Порядок выполнения работы и обработка опытных данных

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Содержание стр. Введение. Системы гидропневмопривода (лабораторный практикум) 3 1 Назначение и состав лабораториигидромеханики, гидравлических машин и гидроприводов 3 2 Методика выполнения лабораторных работ в лаборатории 3 Системы гидропневмопривода Лабораторная работа 1. Параметрические испытания центробежного насоса . 4 Лабораторная работа 2. Кавитационные испытания центробежного насоса … 10 Лабораторная работа 3. Испытания нерегулируемого объёмного насоса …… 16 Лабораторная работа 4. Определение характеристик гидропривода с объёмным регулированием …………………………... 25 Лабораторная работа 5. Испытания гидропривода поступательного движения с дроссельным регулированием ………… 32 Лабораторная работа 6. Испытания гидродинамической передачи ………… 45 Библиографический список ………………………… 53 6 лабораторных работ

Введение.

Системы гидропневмопривода

(лабораторный практикум)

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

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

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

Лабораторная работа 1.

Параметрические испытания центробежного насоса.

Вводная часть.

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

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

1. Подача насоса Q ‑ объём жидкости, перекачиваемый насосом в единицу времени (м³/с, л/с, м³/ч).

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

Идеальная (теоретическая) подача насоса Q_т ‑ сумма подачи Q насоса и объёмных потерь DQ:

(1.1)

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

DQ = a ∙ ΔР.

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

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

, (2)

где p_м, р_в‑ показания манометра и вакуумметра, расположенных соответственно на напорном и всасывающем патрубках насоса, Па;

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

V_М, V_в ‑ средние скорости движения жидкости в напорном и всасывающем трубопроводах, м/с.

____________________________

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

3. Мощность насоса N ‑ мощность, потребляемая насосом.

Итак,

, (3)

где М ‑ крутящий момент на валу насоса и

w ‑ угловая скорость вала насоса.

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

. (4)

Мощность насоса больше полезной мощности на величину потерь энергии.

4. КПД насосаh - отношение полезной мощности и мощности насоса

. (5)

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

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

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

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

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

, (6)

где DN_м ‑ мощность механических потерь;

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

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

(7)

где DN_Г ‑ мощность, затраченная на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе;

Dp_Г, DH_Г ‑ потери давления или напора на преодоление гидравлических сопротивлении в рабочих органах насоса.

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

(8)

где DN_У ‑ мощность, потерянная с утечками.

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

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

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

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

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

– напорную ‑ H = f(Q),

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

– кавитационную ‑ Dh_доп= f(Q).

Характеристики получают в результате параметрических испытаний насосов на заводах-изготовителях и помещают в каталогах. На рис. 1.1 приведены характеристики насоса К 90/85 (4К-6) при n = 2900 об/мин для диаметра рабочего колеса D₂ = 272 мм и обточенного D₂ = 250 мм (для последнего кривые показаны пунктиром).

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

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

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

Описание установки.

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

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

Рис. 1.2. Схема лабораторной установки.

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

Порядок выполнения работы и обработка опытных данных.

1. При закрытой задвижке 8 залить водой всасывающий трубопровод 3 и насос 1, а затем его включить.

2. При режиме работы насоса, когда Q = 0, снять показания дифференциального манометра 6, вакуумметра 9, манометра 10, весов 13 и тахометра 12.

3. Создать не менее 8‑ми различных режимов работы насоса с помощью задвижки 8, обеспечивая различную подачу вплоть до Q_max. При каждом режиме снимать показания приборов. Результаты замеров записать в табл. 1.

4. Вычислить параметры, необходимые для построения напорной и энергетической характеристик.

Подачу насоса Q вычислить по формуле

(10)

где С ‑ постоянная диафрагмы, равная ;

h - перепад давлений по дифманометру 6, мм. рт. ст.

Напор насоса Н^оп - по формуле (2), в которой средние скорости движения жидкости в напорном и всасывающем трубопроводах равны:

(11)

(12)

Здесь Q_оп ‑ подача насоса, м³/с;

d_н, d_в ‑ диаметры напорного и всасывающего трубопроводов, м.

Мощность насоса N_оп - по формуле:

(13)

где М ‑ крутящий момент на валу насоса, Н, м;

w - угловая скорость вала насоса, рад/с;

F - показания весов, н;

F₀- показания весов при отключенном насосе, н;

L - длина рычага, м;

n_оп- частота вращения вала насоса, об/мин.

Поскольку при каждом режиме работы частота n_оп может отличаться от номинальной n_н, подачу Q_оп, напор Н_оп и мощность N_оп необходимо привести к величине n_н по формулам подобия:

(14)

Если n_оп= n_н , то Q = Q_оп; H = H_оп; N = N_оп.

Полезную мощность и КПД насоса вычислить по формулам (4) и (5).

Результаты вычислений записать в табл. 1.

Таблица 1.

Измеряемые параметры

Рассчитываемые параметры

p_м, Па

p_в, Па

h, мм. рт. ст.

F, H

n_оn,

об/мин

H_о_n,

_М

N_о_n,

кВт

N_n,

кВт

Q_о_n, м³_/С

H, м

N, кВт

Q, м³_/С

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

Основные контрольные вопросы

1. Назовите технические показатели насоса.

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

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

4. Что такое мощность насоса и полезная мощность?

5. Что такое КПД насоса?

6. Какие потери учитывает КПД насоса?

7. Какова его связь с другими КПД?

8. Что называется характеристикой насоса?

9. Что называется полем насоса Q-Н?

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

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

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

Библиографический список к работе 1:

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

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

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 252; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!