ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ Марченко Л С 08 -ЭОП Орск

ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ Марченко Л. С. 08 -ЭОП Орск, 2011

меню

Меню Теория Примеры задач Глоссарий Тест самоконтроля Литература Хочу знать больше!

Теоретическая часть Общие сведения Устройство, рабочий процесс роторных гидромашин Характеристики роторных гидромашин

Теор. часть Общие сведения Роторный насос – объемный насос с вращательным и возвратнопоступательным движением рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена насоса.

Теор. часть Общие сведения Роторный насос состоит из: Ø статора (неподвижного, корпуса) Øротора, жестко связанного с ведущим валом насоса Øвытеснителей

Теор. часть Общие сведения Рабочий процесс роторного насоса можно разделить на три этапа: 1 • заполнение рабочих камер жидкостью из полости всасывания 2 • замыкание рабочих камер и перенос их из полости всасывания в полость нагнетания 3 • вытеснение жидкости из рабочих камер в полость нагнетания

Теор. часть Общие сведения самовсасывание быстроходность свойства роторных насосов обратимость равномер ность подачи

Теор. часть Общие сведения Роторные насосы обладают значительной быстроходностью (частота вращения ротора может достигать 5000. . . 7000 мин -1 )

Теор. часть Общие сведения возможность переводить насос в режим гидромотора

Теор. часть Общие сведения САМОВСАСЫВАНИЕ способность создавать вакуум, достаточный для подъема жидкой среды во всасывающем трубопроводе до уровня расположения насоса

Теор. часть Общие сведения РАВНОМЕРНОСТЬ ПОДАЧИ равномерность подачи высокая, обусловленная большим количеством рабочих камер

Устройство, рабочий процесс Теор. часть 2. винтовые 1. шестеренные гидромашины 5. Аксиальнопоршневые 3. пластинчатые 4. Радиальнопоршневые

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Винтовые гидромашины -вращательные насосы с перемещением жидкой среды вдоль оси вращения рабочих органов. Наибольшее распространение получили трехвинтовые насосы с циклоидальным зацеплением (рис. 2), отличающиеся высоким напором, равномерностью подачи, бесшумностью работы.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Рис. 2. Трехвинтовые насосы

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Схема винтового насоса: 1 — ведущий винт; 2 — ведомый винт; 3 — корпус.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Устройство гидромоторов Трехвинтовой насос имеет три винта, установленных на цапфах параллельно другу в плотно охватывающего корпусе. Средний винт — ведущий, два других винта, находящиеся с ним в зацеплении— ведомые. Торцы всех винтов открываются с одной стороны, во всасывающую полость насоса, с другой – в нагнетательную.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Принцип действия При вращении ведущего винта-жидкость, заполняющая его впадины, перемещается в осевом направлении от всасывающей полости к нагнетательной. Роль гребенки, удерживающей жидкость от вращения вместе с ведущим винтом, играют два других винта- замыкателя.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Рабочий объем винтового насоса: (7) Где: τ – шаг винта; S - площадь сечения расточки корпуса; Sв – площадь винтов.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс При повороте ведущего винта насоса на один оборот жидкость, заполняющая пазы всех винтов, перемещается вдоль их осей на расстояние одного шага винта τ. Площадь поперечного сечения каналов, образованных винтовыми пазами, равна разности площади сечения S расточки корпуса и площади Sв винтов.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Рабочий объем винтового насоса с 2 мя одинаковыми винтами: (8) Где: D, d - соответственно наружный и внутренний диаметры винта.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Рабочий объем винтового насоса с 3 мя одинаковыми винтами: (9) Где: d - внутренний диаметр ведущего винта или наружный диаметр ведомого винта.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Шаг винта определяют из соотношения: (10)

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Подача насоса: (11) Где: m – модуль зацепления; z – число зубьев; b – ширина шестерни; η 0 — объемный КПД, η 0 = 0, 75 – 0, 9.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Шестеренные гидромашины - зубчатый насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих геометрическое замыкание рабочей камеры и передающих крутящий момент. В простейшем случае это пара шестерен, находящихся в зацеплении, установленная в плотно охватывающем корпусе (рис. 1)

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Рис. 1. Шестеренные насосы

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Принцип действия При вращении шестерен жидкость, заполняющая их впадины, переносится из полости всасывания в полость нагнетания.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Принцип действия Здесь при вступлении очередной пары зубьев в зацепление происходит вытеснение жидкости, перенесенной во впадине одной шестерни зубом другой шестерни.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Рабочий объем шестеренного насоса: (1) Где: m – модуль зацепления; z – число зубьев; b – ширина шестерни; Dн — начальный диаметр окружности

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Подача насоса: (2) Где: m – модуль зацепления; z – число зубьев; b – ширина шестерни; η 0 — объемный КПД, η 0 = 0, 7 – 0, 95.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Частота вращения вала: (3) Где: Q – подача гидромотора; V 0 – рабочий объем насоса; ηо – объемный КПД гидромотора , η 0 = 0, 7 – 0, 95.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Идеальный крутящий момент: (4) Где: V 0 – рабочий объем насоса.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Идеальный крутящий момент. Здесь: (5) Где: Δргм– перепад давлений в гидромоторе; Нгм – напор жидкой среды.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Действительный крутящий момент: (6) Где: V 0 – рабочий объем насоса; Δргм– перепад давлений в гидромоторе; ηм. гм – механический КПД гидромотора

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Пластинчатые гидромашины - это шиберный насос, в число рабочих органов которого входят шиберы, выполненные в виде пластин

Теор. часть Устройство, рабочий процесс однократного действия двухкратного действия

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Рис. 3. Пластинчатые насосы однократного действия

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Устройство гидромоторов В цилиндрической расточке корпуса насоса — статоре эксцентрично вращается цилиндрический ротор, имеющий радиальные пазы, в которых установлены пластинывытеснители (рис. 3).

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Принцип действия При вращении ротора пластины прижимаются к внутренней поверхности статора центробежными силами. Объем, заключенный между соседними пластинами, по мере вращения ротора изменяется. В зоне всасывания увеличивающийся объем между пластинами заполняется жидкостью. В зоне нагнетания этот объем уменьшается, и жидкость из него вытесняется в напорную линию.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Объем пластинчатого гидромотора однократного действия: Где: b — ширина пластины; е — ексцентриситет; R — радиус статора; z— число пластин; δ— толщина пластины (12)

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Принцип действия Подача жидкости из каждой рабочей камеры за один оборот ротора производится дважды. Ротор установлен концентрично статору (е=0) внутренняя поверхность которого имеет специальный профиль, близкий к эллиптическому. Предусматриваются два всасывающих и два нагнетательных окна, расположенные диаметрально противоположно (рис. 4)

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Рис. 4. Пластинчатые насосы двухкратного действия

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Объем пластинчатого гидромотора двухкратного действия: (13) Где: b — ширина пластины; R 1 , R 2 — соответственно большая и малая полуоси профиля поверхности статора; z— число пластин; δ — толщина пластины

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Подача насоса: (14) Где: m – модуль зацепления; z – число зубьев; b – ширина шестерни; η 0 — объемный КПД, η 0 = 0, 75 – 0, 98.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Частота вращения вала: (15) Где: Q – подача гидромотора; V 0 – рабочий объем насоса; ηо – объемный КПД гидромотора , η 0 = 0, 75 – 0, 98

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Идеальный крутящий момент: (16) Где: V 0 – рабочий объем насоса.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Идеальный крутящий момент. Здесь: (17) Где: Δргм– перепад давлений в гидромоторе; Нгм – напор жидкой среды.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Действительный крутящий момент: (18) Где: V 0 – рабочий объем насоса; Δргм– перепад давлений в гидромоторе; ηм. гм – механический КПД гидромотора

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Радиально-поршневые гидромашины - это роторно-поршневой насос, у которого ось вращения ротора перпендикулярна к осям рабочих органов или составляет с ними угол более 450. (рис. 5)

Устройство, рабочий процесс Теор. часть Рис. 5. Радиально-поршневой насос

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Устройство гидромоторов В теле ротора 1 предусмотрено несколько радиальных цилиндров, в которых установлены поршни 2. Ось вращения ротора смещена на величину е относительно оси обоймы 3 статора. Поршни всегда прижимаются к обойме центробежными силами, а также пружинами, находящимися в цилиндрах ротора.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Принцип действия При вращении ротора поршни совершают возвратно-поступательное движение относительно ротора. При этом рабочие камеры поочередно сообщаются со всасывающей полостью, когда поршни отходят от центра распределительного вала, и с нагнетательной полостью, когда они движутся к центру вала, вытесняя жидкость в напорную линию.

Устройство, рабочий процесс Теор. часть Расчет гидромоторов Рабочий объем насоса: (19) Где: d — диаметр цилиндра; е — ексцентриситет; z — количество цилиндров

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Подача насоса с учетом Объемного КПД (η 0 = 0, 7 -0, 9) : (20) Где: V 0 – рабочий объем насоса; n – частота вращения вала.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Частота вращения вала: (21) Где: Q – подача гидромотора; V 0 – рабочий объем насоса; ηо – объемный КПД гидромотора , η 0 = 0, 7 -0, 9

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Идеальный крутящий момент: (22) Где: V 0 – рабочий объем насоса.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Идеальный крутящий момент. Здесь: (23) Где: Δргм– перепад давлений в гидромоторе; Нгм – напор жидкой среды.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Действительный крутящий момент: (24) Где: V 0 – рабочий объем насоса; Δргм– перепад давлений в гидромоторе; ηм. гм – механический КПД гидромотора

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Аксиально-поршневые гидромашины - это роторно-поршневой насос, у которого ось вращения ротора параллельна осям рабочих органов или составляет с ними угол менее или равный 45°. (рис. 6)

Устройство, рабочий процесс Теор. часть Рис. 6. Аксиально-поршневой насос

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Устройство гидромоторов В роторе 1 параллельно оси его вращения равномерно по окружности диаметра D выполнено несколько сквозных цилиндрических отверстий, которые с одной стороны закрыты подвижными поршнями 2, ас другой — диском 3 распределительного золотника.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Устройство гидромоторов Поршни 2 выступающими сферическими торцами с помощью пружин 4 прижаты к наклонному диску 5, установленному в корпусе насоса на упорном подшипнике под углом γ к оси ротора, который приводится во вращение валом 6.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс 1 - вал; 2 - манжета; 3 - крышка; 4, 9 - корпус; 5, 16 - подшипник; 6 - радиально упорный подшипник; 7 - барабан; 8 - поводок; 10 - ротор; 11 - пружины; 12 - дренажное отверстие; 13 - распределительное устройство

Теор. часть Устройство, рабочий процесс

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Принцип действия При вращении вала поршни 2 совершают возвратно-поступательное движение относительно ротора. За один оборот ротора каждый поршень совершает один всасывающий и один нагнетательный ход. Распределительный диск 3 при этом не вращается. Имеющиеся в нем два дугообразных окна соединены: одно со всасывающим, другое с нагнетательным каналами насоса.

Устройство, рабочий процесс Теор. часть Расчет гидромоторов Рабочий объем насоса: (25) Где: d — диаметр поршня; z — количество поршней

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Подача насоса с учетом Объемного КПД (η 0 = 0, 95 -0, 98) : (26) Где: V 0 – рабочий объем насоса; n – частота вращения вала.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Частота вращения вала: (27) Где: Q – подача гидромотора; V 0 – рабочий объем насоса; ηо – объемный КПД гидромотора , η 0 = 0, 95 -0, 98

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Идеальный крутящий момент: (28) Где: V 0 – рабочий объем насоса.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Идеальный крутящий момент. Здесь: (29) Где: Δргм– перепад давлений в гидромоторе; Нгм – напор жидкой среды.

Теор. часть Устройство, рабочий процесс Расчет гидромоторов Действительный крутящий момент: (30) Где: V 0 – рабочий объем насоса; Δргм– перепад давлений в гидромоторе; ηм. гм – механический КПД гидромотора

Теор. часть Характеристики ХАРАКТЕРИСТИКИ РОТОРНЫХ ГИДРОМАШИН - Это графическая зависимость основных технических показателей (объемной подачи, КПД и пр. ) от давления при постоянных значениях: частоты вращения, вязкости и плотности жидкой среды на входе в насос.

Теор. часть Типичная характеристика роторного насоса: зависимость Q от p — ниспадающая кривая, так как с ростом давления увеличиваются утечки жидкости через зазоры. Характеристики

Теор. часть Характеристики характеристика роторного насоса: зависимость Q от p

Теор. часть Характеристики Характеристика гидромотора – зависимость частоты вращения вала n от расхода Q при постоянном перепаде давлений. Для каждого значения перепада давлений характеристика представляет собой прямую линию. При Δpгм=0 гидромотор работает в режиме холостого хода и характеристика проходит через начало координат.

Теор. часть Характеристики характеристика гидромотора: зависимость n от Q

Практич. часть ЗАДАЧА

Практич. часть Шестеренчатый насос Определить коэффициент подачи шестеренного насоса, делающего 440 об/мин. Число зубьев на шестерне – 12, ширина зуба – 42 мм, площадь сечения зуба, ограниченная внешней окружностью соседней шестерни, 960 мм 2. Насос подает 0, 312 м 3 /мин.

Шестеренчатый насос Практич. часть Запишем исходные данные: частота n 440 об/мин число зубьев z 12 шт ширина зуба b 42 мм площадь сечения F 960 мм 2 зуба подача насоса Q 0, 312 м 3/мин Определить: коэффициент подачи ηυ = ?

Шестеренчатый насос Практич. часть Переведем исходные данные в СИ: частота число зубьев ширина зуба площадь сечения зуба подача насоса n z b 7, 33 12 0, 042 об/с шт м F 0, 00096 м 2 Q 0, 0052 м 3/с

Практич. часть 1 Шестеренчатый насос Решение: Производительность насоса: Где: S – ход насоса

Практич. часть Шестеренчатый насос Решение: 2 Ход шестеренчатого насоса S:

Практич. часть 3 Шестеренчатый насос Решение: Исходя из п. 2, производительность шестеренчатого насоса:

Практич. часть 4 Шестеренчатый насос Решение: Тогда теоретическая производительность шестеренчатого насоса Qт:

Практич. часть 5 Шестеренчатый насос Решение: Определим коэффициент подачи:

Практич. часть Шестеренчатый насос

Шестеренчатый насос Практич. часть Задание: • Изучить решение исходной задачи в Excel • Произвести расчеты, пользуясь составленной моделью, в среде Excel для следующих данных

Шестеренчатый насос Практич. часть Исходные данные: частота n 360 число зубьев z 18 ширина зуба b 35 площадь сечения F 870 зуба подача насоса Q 0, 415 об/мин шт мм мм 2 м 3/мин Определить: коэффициент подачи ηυ = ?

Глоссари й

Глоссарий Формула Условные обозначения Рабочий объем винтового насоса Vо, м 3 τ – шаг винта, м S - площадь сечения расточки корпуса, м 2 Sв – площадь винтов, м 2

Глоссарий Формула Условные обозначения Шаг винта τ , м d - внутренний диаметр ведущего винта или наружный диаметр ведомого винта.

Глоссарий Формула Условные обозначения Подача винтового насоса Q, м 3 /с m – модуль зацепления; z – число зубьев; b – ширина шестерни η 0 — объемный КПД, η 0 = 0, 75 – 0, 9

Глоссарий Формула Условные обозначения Рабочий объем шестеренного насоса Vо, м 3 m – модуль зацепления z – число зубьев b – ширина шестерни Dн — начальный диаметр окружности

Глоссарий Формула Условные обозначения Подача шестеренного насоса Q, м 3 /с m – модуль зацепления; z – число зубьев; b – ширина шестерни η 0 — объемный КПД, η 0 = 0, 7 – 0, 95

Глоссарий Формула Условные обозначения Частота вращения вала гидромоторов, об/с Q – подача гидромотора V 0 – рабочий объем насоса ηо – объемный КПД гидромотора

Глоссарий Формула Условные обозначения Идеальный крутящий момент гидромоторов Δргм– перепад давлений в гидромоторе V 0 – рабочий объем насоса

Глоссарий Формула Условные обозначения Действительный крутящий момент гидромоторов Δргм– перепад давлений в гидромоторе V 0 – рабочий объем насоса ηм. гм – механический КПД гидромотора

Глоссарий Формула Рабочий объем пластинчатого гидромотора Vо, м 3 Условные обозначения b — ширина пластины е — ексцентриситет R — радиус статора z— число пластин δ— толщина пластины

Глоссарий Формула Подача пластинчатого насоса Q, м 3 /с Условные обозначения m – модуль зацепления; z – число зубьев; b – ширина шестерни η 0 — объемный КПД, η 0 = 0, 7 5 – 0, 98

Глоссарий Формула Условные обозначения Рабочий объем радиально – поршневого гидромотора Vо, м 3 d — диаметр цилиндра е — ексцентриситет z — количество цилиндров

Глоссарий Формула Условные обозначения Подача радиально-поршневого насоса с учетом объемного КПД (η 0 = 0, 7 -0, 9) Q, м 3 /с V 0 – рабочий объем насоса n – частота вращения вала

Глоссарий Формула Условные обозначения Рабочий объем аксиально – поршневого гидромотора Vо, м 3 d — диаметр поршня z — количество поршней D— начальный диаметр поршня

Глоссарий Формула Условные обозначения Подача аксиально-поршневого насоса с учетом объемного КПД (η 0 = 0, 95 -0, 98) Q, м 3 /с V 0 – рабочий объем насоса n – частота вращения вала

Контролирующий тест Начать тестирование

1. Роторный насос состоит из: статора и ротора статора, ротора, вытеснителей след. вопрос