19. Приборы для измерения гидростатического давления.

Пьезометры: назначение, устройство и порядок измерений

20. Гидравлические машины. Назначение, устройство и принцип

работы центробежного насоса

В общем случае машиной принято называть техническое устройство, совершающее механическую работу. В гидравлических машинах рабочим телом является жидкость. По назначению они подразделяются на три больших класса:

= насосы;

= гидродвигатели;

= гидроприводы.

Насос – гидравлическая машина, которая служит для создания напорного потока жидкой среды. Поток жидкой среды в насосе создаётся силовым воздействием вытеснителя на жидкость, находящуюся в рабочей камере насоса. По характеру силового воздействия насосы классифицируются на объёмные и динамические.

К объёмным насосам относятся:

= поршневые;

= диафрагменные;

= шестерённые.

Динамические насосы в свою очередь подразделяются на три вида:

= центробежные;

= осевые;

= струйные.

Основными техническими характеристиками насоса являются напор, подача и мощность. Наряду с общепромышленными насосами, обеспечивающими малые и средние значению напора и подачи рабочей среды, выпускаются и специальные, такие как вентиляторы и компрессоры.

Вентиляторы – это насосы, перемещающие сжимаемую жидкость (газ) и создающие малые напоры до 1500 мм вод. ст. (0,015 МПа).

Гидравлические машины, обеспечивающие высокую степень сжатия ε > 3,5 (ε = Р_вых /Р_вх) и работающие с искусственным охлаждением называются компрессорами.

Гидродвигатели – машины, превращающие гидравлическую энергию потока жидкости в механическую. Некоторые технические устройства, например, гидроцилиндр, могут работать как насосы или как гидродвигатели, в зависимости от схемы подключения.

В современных мощных машинах часто вместо механических передач используются гидравлические передачи или гидроприводы.

Гидропривод – совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин при помощи жидкости.

Силовой частью гидропривода является гидропередача, состоящая из насоса и гидродвигателя. Назначение гидравлических передач такое же как механических: передача движения от двигателя к рабочему органу машины.

Центробежные насосы, широко используемые в промышленности, относятся к лопастные насосы относятся к классу динамических машин и обычно используются для создания низконапорных потоков жидкостей (до 1,0 МПа) с большими подачами.

Рис.4.2.

На рис. 4.2 представлен одноколёсный центробежный насос с односторонним входом. 1 – резервуар напорный; 2 – трубопровод напорный; 3 – патрубок нагнетательный; 4 – корпус насоса; 5 – рабочее колесо; 6 – трубопровод подводящий; 7 – фильтр; 8 – патрубок всасывающий; 9 – вал рабочего колеса.

Корпус 4 центробежного насоса выполнен в виде улитки, а на валу 9 рабочего колеса 5 закреплены криволинейные лопасти. Вал с рабочим колесом приводится во вращение от электродвигателя (на рис. 4.2 не показан). Корпус насоса снабжен двумя патрубками: всасывающим 8 и нагнетательным 3, причём, всасывающий патрубок подходит к центру корпуса насоса, а нагнетательный расположен по касательной к цилиндрической боковой поверхности корпуса. К всасывающему патрубку 8 последовательно подсоединены подводящий трубопровод 6 и фильтр 7. Обязательным конструктивным элементом центробежного насоса является обратный клапан (на рис. 4.2. не показан). Напорный участок насоса состоит из напорного трубопровода 2 и приёмного резервуара 1.

Принцип работы. Центробежные насосы не обладают свойством самовсасывания, поэтому перед пуском подводящий трубопровод заполняют перекачиваемой жидкостью. При наполнении трубопровода рабочей жидкостью обратный клапан закрывается. После включения электродвигателя рабочее колесо начинает вращаться и жидкость, заполняя межлопастное пространство под действием центробежной силы перемещается по профилю лопаток от центра к периферии. В результате такого перемещения в центральной полости корпуса образуется вакуум. Тогда под действием перепада давлений (Р_атм – Р_вак) обратный клапан откроется и жидкость по подводящему трубопроводу будет непрерывно поступать в рабочую камеру насоса.

Напор центробежного насоса Н определяется по основному уравнению лапастных машин (4.5), полученному Л. Эйлером ещё в 1755 г., когда такие насосы серийно ещё не производились:

, м (4.5)

где: u₂ – переносная скорость жидкости на выходе из рабочего колеса, м/с;

v₂ – абсолютная скорость жидкости на выходе из рабочего колеса, м/с;

– угол между векторами абсолютной и окружной скоростей, град.

Подача насоса Q определяется по известной формуле объёмного расхода Q = vS, которая применительно к центробежному насосу имеет вид (4.6):

, м³/с (4.6)

где: D₂ – диаметр внешней окружности рабочего колеса, м;

b₂ – ширина канала рабочего колеса, м.

Теоретическая мощность центробежного насоса определяется по общей формуле (4.2)

Для увеличения напора центробежного насоса на одном валу устанавливают несколько колёс, через которые жидкость проходит последовательно. Однако, увеличение числа рабочих колёс требует большой длины вала, что при вращении вызывает недопустимые прогибы и биения. Поэтому центробежные насосы для создания больших давлений, как правило, не используются.