Предмети:
- Вступ
- Шестеренчастий насос
- Лопастний насос
- Плунжерний насос
- Ознайомлення з прикладами розрахунку гідронасосів
- Розрахувати об'ємну витрату гідронасоса
- Розрахувати необхідну потужність гідронасоса
- Розрахувати необхідну потужність приводного двигуна
Вступ:
Гідронасос (1) засмоктує масло з резервуара (2) і перекачує масло в систему. Після того, як масло надходить у зворотну лінію через регулюючий клапан, клапан скидання тиску або циліндр, масло повертається в резервуар без тиску.
Гідронасос на зображенні приводиться в рух електричним двигуном, який регулює механічну потужність у вигляді крутного моменту та швидкості. Гідронасос перетворює це в гідравлічну потужність. Потужність насоса/об'ємна витрата залежить від швидкості та об'єму ходу гідронасоса.
Практично всі гідронасоси працюють за об'ємним принципом. Версії можна розділити на:
- шестерні насоси;
- лопатевих насосів;
- плунжерні насоси.
У наступних параграфах це буде розглянуто далі.
Шестеренчастий насос:
Шестеренчастий насос використовується в гідравлічних системах з низьким робочим тиском максимум від 140 до 180 бар. Завдяки своїй простоті, низькій собівартості та надійним властивостям зубчастий насос є одним із часто використовуваних гідронасосів, які ми знаходимо в гідравлічних системах.
У шестеренчастому насосі з зовнішніми шестернями є дві шестерні, які рухаються в протилежних напрямках одна від одної. Одна з шестерень має зовнішній привід і приймає іншу шестерню разом із собою.
- сторона всмоктування: зуби розсуваються з лівого боку. Збільшення об’єму в порожнинах створює негативний тиск приблизно від 0,1 до 0,2 бар, що призводить до всмоктування масла. Зубчасті передачі транспортують масло на напірну сторону через зовнішню окружність;
- сторона тиску: тут зуби обертаються разом. Масло в напірній лінії витісняється в систему.
Тиск на напірній стороні залежить від опору, який зазнає масло в гідравлічному контурі.
Шестеренчастий насос із внутрішнім зачепленням має серпоподібну насадку. Внутрішня (блакитна) шестерня має зовнішній привід і переносить зовнішнє (фіолетове) кільце з внутрішніми зубцями в зазначеному напрямку обертання. Як і в насосі із зовнішнім зачепленням, вакуум створюється, як тільки простір між зубами збільшується. Таким чином насос висмоктує нафту з резервуара. Коли шестерні обертаються разом, масло витісняється в систему. Серповидне кріплення забезпечує розділення сторони всмоктування та натиску.
За допомогою цього типу гідронасоса можна досягти тиску до 300 бар. Насос має рівномірну продуктивність і виробляє дуже мало шуму.
Шестеренні насоси завжди мають фіксований робочий об'єм. При постійній швидкості руху вихід постійний. На зовнішній периферії шестерень головки зубів прилягають до корпусу насоса і забезпечують радіальне ущільнення. У середині насоса, де зачеплення шестерень, також відбувається певне ущільнення між боками зубів і опорною пластиною. Між ущільнювальними поверхнями завжди буде витікати невелика кількість масла.
Шестеренчастий насос ми знаходимо в наступних сферах застосування:
- техніка автомобіля (включаючи автоматичну коробку передач);
- машинобудування;
- сільськогосподарська гідравліка;
- гідравліка літака.
Лопатковий насос:
Лопатевий насос має ротор з радіально розташованими лопатями. На стороні всмоктування (синій) обсяг збільшується, створюючи негативний тиск і масло всмоктується. На стороні тиску (червоний) об'єм зменшується, створюється надлишковий тиск і масло вдавлюється в трубу.
Ротор розташований ексцентрично по відношенню до ударного кільця, завдяки чому потужність регулюється:
- На зображенні нижче ми бачимо насос ліворуч, де продуктивність становить 0 см³ на оберт. Тоді насос більше не подає масло;
- На правому зображенні зображено відрегульоване ударне кільце, яке забезпечує максимальну продуктивність.
Ми знаходимо лопатевий насос у таких сферах застосування:
- сільськогосподарська та дорожньо-будівельна техніка;
- верстати;
- авіаційна гідравліка;
- мобільна гідравліка.
Плунжерний насос:
Аксіально-поршневий насос використовується в системах, де виникає більш високий тиск (>250 бар) і передається більша потужність, оскільки ефективність цього типу гідронасоса висока. Розрізняємо плунжерні насоси на радіальні та аксіально-плунжерні.
Аксіально-плунжерний насос:
Вхідний вал аксіально-поршневого насоса приводить в рух пластину, що перекидається. Нахильна пластина знаходиться під певним кутом і перетворює обертовий рух вхідного вала в зворотно-поступальний рух плунжерів. Насос оснащений всмоктуючими портами та випускними клапанами, так що напрямок обертання вхідного вала не впливає на напрямок потоку гідравлічної оливи.
Регулюючи кут, під яким розташована пластина нахилу, можна впливати на хід плунжерів. Чим більше нахилена пластина нахилу, тим більший хід плунжерів і тим більше масла витісняється. Ми зустрічаємо цю техніку в компресори кондиціонера.
На зображеннях нижче показано аксіально-поршневий насос.
Радіально-плунжерний насос:
Радіально-плунжерні насоси в основному використовуються у важких приводах на суднах, таких як днопоглиблювальні установки, приводи лебідок і мішалки, а також у машинобудуванні. Ці насоси мають коротку монтажну довжину, підходять для високих робочих тисків (700 бар) і забезпечують високий крутний момент на низькій швидкості.
Радіально-поршневий насос на наступному малюнку містить п'ять поршнів, розташованих радіально у формі зірки відносно приводного вала. Оскільки кільце має ексцентричну конструкцію, створюється радіальний рух плунжера. Розподільний диск, який обертається разом із приводним валом, забезпечує підключення кожного циліндра до всмоктувальної або напірної лінії в потрібний час.
Вступ до прикладів розрахунку гідронасосів:
Для того, щоб поршень рухався з правильною силою і швидкістю, гідронасос повинен забезпечувати достатній тиск і досить великий потік рідини. Чим більше навантаження повинен витримувати циліндр, тим вищі вимоги пред'являються до гідравлічного насоса.
Нижче наведено три параграфи, в яких ми розраховуємо об’ємну витрату, необхідний тиск і необхідну потужність, враховуючи ККД, гідронасоса на супровідній схемі.
- робочий об'єм насоса (V) = 15 см³ / об;
- швидкість насоса (n) = 1200 об/хв;
- тиск в системі: 50 бар.
Розрахувати об'ємну витрату гідронасоса:
Кількість гідравлічного масла, яке витісняє гідравлічний насос, залежить від швидкості та об’єму ходу насоса. Подробиці наведено в абзаці вище.
У формулі ми перетворюємо кількість обертів за хвилину в секунди, розділивши це число на 60. На останньому кроці ми перетворюємо кубічні метри за секунду в літри за хвилину, помноживши відповідь на 60.000 XNUMX.
Розрахувати необхідну потужність гідронасоса:
Гідронасос повинен забезпечувати гідравлічну потужність для транспортування рідини в циліндр і переміщення поршня.
За допомогою даних з розділу «Знайомство з прикладами розрахунку гідронасоса» та відповіді з попереднього розділу ми можемо розрахувати необхідну потужність гідронасоса. Для ясності вони знову перераховані тут:
- робочий об'єм насоса (V) = 15 см³ / об;
- швидкість насоса (n) = 1200 об/хв;
- тиск в системі: 50 бар;
- об'ємна витрата: 18 літрів на хвилину.
Ми перетворюємо тиск у системі 50 бар у паскаль, а об’ємну витрату – у кубічні метри за секунду. Ми записуємо це в науковій нотації.
Розрахувати необхідну потужність приводного двигуна:
Вал насоса (вхідний вал) забезпечує механічну потужність, яка часто надходить від електродвигуна або двигуна внутрішнього згоряння. Гідравлічний двигун перетворює механічну потужність в гідравлічну. При перетворенні енергії завжди виникають втрати. Тому приводний двигун повинен забезпечувати більшу потужність, щоб дозволити гідронасосу видавати необхідну потужність.
У цьому прикладі ми припускаємо, що прибутковість становить 90%.
Пов'язана сторінка:
