Лабораторная работа №3

Исходные данные к лабораторной работе № 1, часть I.

Таблица 1.1.

Вариант №	Марка масла	ρ	ν₅₀^о	n_t	t_м	Е_м	Р_н	κ	d_у	ζ	l	Q_ф^*	Q_ок^*	Q
-	-			-	⁰С	МПа	МПа	%	мм	-	м

	ИГП-18		0,18	1,97			4,0	0,2
	И-20А		0,2	2,02			4,5	0,4
	Т₂₂		0,22	2,04			5,0	0,6
	ИГП-30		0,3	2,17			5,5	0,8
	И-30А		0,3	2,17			6,0	1,0		6,5
	Т₃₀		0,3	2,17			6,5	1,5
	ИГП-38		0,38	2,32			7,0	2,5		5,5
	И-40А		0,4	2,36			7,5	4,0
	Т₄₆		0,46	2,4			8,0	2,5		4,5
	ИГП-49		0,49	2,42			8,5	1,5
	И-50А		0,5	2,45			9,0	1,0
	И-40А		0,4	2,36			9,5	0,8
	И-30А		0,3	2,17				0,6
	И-20А		0,2	2,02			9,5	0,4
	ИГП-38		0,38	2,32			8,0	0,2
	ИГП-30		0,3	2,17			7,5	4,0
	ИГП-18		0,18	1,97			7,0	2,5
	Т₄₆		0,46	2,4			6,5	1,5
	Т₃₀		0,3	2,17			6,0	1,0
	Т₂₂		0,22	2,04			5,5	0,8
	ИГП-49		0,49	2,42			5,0	0,6		4,5
	ИГП-38		0,38	2,32			4,5	0,4		5,5
	ИГП-30		0,3	2,17			4,0	0,2		6,5
	ИГП-18		0,18	1,97			6,3	2,5		7,5
	Т₄₆		0,46	2,4			8,6	1,5

Во второй части лабораторной работы № 1 приводятся обозначения элементов гидро-пневмо приводов в соответствии с ГОСТ, поясняется их назначение в гидравлических и пневматических приводах. Данный материал, дополненный плакатами конструкций гидроаппаратов и их реальными конструкциями, представленными на лабораторных стендах, позволяет студентам научиться читать гидравлические схемы и объяснять их принцип работы.

В лабораторной работе № 2 по объёмным гидромашинам проводятся как теоретические сведения, объясняющие их принцип работы, так и справочные данные по рабочим параметрам.

В частях I и II этой работы изучаются конструкции шестерённых и пластинчатых нерегулируемых насосов, используемых в гидравлических системах металлорежущих станков, технологических приспособлений, промышленных роботов. В процессе работы разбираются рабочие камеры насосов, осуществляется наглядное знакомство с их устройством и принципом работы, измеряются размеры деталей, образующих рабочую камеру и определяющих величину теоретической подачи. Результаты измерений заносятся в таблицы 2.3 и 2.9. Кроме того, в таблицах 2.4 и 2.8 приводятся варианты с данными по условиям эксплуатации насосов, позволяющие каждому студенту выдать задание для расчёта конкретного режима работы насоса. Для исходных параметров с помощью персонального компьютера (ПК) приводятся блок схемы алгоритма их расчёта, см. рис. 2.2 и 2.4.

Результаты расчётов параметров объёмных насосов заносятся в таблицы, 2.6 и 2.12.

В части III данной лабораторной работы приводятся испытания на лабораторном стенде, рис. 2.5, объёмного насоса пластинчатого типа Г12-31 М. Полученные опытные данные заносятся в таблицу 2.13. Алгоритм расчёта приведён в виду формул с пояснениями, входящих в них величин, а также приводится блок схема алгоритма расчёта на ПК. Результаты расчёта сводятся в таблицу 2.15, на основании которых строятся рабочие характеристики насоса, см. рис. 2.7.

В части IVлабораторной работы студенты знакомятся с конструкцией аксиально-поршневой гидромашины. Так как объёмные гидромашины являются принципиально обратимыми, т. е. конструкции насосов и гидромоторов принципиально похожие, на примере схемы, рис. 2.8, аксиально-поршневой гидромашины изучается её работа в режиме насоса и гидромотора. Кроме того в режиме гидромотора проводятся испытания на лабораторном стенде, рис. 2.9. Опытные данные сводятся в табл. 2.16, приводится алгоритм расчёта, результаты заносятся в табл. 2.17, на основании полученных данных строятся графики, приведённые на рис. 2.10.

В лабораторной работе № 3, часть I, приводятся схемы лабораторных стендов для испытаний направляющей и регулирующей гидроаппаратуры на рис. 3.1 и 3.2. Здесь же рассматривается схема конструкции, назначение и принцип работы крана управления. Приводится последовательность проведения испытаний его на лабораторном стенде, рис. 3.1, полученные данные заносятся в табл. 3.1, приводятся константы расчета и алгоритм расчёта характеристик крана управления. В табл. 3.3 приводится расшифровка символов для расчёта на ПК, а на рис. 3.4 – алгоритм расчёта на ПК. Графическое представление результатов расчёта коэффициента расхода и коэффициента местного сопротивления от числа Рейнольдса, а также зависимости расхода жидкости от перепада давления на кране управления приводятся 3.5.

В частях II и III данной лабораторной работы рассматриваются гидроаппараты применяемые при дроссельном регулировании скорости, гидроприводов – это дроссель и регулятор потока. Поясняются достоинства и недостатки дроссельного регулирования, рассматриваются схемы конструкций целевого дросселя, рис. 3.6, и регулятора потока, рис. 3.7, объясняется их принцип работы, а также последовательность действий при испытаниях на лабораторном стенде, рис. 3.1

Проводятся постоянные параметры для обработки опытных данных по дросселю и регулятору потока, результаты измерений заносятся в таблицы 3.4 и 3.5. Для возможности обработки опытных данных на ПК выполнена в таблице 3.7 расшифровка символов, а на рис. 3.10 приводится графическое представление результатов расчёта, алгоритм расчёта на ПК см. на рис. 3.9.

В части IV лабораторной работы № 3 на рис. 3.11 представлена принципиальная конструкция гидрораспределителя типа В6. На стенде рис. 3.2 проводятся его гидравлические испытания в режиме пропорционального управления, т.е. в режиме ступенчатого смещения золотника 3 относительно корпуса 1, см. рис. 3.11, в промежутке между его двумя крайними положениями. Здесь же поясняется порядок проведения лабораторной работы, результаты измерений заносятся в таблицу 3.8. Приводятся постоянные параметры для расчёта и алгоритм обработки опытных данных.

В лабораторной работе № 4, часть I осуществляется знакомство с конструкцией редукционного клапана непрямого действия, рассматривается его назначение и принцип действия. Испытания проводятся на лабораторном стенде рис. 3.1. Опытные данные заносятся в таблицу 4.1. Приводятся константы для расчёта и алгоритм расчёта гидравлических характеристик. Рёзультаты расчёта сводятся в таблицу 4.4. Графики опытных зависимостей приведены на рис. 4.2 – это зависимость площади открытия редукционного клапана от перепада давления на нём и зависимость коэффициента местного сопротивления от числа Рейкольдса.

Во II - й части лабораторной работы № 4 осуществляется знакомство с предохранительным клапаном прямого движения, на рис. 4.3 – приводится схема его конструкции и установки в гидролинии. Проведение испытаний осуществляется на лабораторном стенде, рис. 3.1. Результаты испытаний заносятся в таблицу 4.4. Приводятся константы для расчёта и алгоритм расчёта гидравлических параметров. Результаты сводятся в таблицу 4.5. Графические зависимости, см. рис. 4.4 устанавливают взаимосвязь между площадью открытия клапана и давлением в напорной магистрали при его срабатывании, а также коэффициентом местного сопротивления и числом Рейкольдса.

Принцип работы и назначение объемных насосов

в схемах станочных гидроприводов.

Объемные насосы станочных гидроприводов являются гидромашинами роторного типа и подразделяются на шестеренные, пластинчатые, аксиально-поршневые, радиально-поршневые.

При вращении ротора насоса жидкость поступает в его рабочие камеры, где осуществляется подвод гидромеханической энергии к жидкости путем ее переноса или вытеснения из зоны низкого давления (полость всасывания) в зону высокого (полость нагнетания).

Объемные насосы станочных гидроприводов служат источником гидромеханической энергии жидкости; в них осуществляется преобразование механической энергии, подведенной к ротору насоса от электродвигателя, в гидромеханическую энергию движущейся жидкости.

Основные параметры объемных насосов.

Рабочий объем q_н, [см³]- это объем жидкости, подаваемой насосом за 1 оборот ротора при отсутствии перепада давления между полостями нагнетания и всасывания (т.е. при отсутствии утечки жидкости через технологические зазоры в рабочей камере). Иногда рабочий объем называют удельной геометрической подачей насоса, так как он определяется геометрическими размерами рабочей камеры насоса.

Давление на выходе насоса р_н^*1 (давление нагнетания), [МПа]. Насосы станочных гидроприводов рассчитаны на стандартное давление р_н^*, МПа из ряда 1,6; 2,5; 6,3; 10; 12,5; 20; 25; 32; 50.

_______________

1 - Параметры, отмеченные знаком "*", являются справочными.

Частота вращения ротора насоса n_H, [об/мин].

Дня отечественных насосов эта величина находится в диапазоне 930…1800 об/мин; некоторые зарубежные фирмы выпускают объемные насосы на частоту вращения до 5000 об/мин (шестеренные) и до 7500 об/мин (аксиально-поршневые). Увеличение частоты вращения ротора уменьшает металлоемкость и габариты насосов, повышает его энергоемкость.

Теоретическая подача насоса равен

(1.1)

Иногда называют геометрической подачей, так как она зависит от геометрии рабочей камеры.

Утечка жидкости через технологические зазоры рабочей камеры ∆Q,

[л/мин], величина которой зависит от типа насоса, качества изготовления и условий его эксплуатации.

Действительная подача насоса Q_Н, [л/мин] - количество жидкости, подаваемое потребителю в единицу времени, - определяется по формуле

Q_H=Q_T-∆Q (1.2)

Объемный КЦД насоса η₀, учитывающий объемные потери в насосе из-за утечки жидкости, вычисляется по формуле

η₀= (1.3)

Объемные потери в насосе при эго эксплуатации зависят от давления р_Н, развиваемого насосом, которое в общем случае может отличаться от справочного (паспортного) давления на выходе насоса р_Н^*. Поэтому различают справочный объемный КПД η₀^*, определенный при номинальном (паспортном) давлении на выходе из насоса, и действительный объемный КПД - η₀, который учитывает условия эксплуатации насоса (действительный перепад давления, создаваемый насосом). Поэтому действительный объемный КПД насоса равен

, (1.4)

где - перепад давлений, создаваемый насосом на заданном режиме работы; ν_50˚, - кинематический коэффициент вязкости масла при 50°С и рабочей температуре соответственно, сСт (I сСт = 0,01 см²/с).

(1.5)

где t_м – рабочая температура масла, ˚С; n_t – показатель степени, зависящий от марки масла (табл. 1).

Таблица 1.1

Значения величин ν_50˚и n_t

Марка масла	ИГП-18	Т₂₂	ИГП-30	ИГП-38	Т₄₆	ИГП-49
n_t	1,97	2,04	2,17	2,32	2,4	2,42
ν_50˚,	0,18	0,22	0,30	0,38	0,46	0,49

Механический КПД насоса η_м учитывает потери на трение в механизме насоса (трение в подшипниках, в зубьях зубчатых колес шестеренных насосов, трение пластин о статор в пластинчатых насосах, поршней о наклонный диск в аксиально-поршневых и поршней об обойму статора в радиально-поршневых насосах и т.д.). Кроме того, в механический КПД объемных гидромашин (насосы и гидромоторы) обычно включают и гидравлические потери, связанные с потерями гидравлической анергии при движении жидкости в рабочей камере насоса. Поскольку скорость жидкости в рабочей камере мала (составляет несколько метров в секунду), то и гидравлические потери также малы (не более 1% от всех видов потерь) и их специально не рассматривают и включают в механический КПД.

Эффективная мощность, развиваемая насосом

(1.6)

При расчете в СИ необходимо в формулу (1.5) подставлять значения в мегапаскалях, а в метрах кубических в секунду, имея ввиду, что 1 МПа=1МН/м²=10⁶Па=10⁶ Н/м², а 1 л/мин=1,67·10^-5 м³/с, кроме того, 1 Вт=1 Н·м/с, а 1 кВт=10³ Вт.

Объемные, гидравлические и механические потери в насосе учитываются полным КПД насоса

(1.7)

Потребляемая мощность насоса N – это мощность, которую необходимо подвести к валу насоса

N= ,[Вт] (1.8)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2, часть I.

КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЕТ НА ПК ПАРАМЕТРОВ ШЕСТЕРЕННОГО НАСОСА.

Цель работы - ознакомление с конструкцией и расчет на ЭВМ параметров шестеренного насоса.

1. Описание конструкции

Основными элементами рабочей камеры шестеренного насоса (рис.2.1) являются корпус 1, в цилиндрические расточки которого установлена пара зубчатых колес, изготавливаемых обычно заодно с валами, откуда и происходит название насоса.

Зубчатое колесо 2 является ведомым, другое - ведущим. При вращении ведущего колеса 3 ведомое 2 совершает вращение в противоположном направлении. Жидкость захватывается зубьями колес, выходящими из зацепления в полости всасывания В, и переносится в полость нагнетания Н в рабочих камерах, образуемых впадинами между зубьями колес, расточками корпуса и торцевыми крышками с уплотнениями. В полости нагнетания H зубья вновь входят в зацепление, жидкость вытесняется из впадин зубчатых колес и через полость Н (нагнетательный патрубок) подается потребителю. Зазор между выступами зубьев колес и расточками корпуса равен δ, его величина определяется полем допусков на диаметры выступов зубьев d_a и расточек корпуса. При работе насоса происходит притирка поверхностей зубьев колес и торцевых крышек с торцами зубчатых колес, поэтому при проведении расчетов утечками между перечисленными элементами можно пренебрегать, а следует учитывать лишь утечки через зазор δ.

Характеристики шестеренных насосов типов Г11, БГ11 приведены в табл. (2.1), типа НШ - в табл. 2.2

Таблица 2.1

Характеристики шестеренных насосов типов Г11 и БГ11

Основные параметры	Типы Г11 и БГ11
22А		23А		24А		25А
Рабочий объем q, см³
Частота вращения вала n_н, об/мин
Номинальная подача при n_н=1450об/мин, л/мин	12,3
Номинальное давление , МПа	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Объемный КПД	0,76	0,78	0,80	0,82	0,88	0,88	0,91	0,92
Полный КПД	0,54	0,56	0,64	0,68	0,72	0,74	0,76	0,77

Таблица 2.2

Характеристики шестеренных насосов типа НШ

Основные параметры	Тип НШ

Рабочий объем q, см³
Частота вращения вала n_н, об/мин	1100-1700	1100-1625	1100-1700	1100-1700	1100-1700	1100-1700
Номинальная подача , л/мин	9-15	30-47	44-72	48-80	67-110	100-160
Объемный КПД при =10МПа	0,83	0,83	0,85	0,90	0,90	0,92
Полный КПД	0,75	0,76	0,79	0,82	0,84	0,87

2. Порядок проведения работы и алгоритм расчета

Ознакомление с конструкцией шестеренного насоса осуществляется путем разборки и сборки насосов типов Г11-2 и НШ. При разборке выворачиваются болты в торцевых крышках, торцевые крышки снимаются, вынимаются шестерни из расточек корпуса, после чего необходимо замерить следующие величины:

d_а - диаметр выступов зубчатого колеса, мм;

Z - число зубьев колеса, шт.;

b - ширину колеса, мм;

S - ширину "полочки" вершины зуба, мм;

К - число зубьев колес, отделяющих полость всасывания от полости нагнетания, шт. (определяется визуально; из общего числа зубьев колес необходимо вычесть число зубьев, находящихся в полостях всасывания и нагнетания).

Результаты замеров необходимо занести в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Замеренные параметры рабочей камеры

шестеренного насоса

d_а	Z	b	S	К	Марка насоса
мм	шт	мм	мм	шт

Рабочий объем шестеренного насоса

,[см³] (2.1)

где d - диаметр делительной окружности зубчатого колеса-шестерни.

Модуль зуба

m=d_a/(z+2),[мм], (2.2)

а диаметр делительной окружности

d=mz,[мм] (2.3)

Теоретическая подача насоса

Q_Т=q·n_Н·10^-3, (2.4)

где n_Н - частота вращения колес, [об/мин].

Для получения Q_Т, л/мин, необходимо величины, входящие в уравнение (2.4), умножить на 10^-3.

Утечку ∆Q через зазор δ между полостями всасывании и нагнетания находят из уравнения:

(2.5)

где μ - динамический коэффициент вязкости жидкости, [Па·с];

μ=ν_t·ρ·10^-4,[Па·с], (2.6)

где ν_t - кинематический коэффициент вязкости жидкости, [см²/с] (см. формулу (1.5)); ρ - плотность жидкости, [кг/м³]; U₀ - линейная скорость вершины зуба, [м/с]

U₀=(1/2)d_а·ω·10^-3,[м/с] (2.7)

где ω - угловая скорость вращения колес

ω=π·n_H/30,[1/с] (2.8)

Величины n_H, ν_50˚, , δ, ρ, t_м для своего варианта следует взять из табл. 2.4, номер варианта задается индивидуально каждому студенту преподавателем.

Алгоритм расчета параметров насоса составлен по приведённым выше формулам

При расчете принять =0,7.

Обозначение исходных и расчетных величин в программе расчета на ЭВМ и их наименования сведены в табл. 2.5.

3. Ввод исходных данных на ПК.

Исходные данные вводятся в Mathcad 6.0 на места ■:= ■.В левом квадрате оператора указывается имя переменной, а в правом -значение, которое ей присваивается (=). Для численных значений разделение целой и дробной части осуществляется с помощью точки, например ∆Р:=2.45

А если вводится массив опытных данных, например из шести точек, то справа от знака равенства в квадратных скобках помещается матрица из шести строк:

■

∆Р_Н:= ■

■

4. Исходные конструктивные и эксплуатационные параметры шестеренного насоса.

Таблица 2.4

Задание величины	Номер варианта

n_H, об/мин
ν_50˚, см²/с	0,22	0,18	0,3	0,3	0,38	0,46	0,49	0,22	0,18	0,38
∆Р_Н, МПа	2,2	2,6	2,4	2,5	2,1	1,8	2,8	2,4	2,6	2,0
δ, мкм
ρ, кг/м³
t_м, ˚С

Таблица 2.4 (Продолжение)

Задание величины	Номер варианта

n_H, об/мин
ν_50˚, см²/с	0,18	0,22	0,3	0,38	0,46	0,49	0,18	0,22	0,3	0,18	0,22
∆Р_Н, МПа	2,6	2,5	2,4	2,3	2,2	2,1	2,0	1,9	2,7	2,8	2,9
δ, мкм
ρ, кг/м³
t_м, ˚С

5. Расшифровка величин (символов) для ПК

Таблица 2.5

Символы расчета на ЭВМ	Расшифровка значения символа
d_а	диаметр наружной окружности колеса, мм
Z	число зубьев колес, шт
b	ширина колеса, мм
S	ширина полочки вершины зуба, мм
m	модуль зуба, мм
d	диаметр делительной окружности, мм
К	число зубьев, отделяющих полость нагнетания от полости всасывания насоса, шт
	перепад давлений, создаваемый насосом, МПа
δ	зазор между вершиной зуба и корпусом насоса, мкм
t_м	температура масла, ˚С
ν_50˚	Кинематический коэффициент вязкости масла при 50˚С, см²/с
n_t	показатель степени
ρ	плотность масла, кг/м³
ν_t	кинематический коэффициент вязкости масла, при заданной температуре, см²/с
μ	динамический коэффициент вязкости масла, Па∙с
ω	угловая частота вращения колеса, 1/с
U₀	окружная скорость вершины зуба, м/с
n_H	частота вращения колес, об/мин
π	число π = 3,142
∆Q	утечки в насосе, л/мин
Q_T	теоретическая подача насоса, л/мин
Q_H	действительная подача насоса, л/мин
η₀	объемный КПД насоса
η_M^*	механический КПД насоса
η_H	полный КПД насоса
N_эф	эффективная мощность насоса, Вт
N	потребляемая мощность насоса, Вт

Работа на ПК осуществляется в пакете Mathcad, являющимся полноценным Windows-приложением.

Вывод результатов расчета с ПК осуществляется на дисплей или на принтер в виде таблиц или графиков.

Блок-схема расчета параметров шестеренного насоса приведена на рис. 2.2. Результаты расчетов на ПК следует свести в табл. 2.6.

Рис. 2.2

Результаты расчетов параметров

шестеренного насоса на ПК

Таблица 2.6

m	d	μ	ω	U₀	∆Q	Q_T	Q_H	η₀	η_H	N_эф	N
мм	Па·с	1/с	м/с	л/мин	-	Вт

6. Выводы

В выводах необходимо отразить полученные результаты, сравнить расчетные параметры насоса на данном режиме работы со справочными параметрами, приведенными в табл. 2.1, 2.2, пояснить причины отличия.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2, часть II

ЗНАКОМСТВА С КОНСТРУКЦИЕЙ И РАСЧЕТ НА ПК ПАРАМЕТРОВ ПЛАСТИНЧАТОГО НАСОСА ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ

Цель работы - ознакомление с конструкцией и расчет на ЭВМ параметров пластинчатого насоса двойного действия.

1. Описание конструкции

Основными элементами рабочей камеры пластинчатого насоса двойного действия, изображенного на рис. 2.3, являются статор I, имеющий эллипсовидную форму, и ротор 2, симметрично расположенный в статоре с пазами под пластины 3. В торцевых крышках располагаются всасывающие В и нагнетательные Н окна. При вращении ротора пластины 3 под действием центробежных сил прижимаются к поверхности статора, перемещаясь в пазах ротора. Следовательно, в процессе работы насоса пластины осуществляют сложное движение - вращательное вместе с ротором я возвратно-поступательное в его пазах. Там, где радиус статора увеличивается, пластины выходят из пазов ротора. На этих участках в торцевых крышках располагаются два входных окна. На участке, где радиус статора уменьшается, пластины движутся внутрь в его пазах, и здесь же находятся два нагнетательных окна. За один оборот ротора каждая пластина дважды совершает возвратно-поступательное движение, поэтому данные насосы называют насосами двойного действия. Их рабочие камеры ограничены поверхностями статора, ротора, пластин и торцевых крышек.

Характеристики пластинчатых насосов типов Г12 и БГ12 приведены в табл. 2.7.

Характеристики пластинчатых насосов типов Г12 и БГ12

Таблица 2.7

Основные параметры	Тип Г12
31АМ	31М	32АМ	32М	33АМ	33М	24АМ	24М	25АМ	25М	26АМ
Рабочий объем q, см³		12,5
Подача Q_H, л/мин	5,8	9,7	12,7	21,1	27,9	35,7	53,8		110,4	142,8	204,2
Номинальное давление Р_Н^*, МПа	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3
Объемный КПД	0,76	0,81	0,83	0,88	0,91	0,93	0,89	0,91	0,92	0,93	0,95
Полный КПД	0,58	0,65	0,70	0,78	0,81	0,85	0,80	0,82	0,85	0,86	0,87

Таблица 2.7 (Продолжение)

Основные параметры	Тип БГ12
21АМ	21М	22АМ	22М	23АМ	23М	24АМ	24М	25АМ
Рабочий объем q, см³			12,5
Подача Q_H, л/мин	5,4	9,0	14,6	19,4	25,5
Номинальное давление Р_Н^*, МПа	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5
Объемный КПД	0,72	0,75	0,78	0,81	0,85	0,88	0,83	0,88	0,90
Полный КПД	0,55	0,60	0,66	0,70	0,75	0,80	0,75	0,77	0,85

Данные по режимам работы пластинчатого насоса

Таблица 2.8

Заданные величины	Номер варианта

n_H, об/мин
∆Р_Н, МПа	6,2	5,7	5,0	6,1	6,0	5,8	6,8	5,9	4,8	5,5
ν_50˚, см²/с	0,18	0,22	0,3	0,38	0,46	0,49	0,18	0,22	0,3	0,38
t_м, ˚С

Таблица 2.8 (Продолжение)

Заданные величины	Номер варианта

n_H, об/мин
∆Р_Н, МПа	6,5	6,4	6,1	6,2	6,0	5,9	6,4	6,2	6,0	5,8	5,8
ν_50˚, см²/с	0,18	0,22	0,3	0,38	0,46	0,49	0,18	0,22	0,22	0,38	0,22
t_м, ˚С

2. Порядок проведения работы и алгоритм расчета

Ознакомление с конструкцией пластинчатого насоса двойного действия осуществляется путем разборки и сборки насосов типов Г12, БГ12, для чего необходимо снять торцевые крышки и вынуть ротор с пластинами из статора.

После разборки необходимо замерить следующие величины:

R₁- большой радиус статора, мм;

R₂ - малый радиус статора, мм;

b - ширину ротора насоса, мм;

δ - толщину пластины, мм;

Z - количество пластин, шт.;

α - угол наклона пластины в роторе насоса, град.

Замеренные величины рабочей камеры пластинчатого насоса следует занести в табл. 2.9.

Замеренные величины рабочей камеры пластинчатого насоса

Таблица 2.9

R₁, мм	R₂, мм	b, мм	δ, мм	Z, шт	α, град.	Тип насоса

Рабочий объем пластинчатого насоса

(2.9)

Теоретическая подача насоса

Q_T=q·n_H·10^-3,[л/мин], (2.10)

где n_H - частота вращения ротора насоса.

С помощью данных табл. 2.8 задаются различные режимы работы пластинчатого насоса. Вариант выдается преподавателем индивидуально каждому студенту.

По полученной величине Q_T из формулы (2.10) для проведения дальнейших расчетов следует выбрать из табл. 2.10 справочные значения объемного и механического м КПД, соответствующие номинальному режиму работы насоса типа Г12 при P_Н^* =6,3 МПа.

Таблица 2.10

Значения и для различных значении Q_T пластинчатых насосов.

Q_T, л/мин	3-6	6-10	10-13	13-21	21-28	28-36	36-54	54-70
	0,76	0,81	0,83	0,88	0,91	0,93	0,89	0,91
	0,76	0,80	0,84	0,88	0,89	0,91	0,9	0,90

Величину действительного объемного КПД для заданного режима работы насоса следует найти из формул (1.4), (1.5).

Утечки жидкости

∆Q=(1- )Q_T,[л/мин] (2.11)

Действительную подачу насоса Q_Н вычисляют из выражения (1.2), эффективную мощность N_эф - из формулы (1.6), полный КПД насоса

(2.12)

Потребляемую мощность N рассчитывают из соотношения (1.8).

В табл. 2.11 сделана расшифровка исходных и расчетных величин для ЭВМ.

Таблица 2.11

3. Расшифровка величин (символов) для ПК

Символы расчета на ЭВМ	Расшифровка значения символа
R₂	малый радиус статора насоса, мм
R₁	большой радиус статора насоса, мм
b	ширина ротора насоса, мм
δ	толщина пластины, мм
Z	количество пластин, шт
α	угол наклона пластины в роторе насоса, град
n_H	частота вращения ротора насоса, об/мин
	перепад давления, создаваемый насосом, МПа
π	число π = 3,142
ω	угловая скорость вращения ротора, 1/с
η₀^*	справочный объемный КПД насоса
η_M^*	справочный механический КПД насоса
η₀	объемный КПД на расчетном режиме
	номинальное давление, развиваемое насосом, МПа
Q_T	теоретическая подача насоса, л/мин
∆Q	утечка жидкости в насосе, л/мин
Q_H	действительная подача насоса, л/мин
N_эф	эффективная мощность насоса, (Вт)
η_H	полный КПД насоса
N	потребляемая мощность насоса, (Вт)
t_м	температура масла, ˚С
ν_50˚	Кинематический коэффициент вязкости масла при 50˚С, см²/с
n_t	Показатель степени
ν_t	Кинематический коэффициент вязкости масла при заданной температуре

4.Ввод исходных данных на ПК

Работа на ПК осуществляется в пакете Mathcad, являющимся полноценным Windows-приложением. Исходные данные вводятся в Mathcad 6.0 на места ■:= ■ В левом квадрате оператора указывается имя переменной, а в правом - значение, которое ей присваивается (=).

Для численных значений разделение целой и дробной части осуществляется с помощью точки, например ∆Р:=2.3

■

∆Р_Н:= ■

■

Результаты расчетов на ПК следует свести в табл. 2.12.

Блок-схема расчета параметров пластинчатого насоса приведена на ПК см. рис. 2.4.

Рис. 2.4.

Таблица 2.12

Результаты расчетов параметров пластинчатого насоса двойного действия на ПК.

ω	η₀	Q_T	∆Q	Q_Н	N_эф, Вт	η_H	N
1/с		л/мин	Вт		Вт

5. Выводы

В выводах отразить полученные результаты, сравнить расчетные параметры насоса со справочными данными, приведенными в табл. 2.7, пояснить имеющиеся отличия.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2, часть III

СНЯТИЕ РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕМНОГО НАСОСА С РАСЧЕТОМ ХАРАКТЕРИСТИК НА ПК.

Цель работы - измерение рабочих параметров объемного насоса (шестеренного или пластинчатого двойного действия), обработка данных на ПК и графическое построение характеристик насоса.

1. Описание стенда

Рабочая характеристика объемного насоса устанавливает зависимость рабочих параметров насоса - подачи Q_Н, объемного η₀, механического η_ми полного η_Н КПД; эффективной N_эфи потребляемой N мощности - от перепада давлений ∆P_H, развиваемого насосом. Определение рабочих параметров насоса и снятие его характеристик осуществляется на лабораторном стенде, схема которого приведена на рис. 2.5.

Схема стенда включает в себя гидробак 1, насос 2, электродвигатель 3, предохранительный клапан 4, мерную емкость 5, пьезометр 6, кран 7, амперметр 8, вольтметр 9, манометр 10, секундомер 11, термометр 12, дроссель 13, гидромотор-расходомер 14, тахометр 15.

Для снятия рабочих параметров используется объемный насос Г12-32АМ, справочные рабочие параметры его следует взять из табл.8.

Рис. 2.5

Стенд работает следующим образом. При включении электродвигателя 3 насос 2 забирает масло из гидробака 1 и подает его в напорную магистраль. Посредством настройки пружины предохранительного клапана 4 меняется перепад давлений ∆P_H, который измеряется манометром 10. Измерение подачи насоса можно осуществлять объемным методом - с помощью мерного бака 5 по разности отметок и уровней в пьезометре 6 при закрытом кране 7 и дросселе 13. При этом посредством секундомера 11 определяется время перемещения масла от уровня до уровня . Другой метод измерения подачи насоса - определение частоты вращения вала гидромотора 14 при отсутствии на нем внешней нагрузки. Тогда предохранительный клапан 4 настраивается на номинальное рабочее давление насоса, а при закрытии дросселя 13 изменяется ∆P_H насоса. Ток и напряжение в цепи питания электродвигателя измеряются амперметром 8 и вольтметром 9, температура масла - термометром 12.

2. Порядок проведения работы и алгоритм расчета

2.1. Измерить подачу насоса с помощью мерного бака, для чего следует

- полностью ослабить пружину клапана 4, закрыть дроссель 13, пустить насос 2, дать поработать 3-5 мин;

- закрыть кран 7;

- включить секундомер 11 при достижении уровня масла в пьезометре 1;

- при достижении уровня масла в пьезометре выключить секундомер 11, определить время подъема масла в пьезометре τ;

- открыть кран 7.

2.2. Измерить подачу насоса по частоте вращения вала гидромотора-расходомера 14, для чего необходимо

- настроить пружину предохранительного клапана на рабочее давление насоса (задается преподавателем);

- полностью открыть дроссель 13;

- пустить насос, дать поработать 3-5 мин;

- с помощью тахометра 15 определить частоту вращения n_м вала

гидромотора-расходомера 14.

2.3. Манометром 10 измерить перепад давлений ∆P_H, создаваемый

насосом.

2.4. Снять показания амперметра 8 и вольтметра 9.

2.5. Снять показания термометра 12.

2.6. При измерении подачи насоса Q_Н с помощью мерного бака, настраивая пружину клапана 4 на более высокое давление P_H, осуществить операции по п.1 для пяти значений ∆P_H.

2.7. При измерении подачи насоса Q_Н, закрывая дроссель 13, гидромотором-расходомером, провести операцию по п.2 еще для пяти значений ∆P_H.

2.8. Все результаты измерений свести в табл.14.

3. Таблица опытных данных.

Таблица 2.13

∆P_H			n_м	τ	J	U	t_м	ν_50˚	n_t
МПа	дм	об/мин	С	А	В	ºС	см²/с	-

4. Алгоритм расчёта.

Действительная подача насоса при измерения с помощью мерного бака

, (2.13)

где Ω_б - площадь мерного бака в плане, дм².

Действительная подача насоса при измерении с помощью гидромотора-расходомера

Q_Н=q_м·n_м·10^-3, [л/мин], (2.14)

где q_м=11,2 - рабочий объем гидромотора, см³; n_м - частота вращения вала гидромотора [об/мин].

Действительный объемный КПД насоса

η₀=Q_H/Q_T, (2.15)

где Q_Т=q_н·n_н·10^-3 - теоретическая подача насоса, a q_н и n_н - рабочий объем и частота вращения насоса (q_м и n_м взять из табл. 8).

Объемный КПД насоса, рассчитанный по номинальным параметрам

, (2.16)

где ν_50˚ и ν_t - вязкость масла при 50°С и при рабочей температуре; P_H^*- справочное давление, развиваемое насосом; - справочный объемный КПД (P_H^*=6,3 МПа; =0,81)