Основные типы насосов и гидродвигателей. Основные параметры гидромашин

1. Раздел 4. Общие сведения о гидравлических машинах

2. Тема: Основные типы насосов и гидродвигателей. Основные параметры гидромашин.

1.
Назначение, классификация и область
применения насосов и гидродвигателей.
2.
Основные
параметры
гидродвигателей.
насосов
и
3.Устройство, принцип действия шестеренного
насоса.
4. Пластинчатые насосы.

3. Назначение, классификация и область применения насосов и гидродвигателей

Гидромашина – это устройство, создающее или
использующее поток жидкой среды.
Насос – это гидромашина, преобразующая
механическую энергию привода в энергию
потока рабочей жидкости.
Гидродвигатель
–
это
гидромашина,
преобразующая энергию потока жидкости в
механическую работу.

4.

По принципу действия все гидромашины
делятся на:
динамические – это гидромашины, в
которых взаимодействие ее рабочего органа
с жидкостью происходит в проточной
полости, постоянно сообщенной с входом и
выходом гидромашины.
объемные – это гидромашины, в которых
взаимодействие ее рабочего органа с
жидкостью происходит в герметичной
рабочей
камере,
попеременно
сообщающейся с входом и выходом
гидромашины.

5.

Классификация объемных насосов
Объемные насосы
роторные
шиберные
шестеренные
пластинчатые
роторнопоршневые
аксиально- радиальнопоршневые поршневые
по типу рабочего органа
(вытеснителя): поршневые,
плунжерные, диафрагменные
зубчатые
роторнопоступательные
по способу привода:
прямодействующие и вальные
роторновращательные
возвратно-поступательные

6.

а
б
в
Насосы возвратно-поступательного движения
а-поршневой; б-плунжерный; в- диафрагменный

7.

Классификация динамических насосов
динамические насосы
струйные
червячные
дисковые
вихревые
насосы трения
диагональные
осевые
центробежные
лопастные

8.

Классификация гидродвигателей
гидравлические двигатели
объемные
гидроцилиндры
динамические
гидротурбины
гидромоторы
осевые
радиально-осевые
диагональные

9.

Гидроцилиндры и их условные графические обозначения:
а – поршневой одностороннего действия; б – поршневой двухстороннего действия;
в- поршневого двухстороннего действия с двухсторонним штоком;
г – плунжерный; д - телескопический

10.

Основные параметры насосов и
гидродвигателей
Основные параметры насосов:
1. Напор насоса Нн, м – приращение полной удельной механической
энергии жидкости в насосе:
p2 p1 v v
Н н z2 z1
g
2g
2
2 2
Hн
2
1 1
p2 p1
pн
g
g
2. Подача насоса Qн, м3/с – объем жидкости, подаваемый насосом в
напорный трубопровод в единицу времени, различают
теоретическую и фактическую подачи;
Qт 10 3W0 n
3. Частота вращения вала насоса n, об/с;

11.

4. Угловая скорость ω, рад/с : ω=2πn;
5. Потребляемая мощность насоса N, Вт – мощность, подводимая к
валу насоса:
N M н
6. Полезная мощность насоса Nп, Вт – мощность, сообщаемая потоку
жидкости:
Nп H н gQн pнQн
7. Коэффициент полезного действия (КПД) насоса н- отношение
полезной мощности насоса к потребляемой:
Nп
H н gQн
н
N
M н
Необходимо отметить, что для характеристики работы гидромашин,
кроме полного КПД, используют также частные КПД, которые
учитывают различные виды потерь энергии.

12.

1. Гидравлический КПД г.. Оценивает гидравлические потери напора на
движение жидкости в каналах гидромашины.
Hн
Hн
г
Hн
Hн h
,
где Нт- теоретический напор насоса; h –суммарные потери на напора
на движение жидкости в каналах гидромашины.
2. Объемный КПД о. Учитывает объемные потери на утечки и
циркуляцию жидкости через зазоры внутри гидромашины из области
высокого давления в область низкого.
q ут
Qн
Qн
о
1
QТ Qн q ут
QТ
,
где Qт – теоретическая подача насоса; qут – суммарная утечка жидкости
из области нагнетания в область всасывания.

13.

3. Механический КПД м.Оценивает механические потери на трение в
подшипниках и уплотнениях гидромашины.
N N тр
Nг
м
N
N
,
где Nтр – мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения,
возникающих в подшипниках и уплотнениях насоса; Nг – мощность
гидравлическая, которую мог бы создать насос, если бы не было
гидравлических и объемных потерь.
Отсюда, полный КПД насоса равен произведению трех частных КПД:
н г о м
.
Основные параметры гидродвигателя:
1. Напор, потребляемый гидродвигателем Hн, м – полная удельная
энергия, отбираемая гидродвигателем у потока рабочей жидкости.
H гд
p1 p2 pгд
g
g

14.

2. Расход, потребляемый гидродвигателем Qгд , м3/с – объем жидкости,
потребляемый гидродвигателем из трубопровода в единицу времени.
3. Частота вращения выходного вала гидродвигателя n, об/с или с-1.
4. Скорость поступательного движения выходного штока v,м/с.
5. Момент на выходном валу гидродвигателя Мгд, Н. м (для
гидродвигателей с вращательным движением выходного звена).
6. Нагрузка (сила) на штоке гидродвигателя F, Н (для гидродвигателей с
возвратно-поступательным движением выходного звена).
7. Потребляемая мощность гидродвигателя N, Вт – мощность,
отбираемая у потока жидкости, проходящего через него:
N H гд gQгд pгдQгд
8. Полезная мощность гидродвигателя Nп, Вт – мощность развиваемая
на выходном звене гидродвигателя:
-при вращательном движении выходного звена:
N M н
-при возвратно-поступательном движении выходного звена: Nп=F . v

15.

9. Коэффициент полезного действия (КПД) гидродвигателя гд может
характеризоваться как полным КПД, так и частным.
Устройство, принцип действия
шестеренного насоса
Шестеренный насос – это зубчатый насос с рабочими
органами в виде шестерен, обеспечивающих герметичное
замыкание рабочих камер и передачу вращающего момента с
ведущего вала на ведомый.
Наиболее
простым
по
конструкции
и
распространенным является шестеренный насос с внешним
зацеплением. Он состоит из корпуса 4 и двух эвольвентных
зубчатых колес (шестерен) 1 и 3, находящихся в зацеплении.
В представленной конструкции ведущей является шестерня
1, а ведомой -3.

16.

Рабочий объем шестеренного насоса
Wo=πDbh=2πbzm2,
где D – диаметр начальной окружности
шестерни (D=mz); b – ширина шестерни; h –
высота зуба (h=2m); m – модуль зубьев; z –
число зубьев (обычно z=8…18).
Шестеренный насос
1-ведущая шестерня; 2 и 5 – впадины
(рабочие камеры); 3 – ведомая
шестерня; 4 – корпус; 6 – зуб.
Пластинчатые насосы
Пластинчатый насос – это роторно – поступательный насос с
рабочими органами (вытеснителями) в виде плоских пластин. Могут
быть однократного, двукратного или многократного действия.
На рис. а представлен
схема пластинчатого насоса
однократного действия. Состоит из статора 6, ротора 4, в пазах 7
которого помещены пластины 5. Ротор 4 смещен относительно оси
неподвижного статора 6 на величину эксцентриситета е.

17.

Пластинчатые насосы однократного (а) и двукратного действия (б):
1,3 – рабочие камеры; 2 – точка контакта; 4 – ротор; 5 – пластина; 6 – статор (корпус); 7 – паз; 8пружина; 9 – область всасывания; 10 – область нагнетания.
Рабочий объем пластинчатого насоса:
Wo=2e(πD-δz)bk ,
где е – эксцентриситет; D – диаметр ротора; δ – толщина пластины; z –
число пластин; b – ширина пластины; k – кратность работы насоса.