Izuchenie_shesteryonnogo_nasosa (Испытание(изучение) шестерённого насоса)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ им. Н. Э. БАУМАНАИспытания шестеренного насосаМетодические указанияЦель работы1. Экспериментально определить рабочую характеристику объемного(шестеренного) насоса, т.е. совокупность зависимостей расхода, потребляемоймощности и К.П.Д. от создаваемого давления при постоянной частоте вращениявала и вязкости рабочей жидкости.2.Определитькоэффициентыпотерьвсоответствиисмоделью,предложенной В.В.

Мишке.ВведениеОдним из основных и наиболее достоверных методов определения рабочейхарактеристики гидромашины является экспериментальный метод. Однако, во времяопыта из-за технических возможностей экспериментальной установки не всегдаудается выдержать требуемые условия (постоянную частоту вращения, вязкостьрабочей жидкости).

Поэтому существует определённая нетривиальность обработкиполученных при испытаниях результатов, т.к. их необходимо привести ктребуемым условиям. Полезной в обработке экспериментальных данных можетоказаться теория подобия, предлагаемая к использованию в данных методическихуказаниях.Теоретическая частьПодача насоса меньше идеальной и . Это объясняется следующим:1. Утечками, которые образуются под давлением, создаваемым насосом, поторцевым и радиальным зазорам между шестернями и корпусом из полости высокогодавления в полость всасывания.2.

Сжатием жидкости при переходе ее в зону высокого давления .3. Неполным заполнением жидкостью межзубового пространства при недостаточном давлении на входе (особенно при большой частоте вращения насосаn > 2000 об/мин. или при большой вязкости рабочей жидкости >30 сСт) свыделением газа и последующим его сжатием.Вторая причина имеет существенное значение при перепаде давлений междувыходом и входом в насос более 10 МПа, т.к.

объёмный модуль упругости рабочихжидкостей порядка 1000 МПа. В теории В.В. Мишке первая причина считаетсяопределяющей.Таким образом, расход утечек у = и − зависит от нескольких факторов,в частности, от давления, создаваемого насосом, и частоты вращенияу − у ( ; ); − П ∗ /30, a и = 0 ∗ 2Известно, что при ламинарном течении жидкости по щелиу ~гдеℎ 3 ∗h - толщина щели, величина зазора,р - давление,μ - динамическая вязкость.2Пользуясьпонятиемхарактерноголинейногоразмера3 = √20можносчитать, что ℎ = п ∗ , п = и при условии соблюдения геометрическогоподобия для данного конструктивного исполнения ОГМ можно ввестиу = у ∗Где020 ∗2 - характерный рабочий объём ГМ,у - постоянный безразмерный коэффициент утечек.Момент, действующий на валу, определяется суммой идеального момента имомента от сил трения = и + тПоследний, в свою очередь, можно представить суммой моментов от силсухого и вязкого треният = + вРассуждая аналогично предыдущему, запишем:с = ∗ 20 ∗ ; в = в ∗ 20 ∗ ∗ где - постоянный безразмерный коэффициент сил сухого трения,в - постоянный безразмерный коэффициент сил вязкого трения.Учитывая, чтои =то, К.П.Д.

для насоса02∗=∗∗=;1+ +в ∗1−у ∗Согласно общей теории роторных гидромашин, разработанной В.В.Мишке,обозначим = , называемым критерием подобия режимов работы роторных ГМОкончательно запишем:=1 − у ∗ 1 + + вЭкспериментальная установкаЭкспериментальная установка (рис.1) состоит из приводного асинхронногодвигателя [1], исследуемого шестеренного насоса [2] нагружающего дросселя[З], контрольно-измерительной аппаратуры и вспомогательных гидравлическихэлементов.3Схема установки1 - электродвигатель2 - насос шестеренный3 - нагрузочный дроссель4 - манометр5 - мановакууметр6 - турбинный датчик расхода7 - термометр8 - датчик частоты вращения9 - индикатор частоты вращения10 - цифровой указатель расхода11 - предохранительный клапан12 - теплообменник13 - фильтр14 - обратный клапан15 – бак с рабочей жидкостью16 - аккумулятор4Для измерения момента на валу выполнено следующее. Статор приводногодвигателя крепится к станине через подшипники, ось вращения которых совпадаетс осью вала.

Поэтому статор имеет возможность поворачиваться на некоторыйугол. К статору двигателя прикреплен груз. Положение равновесия будетхарактеризоваться равенством моментов от действия силы тяжести этого груза имомента на статоре, равного действующему на валу. Таким образом, угловоеотклонение статора двигателя от нейтрального положения и момент на валу будутоднозначно связаны.Нагружающий дроссель представляет собой игольчатый вентиль, соединяющийлинию нагнетания со сливом.В состав контрольно-измерительной аппаратуры и приборов входятобразцовый манометр пружинного типа с дросселем [4], мановакууметр пружинноготипа [5], турбинный датчик расхода ТДР-7 [6] с комплектом вторичнойаппаратуры (преобразователем и цифровым указателем расхода [10] ), термометр[7],датчикчастотывращения[8]синдикаторомчастотывращенияотградуированным в процентах [9] (100 соответствуют 2500 об/ мин.) Элементыгидропривода представлены обратным клапаном [14], который препятствуетопорожнению системы при неработающей установке, предохранительным клапаном[11], который защищает гидросистему от перегрузки по давлению, фильтром [13],которыйзадерживаетпродуктыизносаипрочиетвердыевключения,теплообменником [12], который позволяет поддерживать заданную температурурабочей жидкости, а также баком с рабочей жидкостью [15] (масло АМГ-10),трубопроводной арматурой и аккумулятором [16].Порядок проведения эксперимента1.

Установить нагружающий дроссель в положение максимального открытия.2. Включить установку.3. C помощью нагружающего дросселя установить в линии нагнетаниядавление, указанное преподавателем.4. Выдержать стенд на этом режиме до тех пор, пока жидкость вгидросистеме не прогреется до рабочей температуры (около 40℃). Вдальнейшем температуру поддерживать постоянной изменением количестваподводимой охлаждающей воды к теплообменнику.5. Изменяя открытие нагружающего дросселя установить максимальноеэкспериментальное давление - 40 атмосфер.6.

Занести в протокол (см. приложения) показания:- индикатора частоты вращения- цифрового указателя расхода- манометра- мановакууметра- термометра- момента, действующего на валу насоса.7. Уменьшить давление на 1/8 от максимального (5 ат).8. Выполнять указания пунктов б и 7 до полного открытия нагружающегодросселя.9. Выключить стенд.5Порядок обработки результатов экспериментаОбработку результатов испытаний целесообразно вести в международнойсистеме единиц измерения СИ в следующей последовательности:По показаниям манометра и мановакуумметра определить давление,создаваемое насосом = м − в . Показание индикатора частоты вращенияперевести в значение угловой скорости =30Величину идеального момента определить каки =0∗ ,2 где 0 - рабочий объем шестерённого насоса20 = 2 ∗ (2 − − = 12 мм = 17,5 мм = 15 мм = 7,4 мм2⁄12)- ширина зуба,- радиус шестерни,- радиус начальной окружности,- основной шаг.Момент от сил трения определить как т = − иПостроить график зависимости момента трения от давления.

Продолжитьэтот график до пересечения с осью ординат. Величина ординаты точкипересечения будет соответствовать моменту сил вязкого трения в , т.к. придавлении = 0 момент от сил сухого трения отсутствует. Частоту вращениянасоса следует принять равной ординате точке пересечения графика зависимостичастоты вращения от давления с осью ординат, и обозначим ее 0 . Учитывая чтов = в ∗0∗ ∗ 02определить постоянный безразмерный коэффициент сил вязкого тренияв =в ∗ 20 ∗ ∗ 0Динамическую вязкость жидкости при температуре, зафиксированной термометром,можно определить по имеющейся в приложении зависимости или опытным путем спомощью вискозиметра Энглера.Выделить из момента трения величину момента от сил сухого трения спомощью формулы: с = т − в ,гдев = в ∗02∗ ∗ Построить график зависимости момента сил сухого трения от давления,апроксимировать его прямой линией, проходящей под некоторым углом к осиабсцисс через начало координат.Тангенс угла наклона этого графика определяет с учетом масштабов поосям координат значение коэффициента сухого трения:с ∗ 2 1с =∗06Для определения коэффициента утечек следует построить график подачинасоса в зависимости от давления, аппроксимировав его прямой.

При нанесенииэкспериментальныхточекнаполеграфикаследуетпривестивсеэкспериментальные точки к одной частоте вращения 0 по зависимости′ = и′ − у , гдеи′ = 20 ∗ 0 ;ау = и − и = 20 ∗ иПо предлагаемой модели у не зависит от частоты вращения, коэффициентутечек определить по тангенсу угла наклона графика подачи насоса с учётоммасштабов по осям координат:у =20∗у ∗;Подсчитать значения момента вязкого трения, моментов трения, моментовна валу насоса приведённых к частоте вращения насоса = 0 по зависимостям:в′ = в ∗0∗ ∗ 02′т= в′ + с ;Приведённую мощность определить как: п = ∗ ′Мощность насоса: ′ = ′ ∗ 0Тогда экспериментальный коэффициент полезного действияэ = ∗ ′⁄′ ∗ ;0А теоретический (расчётный) коэффициент полезного действият =1−у ∗;1+с + в⁄где = ∗0Нанести полученные результаты ′ ( ); э ( ) на поле графика ′ ( ) исоединить экспериментальные точки плавной линией.

Получится рабочаяхарактеристикашестеренногонасосапри = 0 .Нанестинарабочуюхарактеристику насоса зависимость т (). Визуально оценить несоответствие э ит . Сделать вывод о справедливости изложенной теории подобия роторныхгидромашин.Содержание отчета по лабораторной работеОтчет по лабораторной работе содержит:схему стендапротокол испытаний шестеренного насосарезультаты обработки опытных данныхграфики зависимостей т (); с (); у ();графики зависимостей (); (); э () и т (), приведенныхчастоте 0зависимость μ от p в диапазоне температур от 20 до 50℃.7к.