Тема 14. Об’ємні насоси

14.1 Теоретичні положення

Продуктивність об'ємних поршневих машин визначається конструктивними характеристиками насоса:

V_кам.- об’єм робочої камери;

z- число циліндрів;

k- кратність подачі ( число подач із кожної камери за цикл);

S- площа поршня;

h- ходом поршня.

Теоретичний обсяг замкнутої частини циліндра визначається, як добуток цих величин:

(14.1)

Ідеальна подача визначається по робочому обсязі камери й частоті обертання кривошипа:

(14.2)

де n-частота обертання вала.

Для насоса однобічної дії:

(14.3)

де r - радіус кривошипа.

Для насоса двосторонньої дії:

(14.4)

Для насоса диференціальної дії:

(14.5)

Протягом робочого ходу поршня насоса однобічної дії поточного потоку Q_тек міняється залежно від кута a між положенням кривошипа й віссю циліндра:

(14.6)

де n-частота обертання кривошипа.

Для оцінки нерівномірності подачі поршневого насоса використають коефіцієнт нерівномірності

(14.7)

причому Q_max Q_min розраховують по (14.6) , а Q_ид по формулі

Для машин з парним числом циліндрів

Для машин з непарним числом циліндрів

Індикаторна потужність при частоті обертання n дорівнює:

(14.8)

де р_инд.- індикаторний тиск.

Корисна потужність насоса

(14.9)

Потужність насоса N=N_пол./h_общ.

де h_общ=h_гідрh_хутроh_обсяг (14.10)

тут h_гідр, h_хутро, h_обсяг, - ураховує гідравлічні, механічні й об'ємні втрати в насосі.

Робочі об’єми камер насосів:

Пластинчастих:

(14.11)

де e - ексцентриситет ротора статора;

b - ширина камери;

R - радіус камери;

б - ширина пластини;

z - число пластин.

Шестерних:

(14.12)

де m - модуль зачеплення;

z - число зубів;

b- ширина шестірні;

D_H- діаметр початкової окружності шестірні.

14.2. Практичні завдання.

14.1 Визначити потужність електродвигуна поршневого диференціального насоса з діаметром циліндра D, діаметром штока d, ходом поршня h=150 мм, що перекачує рідину густиною й створює напір Н при частоті обертання вала 60 об/хв. ККД насоса =0,65. Розрахувати нерівномірність подачі й побудувати графік подачі насоса.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D,мм	60	65	70	75	80	85	90	95	100	110
d,мм	18	20	22	24	26	25	21	23	19	30
Н, м	8	10	15	20	25	30	35	40	45	50
, кг/м3	650	700	750	800	850	860	870	880	890	1000

14.2 Визначити потужність електродвигуна поршневого насоса потрійної дії, якщо діаметр циліндра дорівнює D, діаметр штока d, хід поршня h, частота обертання вала n, створюваний напір 20 м. Повний ККД прийняти рівним 0,7. густина рідини =1000 кг/м³. побудувати графік подачі.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D, мм	62	64	64	68	70	72	74	76	78	80
d, мм	18	19	20	21	22	23	24	25	26	16
n, об/хв	30	45	60	75	90	105	120	135	150	180
h, мм	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150

14.3 Поршневий насос простої дії з діаметром циліндра D, радіусом кривошипа r, і числом обертів n=60 об/хв подає рідина, створюючи напір Н. Визначити подачу насоса й потужність, споживану електродвигуном, якщо загальний ККД насоса дорівнює 0,6.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D,мм	150	145	140	135	130	125	120	115	110	100
r,мм	35	40	45	50	55	60	65	70	75	80
H, м	10	15	20	25	30	35	40	45	50	60
Рідина	вода	нафта	гас	нафта	бен-зол	гас	масло	спирт	вода	ані-лін

14.4 Визначити потужність електродвигуна поршневого диференціального насоса, якщо напір насоса дорівнює Н, діаметр циліндра D=200 мм, діаметр штока d, хід поршня h, число обертів кривошипа n. Об'ємні втрати становлять 5%, механічний ККД=0,9, гідравлічний ККД=0,8, електричний ККД=0,95. Густина рідини дорівнює =1000 кг/м^3. . Розрахувати коефіцієнт нерівномірності подачі насоса.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
H, мм	10	15	20	25	30	35	40	45	50	60
d, мм	150	145	140	135	130	125	120	115	110	100
h, мм	40	45	50	55	60	65	70	75	80	85
n, 1/хв	30	40	50	60	80	90	120	150	30	60

14.5 Визначити потужність електродвигуна поршневого насоса потрійної дії, якщо напір насоса дорівнює 15 м, діаметр циліндра D, діаметр штока d, хід поршня h, число обертів кривошипа n. Об'ємні втрати становлять 3%, механічний ККД=0,7, гідравлічний ККД=0,9, електричний ККД=0,95. Густина рідини дорівнює =1000 кг/м^3. Побудувати графік миттєвої подачі насоса.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D, мм	150	145	140	135	130	125	120	115	110	100
h, мм	40	45	50	55	60	65	70	75	80	85
n, 1/с	30	40	50	60	8	15	20	25	35	9

14.6 Пластинчастий насос із діаметром внутрішньої поверхні статора D, ексцентриситетом Е, діаметром ротора D-2Е, має 6 пластин товщиною 3 мм, і шириною b. Визначити подачу й потужність, споживану насосам при тиску на виході з насоса рівному Р і частоті обертання 1400 об/хв. ККД насоса 0,9.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D, мм	150	145	140	135	130	125	120	115	110	100
E, мм	8	10	12	14	16	18	15	13	11	9
b, мм	40	45	50	55	60	65	70	75	80	85
P, атм.	30	40	50	20	25	35	45	15	10	5

14.7 Визначити подачу й потужність шестерного насоса з діаметром початкової окружності D, шириною шестірні b, висотою зуба 10 мм, що забезпечує подачу мастила МС-14 під тиском 1,5 МПа, при числі обертів n. ККД насоса прийняти рівним 0,8.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D, мм	85	45	40	75	60	125	120	95	90	50
b, мм	20	22	24	25	26	28	30	32	34	35
n, 1/с	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5	7,0	7,5	8,0	3,0

14.8 Визначити потужність електродвигуна поршневого насоса четвертої дії, якщо напір насоса дорівнює Н, діаметр циліндра D, діаметр штока d, хід поршня h, число обертів кривошипа 60 об/хв. Об'ємні втрати становлять 10%, механічний ККД=0,6, гідравлічний ККД=0,9, електричний ККД=0,95. Щільність рідини дорівнює 1100 кг/м^3. .

Побудувати графік подачі насоса.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
H, мм	10	15	20	25	30	35	40	45	50	60
D,мм	150	145	140	135	130	125	120	115	110	100
d, мм	20	22	24	25	26	28	30	32	34	35
h, мм	40	45	50	55	60	65	70	75	80	85

14.9 Визначити потужність, споживану з електричної мережі електродвигуном, безпосередньо з'єднаним з насосам подача якого дорівнює Q, призначеного для подачі рідини на висоту Н, якщо повний опір трубопроводу дорівнює h_пот. Загальний ККД насоса дорівнює 0.7, ККД електродвигуна дорівнює 0,95.

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Q, м3/година	4	6	5	14	12	18	20	10	16	25
H,м	25	30	40	50	60	70	80	45	55	65
hпот,м	17	6	15	16	13	8	9	10	11	5
Рідина	вода	нафта	гас	нафта	бен-зол	гас	мас-тило И-50	спирт	раств. NaCl	Ані-лін