Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод DJVU (948287), страница 59
Текст из файла (страница 59)
9. Лопастные насосы и турбины. Гидродинаиическ ~е передачи Рис. 9.5. Теоретические характеристики лопастного насоса й„т» в каналах рабочего колеса, которые примерно пропорциональны квадрату расхода, равного подаче (см. рис. 9.5, область П). 3. При выборе геометрии проточной части насоса ориентируются на конкретный режим его работы. При отклонении подачи от расчетного значения возникают потери напора на выходе из колеса и при входе в отводной канал, примерно пропорциональные второй степени отклонения подачи от расчетной (см. рис.
9.5, область 1П). 4. Не весь поток жидкости, которая проходит через рабочее колесо, поступает в выходной патрубок. Часть ее, например утечки, через зазоры возвращается обратно в полость всасывания. В результате характеристика сдвигается влево. При одинаковых значениях подачи теоретический напор при конечном числе лопастей меньше, чем при бесконечном, поэтому характеристика Н, = Г (Д, ) расположена ниже характеристики Н = ) ф,). Обе характеристики приблизительно параллельны между собой. Зависимость Н„ = ~(Д„)(рис. 9.6) определяет рабочую характеристику лопастного насоса, где Д„ - подача насоса на выходе. Точка Х соответствует режиму холостого хода.
Лопастный насос может работать вхолостую лишь короткий промежуток времени, так как происходит его нагрев вследствие затрат энергии на преодоление сопротивления трения при вращении колеса с лопастями в неподвижной относительно стенок капала жидкости. 329 Ч. 11. Гидроплевмолривод 0 0„ Рис. 9.6. Рабочие характеристики лопастного насоса Ниспадающая влево от максимального значения напора ветвь характеристики свидетельствует о том, что доля гидравлических потерь Л,„,„„ энергии по сравнению с полезной мощностью относительно велика (в этой области обычно не работают).
В правой части характеристики при увеличении потребляемой подачи происходит быстрое падение напора, КПД н мощности насоса. Учитывая, что лопастные насосы не функционируют при незацолненных всасывающем трубопроводе и проточной части насоса, необходимо принимать меры по заполнению насоса и всасывающего трубопровода рабочей жидкостью перед включением гидравлического двигателя. Теоретический напор лопастных насосов не зависит от рода жидкости, т. е. от ее плотности.
Приведенные на рис. 9.6 характеристики являются приближенными, так как они не учитывают ряд факторов (неустановившиеся движение, вторичные токи и т. д.). Рабочая характеристика может быть получена только экспериментальным путем. Баланс энергии. Работа лопастного насоса характеризуется подачей Д„, напором Н„, потребляемой мощностью М„„„, КПД т)„и частотой вращения л„вала двигателя. К насосу подводится мощность Л~„, . Часть этой мощности ЛФ„,„теряется на трение между вращающимися частями насоса и корпусом — трение в подшипниках, в уплотнениях, трение наружной поверхности дисков колес о жидкость (дисковое трение). Эти потери называют механическими. Механические потери практически не зависят от подачи насоса и определяются механическим КПД, который равен отношению 330 Гл.
9. Лопастные аасосы и турбины. Гидродинамйгесдие передачи оставшейся после преодоления механических сопротивлений мощности потока, называемой гидравлической мощностью лг'„„„к затраченной мощности (мощности на валу насоса) Ж,: ~гн ~~Гмии гггид Чмох н н н Напор, развиваемый насосом, меньше теоретического на величину гидравлических потерь напора, состоящих из потерь Ь„т,„,м„ на входе и выходе рабочего колеса и потерь напора в каналах рабочего колеса Ь„к = 1сЯ~: Нв = Гтг ")гвх-вых Ьпогх =Л0н). Потери энергии на преодоление местных гидравлических сопротивлений, необратимым образом переходящей в теплоту (дисснпация механической энергии), оценивают с цомошью гидравлического КПД Он Он Чгидн Гхг Он в йвх-вых в йпогк Характеристика Н„=- ~(Д„) показывает зависимость напора от подачи жидкости (расход жидкости на выходе насоса), количество которой отличается от количества жидкости, входящего в колесо на величину Д „, утечек через зазоры в уплотнениях и перетечек из отводного канала по зазору между корпусом и колесом в подво- дящий канал: 0гг = Рк 0уггг ° Объемные потери оценивают через объемный КПД м.н Рн Чоб ив О.
0.-0. С учетом утечек рабочая характеристика насоса Н„= 1 ф„) (см. рис. 9.б) сдвигается влево на величину Д „,. Выражение, определяющее гидравлическую мощность насоса, с учетом зависимости теоретического напора от расхода через колесо примет вид 331 Ч. П. Гидропнввмопривоо Жт, = щ0,Н, = рМ0.
(А — В0.) = рВ(А0, — ВР.'). где А,  — множители, учитываюшие геометрию машины (см. рис. 9.4). Характеристика М„= ~(Д„) — зависимость мошности на валу насоса от расхода жидкости через колесо насоса, а Нв = 1'(Д„)— зависимость мощности на валу насоса от подачи (на выходе насоса с учетом утсчек и перетечек в гидролиниях насоса).
Как известно, полный КПД насоса равен отношению полезной мощности насоса к потребляемой им мощности (мощности на валу насоса) и может быть определен как произведение гидравлического, объемного и механического КПД. Зависимость КПД насоса от подачи приведена на рис.
9.б. Кавитацаоиаая характеристики Одним из условий нормальной работы любой гидросистемы является отсутствие кавитации, которая может приводить к эрозии материала стенок канала, акустическим и вибрационным явлениям, снижению рабочих параметров насоса (подача, напор, мощность, КПД). В лопастном насосе кавитация возникает на лопасти рабочего колеса, обычно вблизи ее входной кромки. Абсолютное давление в этом месте значительно ниже давления во входном патрубке насоса вследствие местного возрастания скорости при натекании потока на лопасть и из-за гидравлических потерь при подводе.
Ковитакаоппым запасом называют превышение полного напора жидкости во входном патрубке насоса над высотой столба жидкости, соответствующего давлению ее насыщенного пара р„„. Допустимый кавитационный запас определяется на основании кавитационных испытаний насоса и зависит как от типа насоса, так и от его конструктивных особенностей. Чтобы выполнить условие бескавитационной работы насоса, следует придерживаться при проектировании насосной установки практических рекомендаций: если всасывание происходит из открытой емкости и для бескавитационной работы недостаточно абсолютного давления, равного атмосферному, то применяют закрытые емкости, в которых создается повышенное давление — так называемый подпор (наддув); высота, на которой расположен насос, не может превышать определенных значений. Так, при всасывании воды из открытой емкости она составляет примерно 10 м. В некоторых случаях насос 332 Гл.
9. Попастпые насосы и турбппьь Гидродпнампческое передачи может находиться ниже уровня свободной поверхности жидкости (в питающей емкости), тогда он работает с подпором; желательно, чтобы гидравлические потери во всасывающей линии по возможности были наименьшими. Для этого диаметр всасывающей трубы, как правило, делают больше диаметра напорной магистрали.
Следует отметить еще одну особенность в работе лопастных насосов — условие их запуска. Если насос установлен выше уровня жидкости в открытой емкости, то первоначально всасывающая труба бывает заполнена воздухом. В этом случае в момент включения привода насоса может оказаться, что насос не создаст необходимого разрежения, чтобы поднять жидкость на высоту расположения насоса. Поэтому перед пуском труба линии всасывания и корпус насоса должны быть заполнены перекачиваемой жидкостью.
Технически это можно решить разными способами, в частности установкой обратного клапана, предотвращающего опорожнение линии всасывания и корпуса насоса в нерабочем состоянии. Если эта способность обеспечивается самим насосом, то такие насосы называют самовсасывающими. При работе насоса с достаточным подпором указанных проблем с его запуском не возникает. Формулы подобия. Пересчет характеристик насоса на другую частоту вращения.
При работе насоса в гидросистеме возникает необходимость изменения его характеристик, что достигается изменением либо частоты врщцения, либо геометрии проточной части насоса. Теория подобия дает возможность по известной характеристике одного насоса получить характеристику другого, если проточные каналы обоих насосов геометрически подобны, а также пересчитать характеристику насоса с одной частоты вращения вала на другую. Подачу, напор и мощность насоса пересчитывают по следующим формулам подобия (см, гл. 2): Можно предположить, что КПД натурного и модельного насосов, как и механические КПД, приблизительно равны, а объемные и гидромеханические КПД равны. Тогда формулы пересчета для 333 Ч. 11.
Гидропневиопривод одного и того же насоса, работающего на разных частотах пн п2 вращения вала (Лн = Вм ), принимают внд Параболой Н = 7гД подобных режимов называют геометрическое место в координатах Н, Д точек режимов с различными частотами вращения, подобных режиму с параметрами Нь Дь пь Исходя из условия находят Н1 Н2 % — ' = 7г нли Н =/гф, й= сопки д2 д2 "' р2 Подача насоса Дн прн напоре НА (точка А на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
