Трубопроводы с насосной подачей жидкостей

 

Как уже отмечалось выше, перепад уровней энергии, за счет которого жидкость течет по трубопроводу, может создаваться работой насоса, что широко применяется в машиностроении. Рассмотрим совместную работу трубопровода с насосом и принцип расчета трубопровода с насосной подачей жидкости.

 

Трубопровод с насосной подачей жидкости может быть разомкнутым, т.е. по которому жидкость перекачивается из одной емкости в другую или замкнутым (кольцевым), в котором циркулирует одно и то же количество жидкости.

 

Рис. 4.6. Трубопроводы с насосной подачей

Рассмотрим трубопровод, по которому перекачивают жидкость из нижнего резервуара с

давлением P ₀ в другой резервуар с давлением P₃ (рис. 6.8, а). Высота расположения оси насоса H₁ называется геометрической высотой всасывания, а трубопровод, по которому жидкость поступает к насосу, всасывающим трубопроводом или линией всасывания. Высота расположения конечного сечения трубопровода H₂ называется геометрической высотой нагнетания, а трубопровод, по которому жидкость движется от насоса, напорным или линией

 

нагнетания.

 

Составим уравнением Бернулли для потока рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе, т.е. для сечений 0-0 и 1-1 (принимая α = 1):

 

Это уравнение является основным для расчета всасывающих трубопроводов.

Теперь рассмотрим напорный трубопровод, для которого запишем уравнение Бернулли, т.е. для сечений 2-2 и 3-3:

 

Левая часть этого уравнения представляет собой энергию жидкости на выходе из насоса. А на входе насоса энергию жидкости можно будет аналогично выразить из уравнения:

 

Таким образом, можно подсчитать приращение энергии жидкости, проходящей через насос.

Эта энергия сообщается жидкости насосом и поэтому обозначается обычно H_нас.

Для нахождения напора H_нас вычислим уравнение:

 

 

где ∆z - полная геометрическая высота подъема жидкости, ∆z = H ₁ + H₂; КQ^m - сумма гидравлических потерь,

P₃ и Р₀ - давление в верхней и нижней емкости соответственно.

Если к действительной разности уровней ∆z добавить разность пьезометрических высот

(P₃ - Р₀) (ρg), то можно рассматривать увеличенную разность уровней

 

и формулу можно переписать так:

 

H_нас = H_ст + KQ^m

Из этой формулы делаем вывод, что

 

Hнас = Hпотр

Отсюда вытекает следующее правило устойчивой работы насоса: при установившемся течении жидкости в трубопроводе насос развивает напор, равный потребному.

 

На этом равенстве основывается метод расчета трубопроводов с насосной подачей, который заключается в совместном построении в одном и том же масштабе и на одном графике двух кривых: напора H_потр = f₁(Q) и характеристики насоса H_нас = f₂(Q) и в нахождении их точки пересечения.

 

Порядок выполнения работы – рассчет трубопровода.

 

1. Изучить схему трубопровода.

2. Выбрать похожую схему.

3. Изучить порядок выполнения рассчетов, формулы используемые в расчете.

4. Рассчет занести в тетрадь.

5. Сделать выводы.

Лабораторная работа № 5.

 

Тема: Устройство, классификация и принцип работы объемных гидравлических двигателей и гидроцилиндров.

 

Цель работы: изучить классификацию, устройство, принцип работы объемныхгидравлических двигателей и гидроцилиндров.

 

Общие сведения

 

Объемным гидродвигателем называется гидромашина дляпреобразования энергии потока рабочей жидкости в энергию движения выходного звена.

 

Гидродвигатели разделяют на три класса:

 

1. Гидроцилиндры – объемные гидродвигатели с поступательным движениемвыходного звена;

 

2. Поворотные (моментные) гидродвигатели с ограниченным углом поворотавыходного звена;

 

3. Гидромоторы – объемные гидродвигатели с вращательным движениемвыходного звена

 

Рис. 5.1. Классификация объемных гидродвигателей

 

Гидроцилиндры

 

Гидроцилиндры являются простейшими гидродвигателями, которые применяются в качестве исполнительных механизмов гидроприводов различных машин и механизмов с поступательным движением выходного звена.

 

Основные схемы гидроцилиндров представлены ниже. По принципу действия и конструкции они весьма разнообразны.

 

По кинематическим признакам гидроцилиндры делятся на две

 

· с подвижным штоком и неподвижным корпусом;

 

· с неподвижным поршнем и подвижным корпусом.

 

Различают гидроцилиндры одностороннего действия (рисунок а, в, д, ж, г) и двустороннего действия (рисунок б, е, з) [5].

 

Гидроцилиндр одностороннего действия (рисунок а) имеет шток с поршнем, перемещаемый силой давления жидкости в одну сторону. Обратный ход штока

 

совершается под действием внешней силы				или пружины. Рабочая жидкость подводится
только в одну рабочую полость.
Гидроцилиндр	двустороннего		действия	(рисунок	б)	имеет поршень	с
односторонним	штоком	с	внутренним и		наружным уплотнениями.		Рабочая
жидкость подводится поочередно в			обе рабочие полости.			Движение ведомого	звена в
обе стороны производится		под действием давления жидкости

 

Рис. 5.2. Гидроцилиндры с возвратно-поступательным движением выходного звена:

а – с односторонним штоком; б – с двусторонним штоком;   в – плунжерный; г –

телескопический; д, е – с двусторонним подводом рабочей жидкости; ж – мембранный; з –

сдвоенный

 

Силовой гидроцилиндр, имеющий несколько штоков, общий ход которых больше длины его корпуса, называется телескопическим (рисунок г). Применяются телескопические гидроцилиндры в случаях, когда при малой длине корпуса требуется получить большой ход рабочего звена. Выдвижение штоков начинается с поршня большего диаметра.

 

Мембранные гидроцилиндры (рисунок ж) применяются там, где требуются незначительные перемещения при высоких усилиях.

 

В гидроцилиндрах двустороннего действия движение выходного звена в обоих направлениях осуществляется под действием потока рабочей жидкости. Такие гидроцилиндры выполняются в двух вариантах (рисунок д, е, з):

 

−  гидроцилиндр с односторонним штоком, в котором шток находится только

с одной стороны поршня;

 

- гидроцилиндр с двусторонним штоком, в котором шток расположен по обе стороны поршня.

 

Гидроцилиндры с двусторонним штоком применяются в тех случаях, когда необходимо в обычной схеме подключения гидролинии получить одинаковое усилие и одинаковую скорость при движении штока в обоих направлениях. Однако такие гидроцилиндры увеличивают габариты машины, так как шток выходит по обе стороны корпуса, и, кроме того, они более сложны в изготовлении. Поэтому преимущественно применяют гидроцилиндры с односторонним штоком, а нужное соотношение скоростей при движении в разных направлениях обеспечивают схемой подключения и конструктивными размерами.

 

Сдвоенные гидроцилиндры (рисунок з) применяют для увеличения усилия на штоке. Такие гидроцилиндры используются, например, когда для получения необходимого усилия, когда нельзя установить гидроцилиндр с большим диаметром, но при этом длина цилиндра не ограничивается. Последовательное соединение гидроцилиндров увеличивает эффективную площадь, а следовательно, тянущее или толкающее усилие на штоке.