при значении дав­ления р = 0.

Мощность насоса N _оп

(30)

где L ‑ плечо балансирного электродвигателя, м;

F ‑ усилие на весах, Н;

F ₀ ‑ начальное усилие на весах (определить при отключённом насосе), H.

Полезная мощность N _non

(31)

КПД насоса h_н

(32)

Объемный КПД h₀

(33)

Механический (гидромеханический) КПД* h_м

(34)

Таблица 6.