Предметы:
- введение
- Шестеренчатый насос
- Лопастной насос
- Плунджерпомп
- Введение в примеры расчета гидронасосов
- Рассчитать объемный расход гидронасоса
- Рассчитать необходимую мощность гидронасоса
- Рассчитать необходимую мощность приводного двигателя
Инлейдинг:
Гидронасос (1) всасывает масло из резервуара (2) и перекачивает его в систему. После того, как масло поступает в обратную линию через регулирующий клапан, предохранительный клапан или цилиндр, масло течет обратно в резервуар без давления.
Гидронасос на изображении приводится в движение электродвигателем, который регулирует механическую мощность в виде крутящего момента и скорости. Гидронасос преобразует эту энергию в гидравлическую энергию. Производительность насоса/объемный расход зависит от частоты вращения и рабочего объема гидронасоса.
Почти все гидронасосы работают по принципу объемного вытеснения. Версии можно разделить на:
- шестеренные насосы;
- лопастные насосы;
- плунжерные насосы.
В следующих параграфах мы обсудим это подробнее.
Шестеренчатый насос:
Шестеренчатый насос используется в гидравлических системах с низким рабочим давлением максимум от 140 до 180 бар. Благодаря своей простоте, низкой себестоимости и надежным свойствам шестеренный насос является одним из наиболее часто используемых гидронасосов, которые мы встречаем в гидравлических системах.
В шестеренном насосе с внешними шестернями имеются две шестерни, которые движутся в противоположных друг от друга направлениях. Одна из шестерен имеет внешний привод и захватывает с собой другую шестерню.
- сторона всасывания: зубы раздвигаются с левой стороны. Увеличение объема в полостях создает отрицательное давление примерно от 0,1 до 0,2 бар, что вызывает подсасывание масла. Шестерни транспортируют масло на сторону нагнетания по своей внешней окружности;
- сторона давления: здесь зубы вращаются вместе. Масло из напорной линии вытесняется в систему.
Давление на стороне нагнетания зависит от сопротивления, которое испытывает масло в гидравлическом контуре.
Шестеренный насос с внутренним зацеплением содержит серповидную насадку. Внутренняя (синяя) шестерня приводится в движение снаружи и несет внешнее (фиолетовое) кольцо с внутренними зубьями в указанном направлении вращения. Как и в насосе с внешним зацеплением, при увеличении пространства между зубьями создается вакуум. Таким образом насос всасывает масло из резервуара. Когда шестерни вращаются вместе, масло вытесняется в систему. Серповидное крепление обеспечивает разделение сторон всасывания и нагнетания.
С помощью этого типа гидронасоса можно достичь давления до 300 бар. Насос имеет равномерную производительность и производит очень мало шума.
Шестеренчатые насосы всегда имеют фиксированный рабочий объем. При постоянной скорости привода выходная мощность постоянна. На внешней периферии шестерен головки зубьев проходят близко к корпусу насоса и обеспечивают радиальное уплотнение. В середине насоса, где шестерни зацепляются, также имеется определенное уплотнение между боковыми сторонами зубьев и пластиной подшипника. Между уплотняющими поверхностями всегда будет просачиваться небольшое количество масла.
Мы находим шестеренчатый насос в следующих областях применения:
- техника транспортного средства (в том числе автоматическая коробка передач);
- машиностроение;
- сельскохозяйственная гидравлика;
- гидравлика самолета.
Лопастной насос:
Лопастной насос имеет ротор с радиально расположенными лопастями. На стороне всасывания (синяя) объем увеличивается, создавая отрицательное давление, и масло всасывается. На напорной стороне (красный) объем уменьшается, создается избыточное давление и масло выдавливается в трубу.
Ротор расположен эксцентрично относительно ударного кольца, что позволяет регулировать выходную мощность:
- На изображении ниже мы видим насос слева, производительность которого составляет 0 см³ на оборот. После этого насос больше не подает масло;
- На правом изображении показано отрегулированное ударное кольцо, обеспечивающее максимальную производительность.
Мы находим лопастной насос в следующих областях применения:
- сельскохозяйственная и дорожно-строительная техника;
- Станки;
- авиационная гидравлика;
- мобильная гидравлика.
Плунжерный насос:
Аксиально-поршневой насос встречается в системах, в которых возникает более высокое давление (>250 бар) и передается большая мощность, поскольку КПД этого типа гидронасоса высок. Плунжерные насосы различают на радиальные и осевые плунжерные насосы.
Осевой плунжерный насос:
Входной вал аксиально-поршневого насоса приводит в движение наклонную пластину. Наклонная пластина расположена под определенным углом и преобразует вращательное движение входного вала в возвратно-поступательное движение плунжеров. Насос оснащен всасывающими и выпускными клапанами, поэтому направление вращения входного вала не влияет на направление потока гидравлического масла.
Регулируя угол, под которым расположена наклонная пластина, можно влиять на ход плунжеров. Чем больше наклонена наклонная пластина, тем больше ход плунжеров и тем больше масла вытесняется. С этой техникой мы встречаемся в компрессоры кондиционера.
На изображениях ниже показан аксиально-поршневой насос.
Радиально-плунжерный насос:
Радиально-плунжерные насосы в основном используются в тяжелых приводах судов, таких как дноуглубительные установки, приводы лебедок и мешалок, а также в машиностроении. Эти насосы имеют небольшую монтажную длину, подходят для высокого рабочего давления (700 бар) и обеспечивают высокий крутящий момент при низкой скорости.
Радиально-поршневой насос на следующем рисунке содержит пять поршней, расположенных радиально в форме звезды относительно приводного вала. Поскольку кольцо имеет эксцентричную конструкцию, создается радиальное движение плунжера. Распределительный диск, вращающийся вместе с приводным валом, обеспечивает подключение каждого цилиндра к линии всасывания или нагнетания в нужный момент.
Введение в примеры расчета гидронасосов:
Чтобы поршень двигался с правильной силой и скоростью, гидронасос должен обеспечивать достаточное давление и достаточно большой расход жидкости. Чем большую нагрузку должен выдерживать цилиндр, тем выше требования, предъявляемые к гидравлическому насосу.
Ниже приведены три пункта, в которых мы рассчитываем объемный расход, необходимое давление и необходимую мощность с учетом КПД гидронасоса по прилагаемой схеме.
- рабочий объём насоса (V) = 15 см³/об;
- частота вращения насоса (n) = 1200 об/мин;
- давление в системе: 50 бар.
Рассчитаем объемный расход гидронасоса:
Количество гидравлического масла, вытесняемого гидравлическим насосом, зависит от скорости и рабочего объема насоса. Подробности указаны в пункте выше.
В формуле мы конвертируем обороты в минуту в секунды, разделив число на 60. На последнем этапе мы конвертируем кубические метры в секунду в литры в минуту, умножив ответ на 60.000 XNUMX.
Рассчитаем необходимую мощность гидронасоса:
Гидронасос должен обеспечивать гидравлическую мощность для подачи жидкости в цилиндр и перемещения поршня.
Имея данные раздела «Ознакомление с примерами расчета гидронасоса» и ответ из предыдущего раздела, мы можем рассчитать необходимую мощность гидронасоса. Для ясности они перечислены еще раз здесь:
- рабочий объём насоса (V) = 15 см³/об;
- частота вращения насоса (n) = 1200 об/мин;
- давление в системе: 50 бар;
- объемный расход: 18 литров в минуту.
Переведем давление в системе 50 бар в Паскаль, а объемный расход в кубические метры в секунду. Запишем это в научных обозначениях.
Рассчитайте необходимую мощность приводного двигателя:
Вал насоса (входной вал) передает механическую мощность, которая часто исходит от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. Гидравлический двигатель преобразует механическую энергию в гидравлическую. Потери всегда возникают при преобразовании энергии. Поэтому приводной двигатель должен обеспечивать большую мощность, чтобы гидронасос мог выдавать необходимую мощность.
В этом примере мы предполагаем доходность 90%.
Связанная страница:
