yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->2 Основне гідравлічне обладнання

Експлуатація та обслуговування машин

2 Основне гідравлічне обладнання

 

До основного гідравлічного обладнання можна віднести гідравлічні машини (насоси, гідродвигуни), гідропередачі (гідромуфти та  гідротрансформатори), різні гідравлічні пристрої , гідроприводи та гідросистеми.

Методи розрахунку і проектування гідравлічного обладнання базуються на законах гідравліки. Особливо велике значення гідравліки - у машинобудуванні.

Коротко розглянемо основні види гідравлічного обладнання.

 

2.1 Гідравлічні машини

 

Гідравлічні машини.  У гідравлічних машинах механічна енергія  двигуна перетворюється на енергію переміщуваної  рідини або енергія рідини перетворюється у механічну енергію двигуна. Перший вид перетворення енергії відбувається в насосах, а другий - у гідродвигунах.

 

2.1.1 Насоси

 

Сучасні насоси перекачують прісну й морську воду, нафту, нафтопродукти, емульсії, кислоти, бензин, паливо, харчові продукти тощо.

Щоб привести в дію турбіни, використовують енергію річок, морських припливів та відпливів.

Насоси є однією із найпоширеніших різновидів гідравлічних машин. За принципом дії їх поділяють на дві основні групи: динамічні (лопатеві) та об’ємні (насоси витиснення).

До лопатевих належать насоси відцентрові, осьові, діагональні та вихрові. Всі вони мають робоче колесо з лопатями та відрізняються один від одного течією рідини. У відцентрових насосах у робочому колесі потік має радіальний напрям, в осьових насосах потік паралельний  осі обертання робочого колеса, а в діагональних напрям потоку в колесі займає проміжне положення між радіальним і осьовим. Вихрові насоси мають складнішу схему передачі енергії.

Лопатеві насоси характеризуються силовою взаємодією лопатей з потоком обтічної рідини. У результаті цієї взаємодії рідині передається деяка кількість енергії, що витрачається на створення напору або тиску.

В усіх лопатевих насосах змінюється як енергія тиску   , так і кінетична енергія рідини  .

 

Рисунок 2.1 – Схема відцентрового насоса:

1-підвід; 2-робоче колесо; 3-відвід(спіральна камера);

4-лопаті; 5-вал

Розглянемо найпростішу схему відцентрового насоса (рис. 2.1). Проточна частина насоса складається з трьох основних елементів – підвода 1, робочого колеса 2 і відвода (спіральної камери) 3. Від підвідного трубопроводу рідина подається в робоче колесо. Робоче колесо відцентрового насоса складається з основного а і покривного  б дисків , між якими розміщені лопаті 4, загнуті в бік, протилежний напрямку обертання колеса. Призначенням робочого колеса є передача енергії рідині від двигуна. Робоче колесо закріплене на валу 5. Рідина рухається через колесо з центральної його частини до периферії. Потім виходить з нього і по відводу подається до напірного трубопроводу.

Рисунок 2.2 - Схема осьового насоса:

1-робоче колесо; 2-корпус; 3-випрямний апарат

 

В осьових насосах (рис. 2.2) потік рідини рухається паралельно осі обертання і перемішується в полі дії гідродинамічних сил, що виникають при взаємодії потоку й решітки лопатевого колеса. Як  відцентровий, так і осьовий насос складаються з корпусу й лопатевого колеса, що обертається в ньому. При обертанні колеса у потоці рідини виникає різниця тисків з обох боків кожної лопаті і, як наслідок, силова взаємодія потоку з лопатями колеса, при якій рідина отримує енергію. Збільшення енергії потоку рідини в колесі залежить від швидкості потоку, частоти обертання колеса, його розмірів та форми лопаті.

Запас енергії, яку отримує рідина у насосі, витрачається на подолання опору і протитиску у гідравлічній системі.

Робочим органом вихрового насоса (рис.2.3) є робоче колесо з радіальними або похилими лопатками. Колесо обертається у циліндричному корпусі з малими торцевими зазорами. У бокових і периферійних стінках корпусу є концентричний канал 3, який розпочинається біля всмоктувального отвору і закінчується біля напірного. Канал перегороджений перемичкою 2, яка працює як ущільнення між напірною і всмоктувальною порожнинами.

Рідина надходить у канал через всмоктувальний отвір, прокручується по ньому робочим колесом і виходить через напірний отвір.

 

 

Рисунок 2.3 – Схема вихрового насоса закритого типу:

1-робоче колесо; 2-перемичка; 3-канал

 

Вихрові насоси створюють напір до 250 м. Їх застосовують у разі необхідності одержання великих напорів при малій подачі для перекачування хімічно агресивних  (кислоти, луги), летких рідин (бензин, спирт  та ін.), а також для перекачування суміші рідини та газу. Вихрові насоси не можуть  використовуватися для перекачування рідин з великою в’язкістю і тих, які мають абразивні частинки.

Вихрові насоси мають властивість самовсмоктування, тобто не потребують заливання рідини під час пуску. Недоліками насосів є низький к.к.д., який не перевищує 25%.  Пояснюється це інтенсивним вихроутворенням у каналі насоса при передачі енергії , що спричиняє значні втрати напору.

В об’ємних насосах переміщування рідини відбувається за рахунок витискування її з робочих камер витискувачем. Під витискувачем розуміють робочий орган насоса, який безпосередньо виконує роботу витиснення. Витискувачами можуть бути поршні, плунжери, шестерні, гвинти, пластини         і т.п. До об’ємних насосів належать поршневі (плунжерні), в яких рідина переміщується за допомогою поршня (плунжера), що рухається зворотно-поступально; роторні (пластинчасті, шестерні, гвинтові) і роторно-поршневі(радіально- та аксіально-поршневі), в яких рідина переміщується внаслідок обертального або поступально-обертального руху тіла витиснення).

У насосах витиснення під час роботи змінюється енергія тиску рідини .

Розглянемо принцип дії поршневого і пластинчастого насосів, які мають різний вид руху: зворотно-поступальний та обертальний.

Схема поршневого насоса наведена на рис. 2.4.

Під час роботи двигуна обертальний рух його вала  перетворюється  на зворотно-поступальний рух поршня 2, який рухається в циліндрі. Якщо поршень рухається вправо, то об’єм робочої камери 1 збільшується, а тиск в ній зменшується. Відкривається всмоктувальний клапан 3, і рідина із резервуара по всмоктувальній трубі 5 надходить у насос. При русі поршня насоса вліво об’єм робочої камери зменшується, а тиск в ній збільшується. При цьому

 

 

Рисунок 2.4 – Схема поршневого насоса:

1-робоча камера; 2-поршень; 3,4-всмоктувальний та напірний клапани;       5,6-всмоктувальний та напірний трубопроводи; 7-резервуар;

8-кривошипно-шатунний механізм

всмоктувальний клапан закривається, а відкривається напірний клапан 4, і рідина надходить у нагнітальний трубопровід 6. За один подвійний хід поршня насос виконує одне всмоктування і одне нагнітання. Подача насоса циклічна. Насоси мають властивість самовсмоктування і досить високий к.к.д. (до 60%). Їх використовують для перекачування рідин змінної в’язкості, нафтопродуктів, масла тощо.

Пластинчасті насоси (рис. 2.5) мають відносно просту конструкцію, досить надійні, довговічні, завдяки чому  знайшли широке застосування для перекачування масла в гідроприводі металорізальних верстатів та інших машин. У пластинчастих насосів витискувачами є пластини 3. Робочі камери утворені двома сусідніми пластинами та поверхнями ротора 1 і статора 2.

 

 

Рисунок 2.5 – Схема пластинчастого насоса:

1-ротор; 2-статор; 3-пластина; 4,5-всмоктувальна та напірна камери

 

Під час обертання ротора пластини під дією відцентрових сил притискуються до поверхні статора, об’єм робочих камер постійно змінюється. При збільшенні об’єму відбувається всмоктування рідини камерою 4, при зменшенні об’єму  рідина виштовхується в камеру 5.

Оскільки осі ротора і статора зміщені, то зміною ексцентриситету можна регулювати подачу насоса.

Гідравлічні машини, в яких робочий орган одержує енергію від рідини і при цьому її енергія на вході в гідравлічну машину більша, ніж на виході, являють собою гідравлічні двигуни (гідравлічні турбіни).

 

 

7