Лекция №15 объемные гидромашины

1. Поршневые насосы

2. Роторные гидромашины

3. Крыльчатые насосы

4. Основные сведения о гидропередачах

5. Гидромуфта

6. Гидротрансформатор

Гидромашины, в которых осуществляются попеременное за­полнение рабочей камеры жидкостью и вытеснение ее из рабо­чей камеры, называют объемными. Такие машины предназначены для преобразования энергии потока жидкости в энергию движе­ния выходного звена (гидродвигатели), и наоборот (насосы). Объемные гидромашины делятся на два больших класса — порш­невые и роторные.

1. Поршневые насосы

Принцип действия. Простейший поршневой насос состоит из рабочего цилиндра, снабженного двумя клапанами всасывающим и нагнетательным, поршня, совершающего возвратно-поступательное движение.

Рис. Поршневой насос оди­нарного действия:

1—всасываю­щий трубопровод; 2 — рабочая камера — напорный трубопровод; 4—пор­шень; 3 — цилиндр; 6 — шток; 7— крейцкопф; 8—шатун; 9—криво­шип

Всасывающий трубопровод соединяет камеру цилиндра с резервуаром. При ходе всасывания (поршень движется вправо) в камере вследствие увели­чения ее объема, а также в месте соединения вса­сывающего трубопровода с цилиндром создается разрежение. Под действи­ем перепада давлений жидкость перемещается к насосу, всасы­вающий клапан открывается и жидкость заполняет рабочую ка­меру цилиндра.

В процессе возвратно-поступательного движения поршня жидкость перемещается по всасывающему трубопроводу в ци­линдр насоса, а из него — в нагнетательную трубу и затем к потребителю. Потребителями могут быть резервуары, паровые котлы, аппараты и др.

Классификация. Поршневые насосы классифицируют следую­щим образом:

по числу цилиндров — одно-, двух-, трех- и многоцилиндро­вые;

по роду перекачиваемой жидкости — нефтяные (для перекач­ки горячих нефтепродуктов), дозировочные (для перекачки хи­мических реагентов), предназначенные для перекачки сжижен­ных газов, цементировочные (для перекачки цементного раство­ра и воды при цементировании скважин) и др.;

по конструкции поршня — поршневого типа, плунжерные (поршень представляет собой удлиненный полый цилиндр), диафрагмовые (цилиндр отделен от клапанной коробки упругой диафрагмой), с проходным поршнем;

по способу действия — одинарного, двойного, тройного и чет­верного действия, а также дифференциальные;

по расположению рабочих цилиндров — горизонтальные и вертикальные;

по способу приведения в действие — паровые прямодействующие (поршень насоса и поршень силового цилиндра закреплены на общем штоке), приводные (работают от двигателя через соот­ветствующие передачи и кривошипно-шатунный механизм), руч­ные.

Поршневые насосы могут различаться также по числу ци­линдров.

Основные параметры. Параметрами, характеризующими рабо­ту любого поршневого насоса, служат подача Q, напор Н, мощ­ность N, высота всасывания Н_вс и полный КПД насоса .

Объем жидкости, подаваемой поршневым насосом за один оборот, определяют, исходя из объема цилиндра ,

где Fn - площадь поршня; S— ход поршня.

Действительная подача (м³ /с) насоса одинарного действия

где n — частота вращения вала кривошипа, об/мин;

oб — объемный КПД насоса.

Подачу насоса двойного действия (м³/ с) определяют с учетом объемов, подаваемых обеими половинами насоса за 1 оборот:

где f площадь штока поршня.

Среднюю подачу поршневого насоса можно определить через объем жидкости V, вытесняемый поршнем, и время двойного хода поршня.

Для насоса простого действия средняя подача поршневого насоса

где F— площадь поршня; r— радиус кривошипа; w — угловая скорость кривоши­па.

Теоретически поршневой насос может развивать любой напор. Однако практически напор ограничивается запасом проч­ности отдельных двигателей и мощностью двигателя, приводя­щего насос в действие. Мощность (кВт), потребляемая поршне­вым насосом,

где, γ – объемный вес жидкости, Н/м³, Q – подача насоса, м³/с, Н – напор насоса, м, ή_н – КПД насоса (0,7…0,9).

Высота всасывания поршневого насоса зависит от атмосфер­ного давления, температуры и плотности жидкости, а также от частоты вращения вала двигателя.