ЧАСТЬ I. Изучение конструкций объемных гидромашин

ЧАСТЬ I. Изучение конструкций объемных гидромашин

 

При выполнении этих лабораторных работ необходимо:

― получить от преподавателя объемную гидромашину;

― демонтировать гидромашину;

― зарисовать основные детали машины (по выбору преподавателя) на формате А4, проставляя все размеры;

― собрать объемную гидромашину.

 

Лабораторная работа №1

Лабораторная работа №2

Роторные аксиально-поршневые гидромашины

Аксиально-поршневой гидромотор с неподвижным наклонным диском

2.1.1. Общие сведения. Назначение

Гидромоторы (рис. 2.1) предназначены для осуществления вращательного движения исполнительных органов различных гидрофицированных машин и механизмов, где требуется широкий диапазон изменения частоты вращения, реверсирование, частые включения и т.п. Применяются в приводах металлорежущих и деревообрабатывающих станков, термопластавтоматов, автоматических линий и др., в том числе в приводах с ЧПУ, в следящих и шаговых приводах.

 

2.1.2. Устройство и принцип действия

Рис. 2.1. – Мотор аксиально-поршневой нерегулируемый типа Г 15-2…Н

Гидромотор состоит из корпуса 1 (рис. 2.1), в расточках которого расположен упорный подшипник 11, опорного диска 7, корпуса 6,вала 12,установленного в подшипниках 8 и 13. На валу на шпонке расположен барабан 2 с толкателями 10 и пружинами 3,которые прижимают ротор 5 с поршнями 9 к диску 7. Ротор посажен на центрирующий поясок вала 12 и синхронизируется с барабаном 2 поводком 4.

Рабочая жидкость под давлением поступает по каналам (пазам Б или В) опорного диска в поршневые камеры гидромотора. Усилие, создаваемое давлением рабочей жидкости на поршни, передается через толкатели на упорный подшипник. Тангенциальная составляющая этого усилия приводит барабан (а следовательно, и вал ротора) во вращение. Отработанная рабочая жидкость поступает по соответствующим каналам опорного диска в сливную магистраль. Перед запуском гидромотора необходимо заполнить рабочей жидкостью его корпус: при работе в горизонтальном положении – выше средней линии, при работе в вертикальном положении – полностью. В качестве рабочей жидкости следует применять минеральное масло вязкостью 15-200 сСт. Температура масла от 10 до 65 ºС. Направление и частота вращения гидромотора меняются путем изменения направления и величины потока жидкости.

 

2.1.3. Основные технические параметры моторов типа Г 15-2…Н

 

Рабочий объем, см³ 11,2…160

Давление на входе, ном/макс, МПа 6,3/12,5

Номинальная частота вращения вала, об/мин 960

Номинальная производительность, л/мин 10,75…153,6

Крутящий момент, Н∙м 8…128

КПД (%) гидромеханический/полный 0,89/0,87

Номинальная полезная мощность, кВт 0,8…12,8

Масса, кг 4,7…40

 

Лабораторная работа №3

Шестеренные гидромашины

3.1. Шестеренный насос типа Г 11-2…

3.1.1. Общие сведения. Назначение

Шестеренные насосы (рис.3.1) предназначены для нагне­тания чистого минерального масла в гидравличе­ские системы металлорежущих станков, прессов и других машин, работающих в закрытых помещениях при температуре масла 10 – 50 ºС и номинальном давлении 2,5 МПа. Рекомендуется применять масло индустриальное И-20 или И-30. Эти не реверсируемые насосы отличаются компактностью, малым количеством подвижных деталей и простотой конструкции.

 

3.1.2. Устройство и принцип действия

Рис. 3.1. – Шестеренный насос типа Г 11-2…

Шестеренчатый насос имеет две стальные закаленные шестерни 7, закрепленные шпонками по скользя­щей посадке на ведущем 5 и ведомом 4 валиках. Осевые перемещения шестерен ограничиваются пружинными кольцами 3. Оба валика враща­ются на свободных игольчатых роликах 6. Наружными кольцами каж­дого подшипника служат стальные закаленные втулки 9,монтируемые в соответствующей расточке чугунного корпуса 1 насоса. Корпус имеет лапы с четырьмя отверстиями для крепления болта­ми. С торцов корпус закрыт чугунными крышками 2 и 8. Для разгрузки уплотнения приводного вала от избыточного давле­ния во втулках имеются сверления А, соединяющиеся с камерой всасывания. Для предотвращения запирания масла во впадинах между зубь­ями на торцовых поверхностях втулок 9 предусмотрены разгрузочные канавки Б.

При вращении шестерен камера всасывания, расположенная со стороны выхода зубьев из зацепления, увеличивается и заполняется маслом, а камера нагнетания, находящаяся со стороны входа зубьев в зацепление, уменьшается, вытесняя масло из впадины между зубьями.

 

3.1.3. Основные технические параметры насосов типа Г 11-2…

 

Производительность, л/мин 12…70

Номинальное давление, МПа 2,5

Число оборотов, об/мин 1450

Потребляемая мощность, кВт 0,9…3,9

Объемный КПД 0,76…0,85

Масса, кг 6,2….15

Лабораторная работа №4

Пластинчатые гидромашины

4.1. Пластинчатые насосы типа БГ12-2…М

4.1.1. Общие сведения. Назначение

Насосы пластинчатые с постоянным рабочим объемом изготовляются в однопоточном (рис. 4.1) исполнении и предназна­чены для нагнетания в гидравлические системы ма­шин рабочей жидкости одним потоком, постоянным по величине и направлению. Гидравлически разгруженные сдвоенные пластины обеспечивают высокую долговечность насосов.

Применяются насосы в гидравлических системах станков, литейного, сварочного оборудования, прес­сов и других стационарных машин, работающих в закрытых помещениях, где требуемая величина дав­ления не превышает 12,5 МПа.

 

4.1.2. Устройство и принцип работы

Рис. 4.1. – Пластинчатый насос двойного действия типа БГ 12 – 2…М

В чугунном корпусе 3 и крышке 7 смонтирован статор 6, имеющий внутри криволинейную поверхность, по которой скользят десять сдвоенных лопаток, свободно перемещающихся в радиальных пазах ротора 5.

Ротор посажен на шлицы вала 9, свободно вращающегося в подшипниках. Для распределения потоков масла и уплотнения торцов ротора и статора служат стальные диски – плоский 8 и с шейкой 4. Плоский диск имеет два основных окна 11 и два вспомогательных 10 для всасывания масла под лопатки.

Для увеличения площади всасывающих окон они соединяются отверстиями 13 статора с глухими основными 15 и вспомогательными 16 всасывающими окнами диска с шейкой, за счет чего обеспечивается всасывание масла с двух сторон ротора.

Диск с шейкой 4 (плавающего типа) имеет, кроме того, основные окна 14 для нагнетания масла и вспомогательные 17 для подачи масла под лопатки. Плоский диск 8 имеет глухие основные и вспомогательные окна (на рисунке условно не показаны), которые расположены с обеих сторон ротора и обеспечивают разгрузку ротора от давления масла в осевом направлении. Прижим пластин к статору в зоне всасывания осуществляется за счет центробежной силы. При запуске насоса первоначальный прижим диска 4 обеспечивается тремя пружинами 2, а при работе насоса диск прижимается давлением масла.

Насос работает следующим образом. При вра­щении ротора 5 пластины под действием центробеж­ной силы всегда прижаты к внутренней поверхности статора. Каждая пластина перемещается в пазах ротора в соответствии с профилем внутренней по­верхности статора 6.

Каждая из камер между двумя соседними пластинами во время соединения с окнами всасывания 11 увеличивает свой объем и запол­няется маслом, а пространство под лопатками – через окна 10. Эта камера во время соединения с окнами на­гнетания 14 уменьшает свой объем, вытесняя масло в полость нагнетания. За один оборот ротора произ­водится два полных цикла всасывания и нагнетания масла. Благодаря диаметрально противоположному расположению камер нагнетания и всасывания на­грузка на ротор 5 от давления масла со стороны полостей нагнетания уравновешивает­ся, и вал насоса передает только крутящий момент. Для предотвращения утечек масла по валу 9 насоса во фланце установлена манжета 1 из маслостойкой резины. Стык между корпусом и крышкой уплотняется круглым кольцом 12 из маслостойкой резины.

Насос может быть установлен в горизонтальном, вертикальном положении над уровнем масла и с по­гружением в него. Последнее обеспечивает более благоприятные условия работы, но затрудняет наблюдение при эксплуатации.

4.1.3. Основные технические параметры

Параметр	Типоразмер
БГ12 – 21АМ	БГ12 – 21М	БГ12 –22АМ	БГ12 – 22М	БГ12 –23АМ	БГ12–23М	БГ12–24АМ	БГ12–24М	БГ12–25АМ
Номинальная подача, л/мин	5,4		14,6	19,4	25,5				105,6
Рабочий объем, см3			12,5
Номинальное давление, МПа	12,5
Число оборотов, об/мин
Потребляемая мощность, кВт		3,06	4,6	5,65	6,94	8,45	15,1	19,6
Объемный КПД	0,72	0,75	0,78	0,81	0,85	0,88	0,8	0,86	0,88
Общий КПД	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,73	0,75	0,83
Масса, кг	9,2	24,4

* Максимальное давление на выходе из насоса 14 МПа.

Лабораторная работа №5

Гидроцилиндры поршневые

 

Гидроцилиндр преобразует гидравлическую энергию в механическую и осу­ществляет прямолинейные перемещения поэтому его называют гид­равлическим линейным двигателем.

Гидроцилиндры классифицируются по направлению действия рабочей жидкости (одностороннего и двустороннего действия) и по конструкции рабочей камеры (поршневые, плунжерные, телескопические, мембранные, сильфонные). В гидроприводах машин общепромышленного назначения широ­кое распространение получили поршневые гидроцилиндры с односторонним штоком и телескопические гидроцилиндры.

Рис. 5.1. – Конструкция гидроцилиндра двустороннего действия: 1 – упорное кольцо; 2, 4, 17 – кольца; 3 – грязесъемное кольцо; 5, 14 – уплотнительные манжеты; 6 – втулка; 7 – направляющая обойма; 8, 13 –уплотни тельные кольца; 9 –шток; 10 – гильза цилиндра; 11 – гайка; 12 –демпферное кольцо; 15 – поршень; 16 –держатель манжеты; 18 – стопорная шайба; 19 –гайка; 20 –хвостовик; 21 –втулка проушины

Гидроцилиндры строительно-дорожных машин изготавливаются по нормали ОН 22–176-69 и работают при номи­нальном давлении 16 МПа при температуре окружающей среды от – 40 до +50°С.

Гидроцилиндры поршневые по нормали ОН 22–176-69 выполняются с диаметрами поршня от 32 до 220 мм и штока от 16 до 140 мм, ходом поршня от 60 до 2800 мм в зависимости от исполнения.

Применение гидроцилиндров

1) Металлообрабатывающие станки и машины: движения подачи для инструмента и обрабатываемой детали; зажимные приспособления; движения резания на строгальных, долбежных и протяжных станках; движения на прессах; движения на машинах для литья под давлением.

2) Транспортные и подъемные устройства: движения при опрокидывании, подъеме и повороте в погрузчиках-опрокидыва­телях, вилочных погрузчиках и т.д.

3) Самоходные устройства: экскаваторы, ковшовые погрузчики, тракторы, штабе­леукладчики, бетононасосный транспорт.

4) Самолеты: подъемные, опрокиды­вающие и поворотные движения для шасси, щитков и закрылков и т.д.

5) Суда: перемеще­ния руля, регулировка судового гребного винта.

 

ЧАСТЬ ΙI. Экспериментальное изучение работы гидромашин

 

Лабораторная работа №6

Объемной гидромашины

Цель работы: Построить по опытным данным рабочие характеристики объемной гидромашины. Определить теоретическую подачу насоса и величину утечек жидкости.

 

6.1.Общие сведения

Гидравлическими машинами называются машины, которые сообщают протекающей через них жидкости механическую энергию (насос), либо получают от жидкости часть энергии и передают её рабочему органу для полезного использования (гидравлический двигатель).

Объёмные гидромашины (к которым относятся поршневые, шестерённые, радиально- и аксиально-поршневые и т.д.) работают за счёт изменения объёма рабочих камер, периодически соединяющихся с входным и выходным патрубками.

Рис.6.1. – Схематичное изображение поршневого насоса

Простейшая схема объёмного поршневого насоса представлена на рис. 6.1. В этом насосе возвратно-поступательно движущийся поршень 1 вытесняет жидкость из цилиндра 2 через открывающийся при этом нагнетательный клапан 4. При обратном ходе поршня в цилиндре создаётся разряжение и жидкость всасывается в цилиндр через всасывающий клапан 3.

Рабочий объем гидромашины – объем жидкости, пропускаемый через гидромашину при отсутствии утечек за один оборот вала.

Объемной подачей жидкости называется, в общем случае, отношение объема перемещаемой жидкости ко времени ее перемещения

, м³/с (л/мин).

Теоретическая (идеальная) объемная подача это произведение рабочего объема гидромашины на частоту вращения n вала этой гидромашины .

Для оценки качества работы насосов на режимах, отличающихся от номинальных, используются различного рода характеристики, полученные при испытаниях.

К основным рабочим характеристикам насосов обычно относят изменение подачи в зависимости от давления при постоянной частоте вращения приводного вала.

 

Описание опытной установки

Рис.6.2. – Схема опытной установки

Работа проводится на установке (рис. 6.2.), которая состоит из насосного агрегата (электродвигателя 1 и насоса 2), дросселя 4, мерного бака 5 и основного бака 6.

Для снятия характеристик установлены: манометр 3 (для измерения давления), тахометр (для измерения частоты вращения, на схеме условно не показан) и секундомер (на схеме условно не показан).

6.3.Порядок проведения работы

1. Выставить показания тахометра и секундомера на «ноль».

2. Установить рычаг на мерном баке 5 в горизонтальное положение (перекрывая слив из мерного в основной бак).

3. С помощью дросселя 4 установить определенное давление в магистрали.

4. Включить установку (при включении установки одновременно включаются в работу тахометр и секундомер).

5. Набрать в мерный бак 5 30-50 мл жидкости и выключить установку.

6. Записать показания манометра, секундомера и тахометра в таблицу 6.1. По линейке определить уровень жидкости в мерном баке и это значение также занести в таблицу 6.1.

7. Установить рычаг на мерном баке 5 в вертикальное положение (открыв слив из мерного в основной бак).

8. Опыт повторить 6 раз при различных значениях развиваемого насосом давления.

 

Лабораторная работа №7

Общие сведения

Аксиально-поршневая гидромашин -машина, у которой рабочие камеры вращаются относительно оси ротора, а оси поршней или плунжеров параллельны оси вращения или составляют с ней угол меньше 45°. Насосы и гидромоторы с аксиальным или близком к аксиальному расположением цилиндров, являются наиболее распространенными в гидравлических системах (гидроприводах).

 

7.1.1. Аксиально-поршневая машина с двойным несиловым карданом

В аксиально-поршневых насосах с наклонным блоком кинематическая и силовая связи ведущего и ведомого валов чаще всего осуществляются с помощью одинарного или двойного (рис. 7.1) карданов. Двойной кардан осуществляет кинематическую связь, т.к. нагружен лишь моментами трения блока цилиндров и инерционных сил. Данный тип кардана принято называть несиловым.

Рис. 7.1. – Кинематическая схема карданного механизма

Двойной кардан имеет два центра качения и применяется для устранения асинхронности угловых скоростей ведущего и ведомого валов. Этот кардан состоит из двух последовательно соединенных одинарных карданов. Двойной кардан практически обеспечивает синхронность движения ведомого и ведущего валов при условии, что оси входного и выходного валов (рис. 7.1) образуют с осью промежуточного шарнирного звена одинаковые углы (где – угол между осями ведущего и ведомого валов), а оси их шарниров параллельны и лежат в одной плоскости.

Конструктивная схема машины с двойным несиловым карданом представлена на рис. 7.2. При работе в режиме насоса вращательное движение от вала 1 через карданный вал 3 передается блоку цилиндров 4. Поршни 10,взаимодействуя с шатунами 11,совершают возвратно-поступатель­ные движения, последовательно осуществляя такты всасывания и нагнетания.

Рис. 7.2. – Конструкция аксиально-поршневой гидромашины с двойным несиловым карданом

При работе в режиме гидромотора рабочая жидкость из напор­ной линии гидросистемы поступает в отверстиекрышки 7 и через окно торцового распределителя подается в камеры блока цилиндров, создавая на поверхностях поршней 10 силы гидростатического дав­ления. Силы давления через шатуны 11 передаются фланцу вала 1. Окружные составляющие этих сил создают крутящий момент на ва­лу и приводят его во вращение. Часть крутящего момента кардан­ным валом 3 передается блоку цилиндров 4,обеспечивая синхрон­ное вращение вала и блока, цилиндров. Утечки рабочей жидкости из внутренней полости насоса-мотора отводятся через дренажные от­верстия, заглушённые пробками 9. Предварительный осевой поджим карданного вала и блока цилиндров осуществляется пружинами 2 и 5. 3ащита машины от перегрузки давлением обеспечивает­ся предохранительным клапаном, размещенным в клапанной ко­робке 6. Через двойной несиловой кардан в этих машинах передается при установившемся режиме только момент, необходимый для преодоления потерь на трение, а в переходных режимах – дополнительно момент на преодоление сил инерции вращающегося блока 4.

 

7.1.2. Аксиально-поршневая машина бескарданного типа

 

Универсальный шарнир (кардан) сложен в изготовлении и является наименее надежным узлом насоса, увеличивающим габариты гидромашины. Поэтому широкое применение получили гидромашины бескарданного типа (рис. 7.3). В данной конструкции приводная шайба (диск) 8 связана с цилиндровым блоком 1 через шатуны 4 поршней 3. Распределитель 2 в данных гидромашинах обычно выполняется сферическим. Центрирование блока 1 относительно распределительного золотника 2 осуществляется центральным пальцем 7, а начальный прижим к нему блока – пружиной.

Рис. 7.3. – Аксиально-поршневой гидромотор бескарданного типа

Привод блока цилиндров (рис. 7.3) осуществляется за счет непрерывного обкатывания поршневых штоков 4 по внутреннему конусу юбки поршней 3: при повороте вала 5 из нейтрального положения на некоторый угол шток 4 приходит в контакт с юбкой поршня 3 и при дальнейшем повороте вала ведет блок цилиндров 2. Жидкость под давлением р ₂ подается в рабочие камеры через крышку 6.

На блок цилиндров в этих гидромашинах передается только моменты от сил трения и инерции при ускорении и замедлении. Полезный крутящий момент на блок цилиндров не передается.

 

Описание опытной установки

Рис. 7.4. – Схема опытной установки

Работа проводится на установке (рис. 7.4), которая состоит из насосного агрегата (электродвигателя 1 и насоса 2), распределительного устройства 4, кранового распределителя 5, испытываемых гидромоторов 6 (с двойным несиловым карданом) и 7 (бескарданного типа), мерного 8 и основного 9 баков.

Для измерения давления установлен манометр 3, для измерения времени заполнения мерного бака 8 установлен секундомер (на схеме условно не показан).

 

Порядок проведения работы

1. Установить рычаг переключения кранового распределителя 5 в левое (при исследовании гидромашины с двойным несиловым карданом) положение.

2. Установить распределитель 4 в правое положение, при котором жидкость будет подаваться в гидромотор («на слив»).

3. Включить установку. Ручным тахометром измерить частоту вращения вала гидромотора и значение записать в таблицу 7.1.

4. Установить секундомер на «ноль»

5. Установить распределитель 4 в левое положение, при котором жидкость будет подаваться в мерный бак.

6. В мерный бак набрать 50-100 мл, при этом секундомером автоматически измеряется время заполнения мерного бака. Измерить давление в системе по манометру 3. Результаты измерений внести в таблицу 7.1

7. Установить распределитель 4 в правое положение, при котором жидкость будет подаваться в гидромотор и повторить опыт 3 раза.

8. Установить рычаг переключения кранового распределителя 5 в правое (при исследовании гидромашины бескарданного типа) положение и повторить п.2-7.

 

Лабораторная работа №8

Гидромотора

Цель работы: научиться на практике определять и рассчитывать основные параметры гидромотора и изучить их взаимосвязь. Построить характеристики гидромотора.

Общие сведения

К числу основных параметров гидромоторов относятся:

• крутящий момент М _гм;

• рабочий объем V _0гм;

• перепад давлений Δ р _гм;

• эффективная мощность N _ф.гм;

• общий, объемный и механический КПД.

Рабочим объемомV _0гм гидромотора называется объем рабочих камер, освобождаемый за один оборот его вала и заполняемый рабочей жидкостью, нагнетаемой насосом. Если мотор не нагружен, то давление рабочей жидкости минимально, утечки пренебрежительно малы и подача насоса полностью воспринимается камерами мотора, вал которого вращается с числом оборотов n _гм. Следовательно,

,

где η_об.гм – объемный КПД гидромотора.

Под перепадом давлений Δ р _гм = р _н – р _слпонимается разность давлений в напорной и сливной полостях гидромотора.

Средний теоретический крутящий момент на валу гидромотора определяется выражением:

.

Эффективная мощность гидромотора выражается формулой:

,

где n _гм – число оборотов вала гидромотора в минуту, нагруженного моментом М _гм.

Потребляемая гидромотором мощность определяется уравнением:

.

Общий КПД гидромотора определяется формулой: , %.

Взаимосвязь параметров гидромоторов выражается нагрузочными и регулировочными характеристиками. На нагрузочной характеристике представляется зависимость эффективной N _ф.гм и потребляемой N мощностей, общего КПД η от перепада давления Δ р _гм или фактического (нагрузочного) момента М _гм. Регулировочная характеристика выражает зависимость параметров гидромотора от числа оборотов его вала при постоянном крутящем моменте (давлении).

 

Описание опытной установки

Рис. 8.1. – Схема опытной установки

Схема лабораторной установки представлена на рис. 8.1. Она включает электродвигатель 1 и насос 2. Для предохранения системы от перегрузок служит предохранительный клапан 3. Изменение расхода и давления производится дросселями 4 и 5. В системе предусмотрен фильтр 10 для очистки попадающего в бак 11 воздуха. По манометрам 7 и 9 определять давление в точках А или В длинного трубопровода. Давление насоса определяется по манометру 8.

На данной экспериментальной установке можно производить исследования авиационного аксиально-поршневого гидромотора 6 или одноштокового гидроцилиндра 13. Изменение направления рабочей жидкости при исследовании гидромотора производится автоматически распределителем 12. Длина хода поршня гидроцилиндра измеряется по линейке 14.

 

Порядок проведения работы

1. Полностью закрыть дроссель 5 и полностью открыть дроссель 4.

2. Измерить давление перед гидромотором 6 при полностью открытом дросселе 4 (n _гм = 0).

3. Изменяя открытие дросселя 4, измеряем давление по манометру 8 и ручным тахометром измеряем частоту вращения вала гидромотора n _гм (8-10 опытов). Результаты измерений вносим в таблицу 8.1.

 

Лабораторная работа №9

Характеристики

Цель работы: ознакомиться с устройством и принципом действия шестеренного насоса и снять его рабочие характеристики.

Общие сведения

Наиболее широко распространенными шестеренными гидромашинами являются шестеренные насосы с внешним зацеплением (рис. 9.1) типа НШ. Конструктивно они состоят из алюминиевого корпуса 1, в расточках ко­торого помещены ведущая 10 и ведомая 4 шестерни, выполненные заодно с цапфа­ми, опирающимися на бронзовые втул­ки 2 и 11. Втулки служат подшипниками для шестерен и уплотняют их торцовые поверхности.

Рис. 9.1. – Конструкция шестеренного насоса типа НШ

Для уменьшения внутренних перете­чек масла через зазоры между торцовы­ми поверхностями шестерен и втулок в насосе применена автоматическая ком­пенсация величины зазоров по торцам шестерен. Резиновое уплотнение 13,направляемое пластин­кой 12, изолирует втулки от перекоса под действием поджимающего давления.Вытекание масла предотвращается уплотнительными коль­цами 9 и 3. Вал ведущей шестерни уплотнен резиновой манже­той 7, закрепленной упорным 6 и стопор­ным кольцами 5, помещенными в крышку 8.

Шестеренные насосы с внешним зацеплением, просты по конструкции и отличаются надежностью, малыми габаритами и массой. Максимальное давление, развиваемое этими насосами, обычно 10 МПа и, иногда достигает, 15 – 20 МПа или 30 МПа. Подача насосов, предназначенных для работы на низких давлениях, доходит до 1000 л/мин. Насосы отличаются большим сроком службы до 5000 ч.

Максимальные частоты вращения составляют 2500…4000 об/мин, для насосов небольших подач допускаются более высокие частоты вращения. Объемный КПД шестеренных насосов современных образцов при номинальных режимах работы 0,95 – 0,96 и общий КПД 0,87 –0,9. Шестеренные насосы пригодны для работы при самовсасывании.

Эти насосы отличаются компактностью, малым количеством подвижных деталей и простотой конструкции. Теоретическая подача шестеренного насоса определяется по формуле:

, м³/с

где m – модуль зубчатых колес; z – число зубьев колеса;

b – ширина колес.

Подача шестеренного насоса определяется лишь параметрами зацепления и не зависит от объема зубьев. Фактическая подача насоса будет меньше расчетной на величину объемных потерь. Эти потери, в свою очередь, состоят из утечек (перетечек) жидкости через зазоры из камеры нагнетания в камеру всасывания и во внешнюю среду, а также потерь на всасывании.

Объемные потери характеризуются объемным КПД определяемым по формуле: .

Средняя расчетная мощность шестеренного насоса:

, Вт

где р – давление насоса.

 

Описание опытной установки

Схема лабораторной установки представлена на рис. 9.2. Она включает электродвигатель 1 и шестеренный насос 2 типа НШ-10. Для предохранения системы от перегрузок служит предохранительный клапан 6. Изменение расхода и давления производится регулятором потока 8. Распределитель 9 служит для переключения потока жидкости либо в основной бак 12 либо в мерный бак 11. К нему подключен секундомер (на схеме условно не показан).

Рис. 9.2. – Схема опытной установки

Для определения расхода жидкости имеется стеклянный мерный цилиндр 11 диаметром D = 150 мм с мерной линейкой. Клапан 10 служит для слива жидкости из мерного бака в основной бак 12. Давление в нагнетательном трубопроводе измеряется манометрами 3 и 5.

При полном открытии вентиля 4 жидкость идет по линии наименьшего сопротивления, минуя фильтр 6.

 

Порядок проведения работы

1. Переключить распределитель 9 в правое положение (жидкость будет поступать в мерный бак 11).

2. При открытом клапане 10 включить установку. С помощью регулятора потока 8 установить определенное давление в напорной магистрали по манометру 3.

3. Закрыть клапан 10 с помощью рычага, который нажимает на кнопку, подавая сигнал на переключение распределителя 9 и включение секундомера. Через 5-15 секунд открыть клапан 10, одновременно необходимо заметить уровень жидкости в мерном сосуде 11. При этом секундомер автоматически отключается.

4. Опыт повторить 6…8 раз при различных значениях развиваемого насосом давления.

5. Переключить распределитель 9 в левое положение (жидкость будет поступать в основной бак 12).

Данные опытов и расчетов заносятся в таблицу 9.1.

Лабораторная работа №10

Общие сведения

Благодаря малым габаритным размерам и несложной конструкции, пластинчатые гидромашины широко применяются в гидроприводах станков, автоматических линий и других стационарных машин, работающих в закрытых помещениях. Пластинчатый регулируемый насос типа Г 12-53 работает при давлении р =6,3 МПа, частоте вращения n =1450 об/мин и номинальной подаче Q =24,6 л/мин.

Рис. 10.1. – Конструкция насоса типа Г 12-53

Конструкция насоса данного типа представлена на рис. 10.1. В корпусе 1 и крышке 2, скрепленных винтами, установлен рабочий комплект. Комплект состоит из ротора 18 с пластинами 22, подвижного внутреннего кольца статора 23, неподвижного наружного кольца статора 24, плоского распределительного диска 4 и распределительного диска 17 с уплотнительной шейкой. Рабочий комплект скреплен двумя винтами 33. Ротор шейками установлен в подшипники скольжения 5, 16 и посажен на шлицы вала 15, свободно вращающегося в шариковых подшипниках.

Плоский диск имеет окно 20 для всасывания и вспомогательное окно 6 для нагнетания рабочей жидкости. Диск с шейкой имеет вспомогательное окно всасывания 19, окно нагнетания 10 и отверстия 12 для подвода рабочей жидкости под пластины. В корпусе закреплен качающейся узел внутреннего статора, включающий в себя неподвижную 31 и подвижную 32 опоры.

В отверстии наружного кольца статора установлен ограничитель 21, поддерживающий внутреннее кольцо статора при остановке насоса. В корпусе расположен регулировочный винт 35, перемещающийся в резьбовой гайке 34. С противоположной стороны корпуса расположен механизм регулирования подачи насоса, состоящий из корпуса регулятора 30, плунжера 29, пружины 28, упора 27 и винта 26 с герметичной гайкой 25. Вал наоса уплотняется манжетой 14, установленной во фланце 13.

При вращении вала с ротором, пластины (под действие центробежной силы в момент запуска и давления рабочей жидкости при работе) прижаты к рабочей поверхности внутреннего кольца статора и перемещаются в пазах ротора копируя профиль рабочей поверхности статора. При этом объем камеры между пластинами увеличивается во время соединения ее с окнами всасывания в дисках и заполняется рабочей жидкостью. Во время соединения с окнами нагнетания объем камеры уменьшается и жидкость вытесняется через эти окна. Под действием давления жидкости рабочий комплект прижимается к торцу крышки. Внутреннее кольцо статора имеет меньшую высоту, чем наружное кольцо. Это обеспечивает перемещение внутреннего кольца при регулировании подачи насоса. Мех