Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА Машины и оборудование нефтяной и газовой промышленности
КУРСОВАЯ РАБОТА
Гидравлические машины
Тема: Насосы шланговые,мембранные и с роликовыми вытеснителями.
Телескопические, мембранные и сильфонные гидроцилиндры.
Зачетная книжка : 081470
Исполнитель студент гр. МОН-08 ФБО (б) Новиков Н.С.
Ухта 2011
АННОТАЦИЯ
В работе рассмотрены основные понятия о гидравлических машинах, основные термины и определения гидравлических машин.
Перечислены основные свойства жидкостей, влияющих на работу гидравлических машин. Кратко описаны свойства объёмных машин, их устройство и приведены технические характеристики некоторых из них.
Так же указаны основные способы и устройства для испытаний различных гидравлических машин и определения их основных характеристик.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
Разраб.
Новиков Н.С
Провер.
Соловьев В.В
Н. контр.
Утверд.
Насосы шланговые, мембранные и с роликовыми вытеснителями,
телескопические, мембранные и сильфонные гидроцилиндры
Лит.
Листов
УГТУ МОН-08з
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………………………….
1 Общее понятие о гидравлических машинах………………………………………
1.1 Главные параметры и характеристики гидравлических машин………………..
1.2 Характеристики насосов гидравлических машин……………………………….
1.3 Основные свойства жидкостей, перекачиваемых насосами и используемых в гидроприводе…………………………………………………………………………...
2 Насосы: шланговые, мембранные, с роликовыми вытеснителями……………….
3 Гидроцилиндры: телескопические, мембранные и сильфонные………………….
4 Испытание гидравлических машин…………………………………………………
Список использованных источников…………………………………………………
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
ВВЕДЕНИЕ
Насосы – это универсальное оборудование, которое широко используется для перекачки различных типов жидкости. Традиционно насосы применяются для подачи воды, обеспечения циркуляции в системах отопления, орошения полей и других сферах. По сути, насосы являются незаменимым оборудованием, которое прочно вошло в нашу повседневную жизнь и присутствия которого мы, порой, просто не замечаем.
В зависимости от сферы применения, все насосы можно условно разделить на несколько групп. Первая из них – это дозировочные насосы, вторая – насосы промышленного назначения, третья – оборудование для обеспечения циркуляции жидкости. Также существуют бытовые скважинные насосы, техника для перекачки сточных вод и насосы специального назначения.
Насосы широко применяются в нефтяной промышленности, где все основные производственные процессы связаны с перемещением по трубопроводам различных жидкостей.Насосы применяются в бурении скважин, глубиннонасосной эксплуатации нефтяных месторождений, транспорте нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам, при технологических операциях на нефтеперерабатывающих заводах и нефтебазах.
Насосами перекачивается вода, нефть, нефтепродукты, глинистые и цементные растворы, как холодные, так и горячие жидкости.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
Разраб.
Новиков Н.С.
Провер.
Соловьев В.В
Н. контр.
Утверд.
1 Общее понятие о гидравлических машинах
Лит.
Листов
УГТУ МОН-08з
1 ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАШИНАХ
1.1 Главные параметры и характеристики гидравлических машин
Гидравлическая машина состоит из двух сообщающихся цилиндров разного диаметра, закрытых поршнями и заполненных жидкостью. Если на поршни действуют силы F1 иF2, то для равновесия системы необходимо, чтобы создаваемые этими силами давления были одинаковыми, так как согласно закону Паскаля давление передается жидкостью во все стороны одинаково. Следовательно,
или
При равновесии силы, приложенные к поршням прямо пропорциональны площадям поршней. С помощью гидравлической машины можно малой силой уравновесить большую силу.
Объемной называется гидромашина, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении ее из рабочей камеры. Под рабочей камерой объемной гидромашины понимается ограниченное пространство внутри машины, периодически изменяющее свой объем и попеременно сообщающееся с местами входа и выхода жидкости.
Объемная гидромашина может иметь одну или несколько рабочих камер.
В соответствии с тем, создают гидромашины поток жидкости или используют его, их разделяют на объемные насосы и гидродвигатели.
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 и т.д
По принципу действия, точнее, по характеру процесса вытеснения жидкости, объемные насосы разделяют на поршневые (плунжерные) и роторные.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
В поршневом (плунжерном) насосе жидкость вытесняется из неподвижных камер в результате лишь возвратно-поступательного движения вытеснителей (поршней, плунжеров, диафрагм).
В роторном насосе жидкость вытесняется из перемещаемых рабочих камер в результате вращательного или вращателыю-поступа-телыюго движения вытеснителей (шестерен, винтов, пластин, поршней).
По характеру движения входного звена объемные насосы разделяют на вращательные (с вращательным движением входного звена) и прямодействующие (с возвратно-поступательным движением входного звена).
Объемный гидродвигателъ это объемная гидромашина, предназначенная для преобразования энергии потока жидкости в энергию движения выходного звена.
По характеру движения выходного (ведомого) звена объемные гидродвигатели делят на три класса:
гидроцилиндры с возвратно-поступательным движением выходного звена;
гидромоторы с непрерывным вращательным движением выходного звена;
поворотные гидродвигатели с ограниченным углом поворота выходного звена.
Объемный гидропривод это совокупность объемных гидромашин, гидроаппаратуры и других устройств, предназначенная для передачи механической энергии и преобразования движения посредством жидкости. Термин объемный гидропривод включает в себя понятие объемной гидропередачи, как части объемного гидропривода, состоящей из насоса, гидродвигателя (одного или нескольких) и связывающих их трубопроводов гидролиний. Таким образом, гидропередача это силовая часть гидропривода, через которую протекает основной поток энергии.
Под гидроаппаратурой понимаются устройства для управления потоком жидкости в гидроприводе, посредством которого осуществляется регулирование гидропривода. Последнее может быть ручным или автоматическим, а с другой стороны механическим, гидравлическим, электрическим или пневматическим.
К общим свойствам объемных насосов, которые обусловлены их принципом действия и отличают их от насосов лопастных, относятся следующие.
1. Цикличность рабочего процесса и связанная с ней порционность и неравномерность подачи. Подача объемного насоса осуществляется не равномерным
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
потоком, а порциями, каждая из которых соответствует подаче одной рабочей камеры.
2. Герметичность насоса, т. е. постоянное отделение напорного трубопровода от всасывающего (лопастные насосы герметичностью не обладают, а являются проточными).
3. Самовсасывание, т.е. способность объемного насоса создавать вакуум во всасывающем трубопроводе, заполненном воздухом, достаточный для подъема жидкости во всасывающем трубопроводе до уровня расположения насоса. Высота всасывания жидкости при этом не может быть больше предельно допустимой. Лопастные насосы без специальных приспособлений не являются самовсасывающими.
4. Жесткость характеристики, т. е. крутизна ее в системе координат Н (или р) по Q, что означает малую зависимость подачи насоса Q от развиваемого им давления. Идеальная подача совсем не зависит от давления насоса (характеристики лопастных насосов обычно пологие).
5. Независимость давления, создаваемого объемным насосом, от скорости движения рабочего органа насоса и скорости жидкости. В принципе при работе на несжимаемой жидкости объемный насос, обладающий идеальным уплотнением, способен создавать сколь угодно высокое давление, обусловленное нагрузкой, при сколь угодно малой скорости движениявытеснителей. Для получения высоких давлений с помощь лопастного насоса требуются большие частоты вращения колеса и большие скорости жидкости.
По принципу действия различают три основных класса насосов: лопастные (насосы обтекания), вихревые (насосы увлечения) и объемные (насосы вытеснения).
К классу лопастных относятся насосы, у которых энергия двигателя передается жидкости в процессе обтекания лопастей колеса и их силового воздействия на поток.
К вихревым относятся насосы, у которых энергия двигателя преобразуется в энергию жидкости в процессе интенсивного образования и разрушения вихрей при увеличении быстро движущимися частицами жидкости в ячейках колеса медленно движущихся частиц жидкости в боковых или охватывающих верхнюю часть колеса каналах (вихревой эффект). При движении жидкости в колесе вихревого насоса
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
между участками всасывания и нагнетания может также наблюдаться и центробежный эффект.
К объемным относятся насосы, в которых повышение энергии жидкости происходит в процессе вытеснения в напорный трубопровод жидкости из замкнутого рабочего пространства насоса поршнем, плунжером или мембраной, имеющими возвратно-поступательное движение, или при вытеснении жидкости зубьями шестерен, винтами, кулачками, вдвижными скользящими пластинами при вращательном движении (роторные насосы).
Условимся называть основными те из показателей, с помощью которых получают так называемую внешнюю характеристику, показывающую технологические возможности и энергетические потребности машин.
Насосы:
1. Подача объемная отношение объема подаваемой жидкой среды ко времени. Эта величина обычно измеряется с помощью расходомера.
Подача массовая вычисляется по формуле
2. Полезная мощность насоса вычисляется по подаче и единичной полезной работе с помощью любой из двух формул:
3. Мощность насоса (потребляемая насосом). Она измеряется на ведущем звене насоса (на валу, приводном штоке).
5. К.п.д. насоса отношение полезной мощности к мощности насоса:
В характеристике насоса указывают также вакуумметрическую высоту всасывания , которая численно равна вакууму (дефициту давления) во входном патрубке, выраженному в метрах столба перекачиваемой жидкости. Допускаемая вакуумметрическая высота всасывания такая, при которой обеспечивается работа насоса без изменения основных показателей.
Гидравлические двигатели
1. Крутящий момент на валу двигателя ;
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
2. частота вращения вала (или угловая скорость );
3. мощность двигателя ;
4. гидравлическая мощность двигателя;
где объемный расход жидкости через двигатель (пропускная способность);
5. К.П.Д. гидродвигателя;
.
Возможны следующие постановки расчета основных показателей:
1) В действующей машине при данном режиме нагружения с помощью приборов измеряют сомножители полезной и потребляемой мощностей, вычисляют к. п. д.;
2) при проектировании технологического режима определяют сомножители полезной мощности (для насоса и , для гидродвигателя и ), а затем с помощью характеристик машин число параллельно или последовательно включенных машин, к. п. д. и потребляемую мощность;
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
3) исходя из лимита потребляемой мощности и учитывая К.П.Д. машины, определяют возможную полезную мощность и ее сомножители.
Всасывающий трубопровод соединяется с резервуаром, из которого откачивается жидкость, а по нагнетательному трубопроводу жидкость подается в приемные емкости, которые могут быть расположены на различном расстоянии от насоса. Всасывающие трубопроводы обычно имеют небольшую длину, которая определяется допустимой потерей напора на всасывании насоса.
Для создания равномерного движения жидкости в трубопроводах поршневые насосы оборудуются воздушными колпаками. Обводная линия предназначена для пуска насоса.
В качестве привода насосов могут также применяться паровые двигатели и двигатели внутреннего сгорания [3]. Для создания равномерного движения жидкости в трубопроводах поршневые насосы оборудуются воздушными колпаками. Обводная линия предназначена для пуска насоса.
В качестве привода насосов могут также применяться паровые двигатели и двигатели внутреннего сгорания [3].
1.2 Характеристики насосов гидравлических машин
Объемный к. п. д. насоса. Объемные потери в насосе характеризуются объемным к. п. д., который показывает, насколько фактическая производительность насоса отличается от теоретической (геометрической), и представляет собой отношение фактической производительности к теоретической.
При вращении вала насоса объем его камер изменяется, причем при рабочем ходе (цикле) этот объем уменьшается и заполняющая его жидкость вытесняется; для гидравлического мотора объем камер при рабочем ходе увеличивается и жидкость, поступающая к нему от внешнего источника,
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
1 всасывающий трубопровод; 2 задвижка; 3 нагнетательный трубопровод; 4 задвижка на выходе насоса; 5 обводной трубопровод;
6 воздушный колпак; 7 редуктор; 8 электродвигатель; 9 насос;
10 задвижка на всасывающей линии
Рисунок 1.1 Схема насосной установки
заполняет эти камеры. Изменение объема камер насоса или мотора за один оборот характеризует их рабочие объемы, а за единицу времени – теоретическую (расчетную) производительность (подачу), которую часто также называют геометрической производительностью. Иначе расчетная производительность (подача) насоса – суммарное изменение объема камер
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
насоса в единицу времени или произведение рабочего объема насоса на число оборотов вала в единицу времени, причем под рабочим объемом насоса (или гидромотора) понимают изменение объема камер насоса за один оборот.
Следовательно, рабочий объем насоса является его расчетной производительностью за один оборот вала.
Не следует отождествлять число оборотов вала насоса (гидромотора) с числом рабочих циклов, поскольку в насосах (гидромоторах) некоторых конструкций рабочие элементы совершают за один оборот вала несколько рабочих циклов нагнетаний и всасываний. В соответствии с этим под одним рабочим циклом понимают разовое изменение объема рабочих камер от максимального значения до минимального.
Так как объемная производительность насоса находится при нормальных условиях работы в прямой зависимости от числа оборотов, то удобно выражать производительность насоса через его рабочий объем. Фактическая производительность насоса. Помимо расчетной (теоретической или геометрической), различают фактическую (полезную) производительность насоса, под которой понимают подачу жидкости насосом при определенных значениях перепада давления в камерах нагнетания и всасывания и вязкости жидкости, а также числе оборотов и при прочих параметрах, влияющих на объемные потери жидкости в насосе. Величина этой производительности будет меньше расчетной на величину объемных потерь жидкости, которые возникают в результате перетекания жидкости из рабочей полости в нерабочую или в атмосферу, а также в результате неполного заполнения рабочих камер жидкостью в процессе всасывания и в результате сжатия, в процессе нагнетания жидкости и деформации деталей насоса, определяющих размер рабочих его камер. Последние потери принято называть условными утечками или потерями на всасывании насоса.
Количественное сравнение непосредственных утечек жидкости с условными (будем называть их объемными потерями из-за неполного заполнения рабочих камер насосов) показывает, что последние могут составить в некоторых случаях 75% всех утечек в насосе.
Теоретическую производительность определяют расчетным путем или измеряют при медленном проворачивании насоса и нулевом перепаде давления
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
жидкости между полостями входа и выхода при нулевой разности уровней жидкости в заборном и сливном резервуарах.
Кавитация в насосе сопровождается пульсацией давления жидкости и шумом. Эти пульсации обусловлены обратным потоком жидкости из нагнетательной полости насоса, который сопровождается гидравлическими ударами и в результате чередующихся ударов – пульсацией давления в нагнетательной магистрали насоса. Амплитуда этих пульсаций может при известных условиях достигать величины, вызывающей разрушение насоса.
Возможность возникновения кавитации можно уменьшить рациональным выбором режимов работы гидравлической системы и правильным конструктивным выполнением ее агрегатов, однако полностью исключить это явление можно лишь применением вспомогательных насосов подкачки, а также повышением давления во всасывающей линии насоса. В частности, повышение давления во всасывающей линии насоса часто достигается путем применения специального эжектора, устанавливаемого на сливной линии систем), с помощью которого можно повысить давление на входе в насос, используя скоростной напор жидкости, выходящей из сопла эжектора. Сливная магистраль гидросистемы в этом случае соединяется с эжекторным устройством, с помощью которого во всасывающий канал насоса может дополнительно поступить под избыточным давлением некоторое количество жидкости через канал, соединенный с соединенный с бачком.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
Минимальное значение числа оборотов насоса определяется его герметичностью (утечками жидкости), а максимальное – надежностью заполнения рабочих камер жидкостью. При уменьшении числа оборотов его расчетная производительность пропорционально уменьшается, в то время как непосредственные утечки сохраняются при всех прочих равных условиях практически постоянными; в результате при известных числах оборотов полезная производительность и объемный к. п. д. насоса могут снизиться до нулевого значения.
Производительность насоса. Расчетная (теоретическая) производительность насоса за один оборот (рабочий объем) равна объему, описываемому его поршнями.
Простейший поршневой насос состоит из рабочего цилиндра, снабженного двумя клапанами (всасывающим и нагнетательным), и поршня, совершающего возвратно-поступательное движение. К цилиндру подводятся две трубы: всасывающая и нагнетательная (рисунок 1.2).
Всасывающая труба соединяет камеру цилиндра с резервуаром. При движении поршня вправо в камере вследствие увеличения ее объема создается разрежение. В месте соединения всасывающего трубопровода с насосом также создается разрежение. В связи с этим во всасывающем трубопроводе образуется перепад давления, под Действием которого жидкость перемещается к насосу. Вследствие разности давлений открывается всасывающий клапан и жидкость заполняет рабочую камеру цилиндра.
В начале всасывающего трубопровода давление может быть атмосферным или близким к атмосферному или определяться суммой атмосферного давления и давления столба жидкости над всасывающим трубопроводом, если насос работает с подпором.
В процессе поступления жидкости в камеру цилиндра нагнетательный клапан остается закрытым. Цилиндр заполняется жидкостью до тех пор, пока поршень не займет крайнего правого положения. При ходе поршня влево в цилиндре создается давление, под действием которого всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается и жидкость выталкивается в нагнетательную трубу.
В процессе возвратно-поступательного движения поршня жидкость
перемещается по всасывающему трубопроводу в цилиндр насоса, а из него в нагнетательную трубу и дальше к месту потребления. Потребителями могут быть резервуары, паровые котлы, аппараты и др. Поршневые насосы можно классифицировать следующим образом.
1. По числу цилиндров:
а) одноцилиндровые;
б) двухцилиндровые;
в) трехцилиндровые:
г) многоцилиндровые.
2. По роду перекачиваемой жидкости:
а) нефтяные, для перекачки горячих нефтепродуктов;
б) дозировочные, для перекачки химических реагентов;
в) для перекачки сжиженных газов;
г) цементировочные, для перекачки цементного раствора и воды при цементировании скважин и др.
3. По конструкции поршня:
а) поршневого типа;
б) плунжерные (поршень представляет собой удлиненный полый цилиндр);
в) диафрагмовые (цилиндр отделен от клапанной коробки упругой диафрагмой);
г) с проходным поршнем.
4. По способу действия:
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
а) одинарного действия;
б) двойного действия;
г) с проходным поршнем.
1 – всасывающий клапан; 2 рабочий цилиндр; 3 нагнетательный клапан; 4 нагнетательный трубопровод; 5 поршень; 6 всасывающий трубопровод; 7 резервуар
Рисунок 1.2 Простейший поршневой насос
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
5. По расположению рабочих цилиндров:
а) горизонтальные;
б) вертикальные.
6. По способу приведения в действие:
а) паровые прямодействующие (поршень насоса и поршень силового цилиндра закреплены на общем штоке);
б) приводные (работают от двигателя через соответствующие передачи и
кривошипно-шатунный механизм);
в) ручные.
Поршневые насосы могут также различаться по числу цилиндров.
1.3 Основные свойства жидкостей, перекачиваемых насосами и используемых в гидроприводе
Жидкостями называются жидкие (капельные) и газообразные тела, которые в отличие от твердых тел не обладают способностью сохранять свою форму. Жидкость приобретает форму резервуара, который она заполняет. Газ, закачанный в газгольдер, распространяется по всему его объему.
Капельные жидкости отличаются от газообразных весьма малой сжимаемостью и значительно большей плотностью.
Для сравнения плотности некоторых капельных и газообразных жидкостей приведены в таблице 1.1.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
Большинство капельных жидкостей (вода, бензин, керосин, дизельное топливо и др.) практически несжимаемы, однако сжиженные газы (пропан и бутан) обладают значительной сжимаемостью.
Обычно все капельные жидкости называются несжимаемыми жидкостями, имеющими постоянную плотность, а газы сжимаемыми жидкостями.
В некоторых случаях для упрощения решений задач гидродинамики вводится понятие идеальной (невязкой) жидкости. Под идеальной жидкостью в отличие от реальной подразумевают такую условную жидкость, при движении которой не возникает напряжений внутреннего трения. Идеальная жидкость перемещается по трубам и каналам без сопротивлений (без потери энергии на трение).
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
Таблица 1.1 – плотности некоторых жидкостей
|
Вид жидкости |
Плотность, |
|
Вода |
1000 |
|
Нефть |
860 |
|
Бензин |
700 |
|
Керосин |
740 |
|
Сжиженный пропан при 0° С и давлении насыщения |
528 |
|
Сжиженный бутан при 0° С |
600 |
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
Разраб.
Новиков Н.С
Провер.
Соловьев В.В
Н. контр.
Утверд.
2 Насосы: шланговые, мембранные, с роликовыми вытеснителями
Лит.
Листов
УГТУ МОН-08(з)
2 НАСОСЫ: ШЛАНГОВЫЕ, МЕМБРАННЫЕ, С РОЛИКОВЫМИ ВЫТЕСНИТЕЛЯМИ
Перечисленные в заголовке насосы относятся к роторным и возвратно-поступательным насосам.
Возвратно-поступательный насос относится к объемным насосам, принцип действия которых состоит в том, что жидкая среда попеременно заполняет рабочую (насосную) камеру и вытесняется из нее. Название этому насосу дано по характеру движения рабочих органов (поршней, плунжеров, диафрагм). Существуют и другие объемные насосы - роторные (с вращательным) и крыльчатые (с возвратно-поворотным движением рабочих органов).
Для попеременного сообщения с местами входа и выхода жидкости насосная камера оборудована клапанами - всасывающим и нагнетательным. При движении рабочего органа объем камеры изменяется от минимального V (называемого объемом мертвого или вредного пространства) до максимального
Vs + VK,
где Vs - объем, описываемый рабочим органом за один ход длиной S.
С увеличением объема давление в насосной камере уменьшается. Поэтому жидкость под действием атмосферного давления поднимается по трубе, открывает всасывающий клапан и заполняет камеру. При этом закрытый нагнетательный клапан изолирует камеру от области высокого давления в отводящей трубе. При выталкивающем ходе рабочего органа в насосной камере создается давление, превышающее давление в отводящей трубе. Нагнетательный клапан открывается, а закрытый всасывающий клапан изолирует камеру от области низкого давления в подводящей трубе.
В отличие от динамического объемный насос обладает способностью самовсасывания, т. е. при известных условиях в нем обеспечивается
самозаполнение подводящего трубопровода жидкостью. Некоторое время после запуска незаполненный жидкостью насос может работать как компрессор, откачивая воздух. Но даже при абсолютной герметичности системы достигаемый вакуум
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
невелик, и для улучшения условий запуска насос, установленный над уровнем жидкости в расходном резервуаре, обычно приходится заполнять жидкостью, чтобы к тому же предохранить трущиеся детали от сухого трения.
При общности принципа действия и основных свойств возвратно-поступательные насосы весьма разнообразны по устройству.
По расположению в пространстве они, как и другие насосы, делятся на горизонтальные и вертикальные.
По выполнению рабочего органа насосы бывают диафрагменные; упругая диафрагма Д приводится в движение механически (рисунок 2.1, д) или гидравлически (рисунок 2.1, е). В последнем случае она служит перегородкой, разделяющей перекачиваемую жидкость, содержащую абразивные частицы, от чистой, омывающей трущиеся детали в насосной камере.
Как и возвратно-поступательные, роторные насосы являются объемными, действующими по принципу вытеснения жидкости. Эти насосы используются главным образом как источники питания различных гидроприводов, получающих все большее распространение в связи с механизацией трудоемких процессов и автоматизацией производства. Их широко применяют для смазки машин, а также для перекачивания различных жидкостей при небольших подачах.
К настоящему времени изобретено и применяется на практике много разновидностей роторных насосов. Их рабочие органы: статор — неподвижная часть насоса с всасывающей и нагнетательной камерами (корпус); ротор — деталь или группа деталей, вращающаяся от ведущего вала; замыкатель (или замыкатели), предназначенные для разобщения областей высокого и низкого давлений.
По характеру движения рабочих органов роторные насосы делятся на три группы:
роторно-вращательные с вращательным движением;
роторно-поступательные с вращательным и возвратно-поступательным движением;
роторно-поворотные с вращательным и возвратно-поворотным движением рабочих органов.
В зависимости от способа распределения жидкости роторные насосы подразделяются на насосы с бесклапанным и клапанным распределением. Наиболее
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
распространенные бесклапанные насосы являются обратимыми машинами, что позволяет применять их в качестве гидравлических двигателей.
В роторном насосе частота вращения вала не обязательно равна частоте циклов в рабочей камере. В некоторых насосах за один оборот вала в каждой камере совершается несколько нагнетаний и всасываний. Исходя из этого, различают насосы однократного, двухкратного и многократного действия.
Рабочий объем
q = kVz,
где k - кратность действия;
V n z - соответственно объем одной рабочей камеры и число камер.
В некоторых случаях расчет рабочего объема затруднителен, и поэтому его определяют опытным путем. Для этого измеряют объем поданной жидкости за несколько оборотов вала при небольшой частоте вращения вала (n до 1 об/с) и нулевом перепаде давления, когда перетекания и недозаполнение насоса жидкостью практически отсутствуют, и делят измеренный объем жидкости на число оборотов.
Роторные насосы делятся на регулируемые (с изменяющимся рабочим объемом) и нерегулируемые.
Подача роторного насоса пульсирующая, однако неравномерность ее невелика, и гасители пульсации не требуются. При наличии жидкостной пленки, заполняющей зазоры, он может отсасывать воздух из подводящего трубопровода, т. е. является самовсасывающим.
К этой группе относятся зубчатые насосы, в которых жидкость перемещается в плоскости, перпендикулярной к оси вращения рабочих органов, и винтовые насосы — жидкость перемещается вдоль оси вращения.
В свою очередь, зубчатые насосы подразделяются на шестеренные, коловратные и шланговые. В первом из названных и наиболее распространенном из зубчатых насосов рабочими органами служат шестерни, которые обеспечивают геометрическое замыкание рабочих камер и передают крутящий момент.
Под коловратным насосом, согласно ГОСТ 17398—72, понимается зубчатый насос с рабочими органами в виде роторов, обеспечивающих только геометрическое замыкание рабочей камеры, а вращающий момент с ведущего ротора на ведомый передает шестеренная пара, расположенная вне корпуса насоса. В шланговом насосе рабочим органом является упругий шланг, пережимаемый вращающимися роликами (рисунок 2.1).
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
а с механическим приводом; б с гидравлическим приводом
Рисунок 2.1 Схема диафрагменного (мембранного) насоса
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
Рисунок 2.2 Зубчатые роторные насосы
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
Разраб.
Новиков Н.С
Провер.
Соловьев В.В
Н. контр.
Утверд.
3 Гидроцилиндры: телескопические, мембранные и сильфонные
Лит.
Листов
УГТУ МОН-08(з)
3 ГИДРОЦИЛИНДРЫ: ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЕ, МЕМБРАННЫЕ И СИЛЬФОННЫЕ
Гидроцилиндром называется объемный гндродвигатель с поступательным движением выходного звена.
В гидроцилиндре двустороннего действия движение выходного звена под действием рабочей среды возможно в двух противоположных направлениях, в гидроцилиндре одностороннего действия движение выходного звена под действием рабочей среды возможно только в одном направлении.
В строительных машинах большее распространение получили поршневые гидроцилиндры двустороннего и одностороннего действия с односторонним штоком , а также телескопические гидроцилиндры.
На рисунке 6 показана конструкция поршневого гидроцилиндра двустороннего действия с односторонним штоком. Основной его деталью является корпус 5 с внутренней поверхностью, обработанной под S79. Внутри корпуса перемещается шток 4 из закаленной стали марки 35 или 45 с твердостью не менее HRC 25-30. Наружная поверхность штока обычно хромируется. На внутренний конец штока посажен поршень 7 с манжетами 6 нз маслостойкой резины. Поршень закреплен на штоке стопорным кольцом 8 и гайкой. На второй конец штока обычно навинчивается проушина, которая соединяется с рабочим органом. Направление перемещению штока создает передняя крышка 3. В этой же крышке помещены уплотнение 2 и маслосъемная манжета 1. На второй конец корпуса посажена крышка 9 с проушиной для крепления гидроцилиндра. В крышке имеется отверстие для подвода и отвода рабочей жидкости. В гидроцилиндре различают две полости: штоковая, в которой перемещается шток, и поршневая, в которой шток отсутствует.
Телескопический гидроцилиндр (Рисунок 3.1 и рисунок 3.2) состоит из четырех гидроцилиндров, встроенных один в другой. Три внутренних перемешаются поочередно внутри четвертого наружного гидроцилиндра, который приваривается к основанию, шарнирно связанному с осью. Верхние части гидроцилиндров служат направляющими для гидроцилиндров, находящихся внутри них; в них помещается
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
трехрядное уплотнение из маслостойкой резины. Ограничение выдвижению гидроцилиндров осуществляется поясками, расположенными в нижней части гидроцилиндров. Подвод жидкости и отвод ее осуществляются через штуцер, находящийся в нижней части основания.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
а телескопического; б диафрагменного; в сильфонного.
Рисунок 3.1 Телескопический гидроцилиндр
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
а)
б)
в)
а телескопического; б диафрагменного; в сильфонного
Рисунок 3.2 Схемы гидроцилиндров
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
Разраб.
Новиков Н.С
Провер.
Соловьев В.В
Н. контр.
Утверд.
4 Испытание гидравлических машин
Лит.
Листов
УГТУ МОН – 08з
4 ИСПЫТАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАШИН
Все насосы подвергают обязательным испытаниям, при которых в основном снимаются объемные и механические характеристики и в некоторых случаях – характеристики по шуму и ресурсу работы.
Принципиальная гидравлическая схема установки для снятия объемных характеристик насоса (рисунок 4.1а). Насос 1, приводимый через бесступенчатый редуктор 15, забирает жидкость из бака, снабженного охладительным 11 и нагревательным 13 устройствами. Регулирование количества охлаждающей воды производят дросселем 8. Температуру масла в баке измеряют термометром 14.
От насоса рабочая жидкость через дроссель 5 и кран 6 переключения поступает в измерительный 7 либо в расходный бак 9. Из измерительного бака 7 жидкость через кран 10 сливается в расходный бак.
На всасывающей магистрали насоса установлен дроссель 12 для регулирования сопротивления, величина которого измеряется с помощью манометра 2. Давление на выходе измеряют манометром 4 (или каким-либо датчиком), в магистрали которого установлен демпфер (дроссель) 3.
Момент вращения обычно измеряют при помощи балансировочной установки (рисунок 4.1 б). Уравновешивание осуществляют при помощи груза а или пружинных весов. Последний способ имеет эксплуатационные преимущества перед первым.
При необходимости точных измерений применяют специальный тензометрический измеритель момента, устанавливаемый непосредственно на валу, соединяющем насос с приводным двигателем. Испытание гидромоторов. Для снятия характеристик крутящего момента гидромотора (двигателя) обычно применяют установку (рисунок 4.2 а).
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070.
З
Насос 2, приводимый с помощью электродвигателя 1, питает гидромотор 3, вал которого нагружается тормозным устройством 4. Кран 5 служит для перевода насоса в режим холостого хода. В качестве тоюмозного устройства обычно используют фрикционный или гидравлический тормоз, причем последний отличается большей плавностью торможения и относительной простотой рассеивания тепла.
Принципиальная схема испытательной установки с гидравлическим тормозом (рисунок 4.2, б). Испытываемый гидромотор 1 связан с валом нагрузочного (тормозного) насоса 2, корпус которого установлен на подшипниках качения, соосных с приводным валом. Нагрузка осуществляется с помощью дросселя 3 на выходе из насоса.
Для изменения момента нагрузки гидромотора может быть применена упрощенная установка (рисунок 4.2, в). Тормозной момент мотора уравновешивается грузом G, приложенным на плече L2. Для повышения точности измерения, а также для практического удобства проведения испытаний дополнительно используются чувствительные пружинные весы (динамометр). Крутящий момент в основном уравновешивается грузом G, динамометр же воспринимает на себя лишь некоторую небольшую нагрузку.
Для проверки теоретической (геометрической) производительности насоса его прокачивают вручную. Для этой цели может быть рекомендована схема, в которой для устранения утечек жидкости из одной камеры насоса в другую обеспечено равенство статических напоров на сторонах всасывания и нагнетания (рисунок 4.3). Для обеспечения примерного равенства статических напоров всасывания и подачи применяется расходный бачок а с большой свободной поверхностью жидкости.
Испытательная установка с регенерацией мощности. Недостатком рассмотренных испытательных установок, в которых насосы нагружаются дросселированием жидкости на выходе из насоса, а нагружение гидромоторов – при помощи какого-либо тормозного (нагрузочного) устройства, является то, что вся потребляемая и развиваемая при этом мощность превращается в тепло.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
1 Насос; 2,4 манометр; 3 Демпфер; 5, 8, 12 дроссель; 6, 10 кран; 7 измерительный бак; 9 расходный бак; 11 охладительное устройство; 13 нагреватель; 14 термометр; 15 редуктор
Рисунок 4.1 Схемы установки для снятия объемных характеристик насоса
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
25
МОН.000000.070. ПЗ
1 двигатель; 2 насос; 3 гидромотор; 4 тормозное устройство
Рисунок 4.2 Схемы установки для снятия механических характеристик насоса
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
а расходный бачок; b насос; с измерительная емкость
Рисунок 4.3 Схема установки ручной прокачки насоса.
Поэтому при длительных испытаниях необходимо предусматривать охлаждающие устройства. Кроме того, в случае длительных испытаний насосов или моторов большой мощности непроизводительно расходуется (превращается в тепло) значительное количество энергии. Во многих же случаях (при испытаниях гидромашин мощностью в несколько сот и тысяч л. с.) эвакуация
большого количества тепла чрезвычайно затруднительна. Рекуперирование же энергии при помощи электроагрегатов при испытании объемных гидромашин в большинстве случаев неприменимо ввиду того, что испытания обычно проводятся в широком диапазоне скростей выходного вала.
Практика показала, что наиболее рациональными являются испытательные устройства, построенные на принципе взаимного нагружения гидромашин (насоса и гидромотора) по замкнутому контуру. Очевидно, применение этого способа взаимного нагружения возможно для испытаний обратимых гидромашин.
При нагружении по замкнутому циклу отпадает необходимость в тормозных устройствах и значительно сокращается потребление электроэнергии, которая в этом случае расходуется лишь на компенсацию потерь ее в замкнутом испытательном контуре. Энергия, требующаяся для компенсации ее потерь в испытательной установке, подводится либо к валам гидромашин, либо в соединяющие их трубопроводы. В первом случае подача энергии извне осуществляется путем подведения механической энергии к кинематически связанным между собой валам испытуемых гидромашин и во втором – через гидромагистрали, соединяющие
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
испытуемые гидромашины путем подачи в них жидкости под давлением. Применяются также схемы, в которых энергия извне подводится одновременно обоими способами.
Регулирование режима работы (нагрузки и скорости вращения) осуществляется либо путем регулирования рабочего объема испытуемых гидромашин, либо с помощью дросселя (клапана), которым регулируется давление в напорной магистрали.
Принципиальная схема испытательной установки с механической компенсацией и объемным регулированием (рисунок 4.4, а), применяется в тех случаях, когда не требуется регулировать скорость вращения испытуемой машины. Связанные между собой валы обеих гидромашин Н и М соединены непосредственно или через редуктор 3 с приводным электродвигателем 4. Гидравлические машины соединены таким способом, что одна из них работает в насосном (Н) и вторая – в гидромоторном (М) режиме; мощность, развиваемая последней машиной (М), суммируется на валу первой машины (П) с мощностью приводного электродвигателя 4. Для этого жидкость от насоса II направляется в гидромотор М, который будучи механически связан с насосом (II), приводит его во вращение, возвращая тем самым энергию рабочей жидкости (за вычетом небольших потерь) на вал 2 привода насоса. Приводной электродвигатель 4, соединенный тем или иным способом с валами гидромашин, в этом случае развивает мощность, затрачиваемую лишь на компенсацию потерь в системе испытательной установки.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
В схеме предусмотрена возможность регулирования скорости, которая осуществляется при помощи вариатора (бесступенчатого редуктора) 3. В системе установлен подкачивающий насос 1, предназначенный для создания во всасывающей магистрали испытываемого насоса Н некоторого избыточного давления, величина которого регулируется переливным клапаном (на схеме не показан).
Для обеспечения работы подобной системы рабочий объем насоса Н должен быть больше объема гидромотора М на величину, необходимую для компенсации (с некоторым запасом) утечек жидкости.
Для измерения расхода жидкости применен расходомер 5. В случае необходимости в системе устанавливается охладитель жидкости.
В рассмотренной системе каждая из нерабочих магистралей соединена в целях улучшения рассеивания тепла с баком 6.
Расчеты установки сводятся в основном к определению объемных и механических характеристик
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
29
МОН.000000.070. ПЗ
Рисунок 4.4 Схемы установок для испытания насосов с регенерацией мощности
Для испытаний нерегулируемых насосов применяется система дроссельного регулирования с механической компенсацией и параллельным питанием (рисунок 4.4, в), а также система с сочетанием параллельного и последовательного питаний (рисунок 4.4, г).
Первая система (рисунок 4.4, в) состоит из двух нерегулируемых гидромашин (насосов) 3 и 5, жестко связанных с приводным электродвигателем
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
4. Вспомогательный насос 2, приводимый электродвигателем 1, включен в рабочую магистраль гидромашин 3 и 5 параллельно. Нагрузка осуществляется с помощью подпорного клапана 6'.
Эта система не допускает регулирования скорости вращения испытываемой машины.
В схеме с параллельным и последовательным питанием (рисунок 4.4, г), испытываемые регулируемые гидромашины 1 и 2 связаны между собой валами, а также жидкостной магистралью.
Система снабжена регулируемым насосом 8, приводимым электродвигателем 7, и вспомогательным насосом 4 малой производительности, приводимым электродвигателем 5. Нагружение испытываемых машин 1 и 2 осуществляется дросселем 3 и подпорным клапаном 6, служащим для слива избытка жидкости, поступающей от машины 2 в насос 8.
Нетрудно видеть, что путем изменения (регулирования) рабочих объемов машин, а также регулирования затяжки клапана 6 и регулирования дросселя 3 представляется возможным создать требуемые скоростной и силовой режимы работы испытываемых гидромашин 1 и 2.
Практика показывает, что подобная установка допускает регулирование скорости от 5 до 1500 об/мин. [3,5]
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
МОН.000000.070. ПЗ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Касьянов, В.М. Гидромашины и компрессоры: Учебник для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Недра, 1981. - 295 с: ил.
2. Абдурашитов, С.А., Тупиченков А.А., Вершинин СМ. и др. Гидромашины и компрессоры. - М.: Недра, 1974. - 296 с: ил.
3. Бобровский, С.А., Соколовский СМ. Гидравлика, насосы и компрессоры. - М.: Недра, 1972. - 296 с: ил.
4. Молчанов, А.Г., Чичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. -М.: Недра, 1976. - 328 с: ил.
5. Башта, Т.М. Объёмные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. Учебник для вузов. - М.: Машиностроение, 1974. - 606 с: ил.
6. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1982. - 422 с: ил.
7. Балденко, Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Винтовые забойные двигатели: Справоч. пособ. - М.: ОАО Издательство «Недра», 1999. - 375 с: ил.
8. Шумова З.И., Собкина И.В. Справочник по турбобурам. - М.: Недра, 1970.-192 с: ил.