Насосы (объемные роторные гидропневмомашины) и компрессоры.

Насосы создают поток рабочей жидкости путем преобразования механической энергии в гидравлическую. Роторные гидромашины могут работать как в режиме насоса, так и в режиме гидроматора.

Компрессор – машина для сжатия и нагнетания газа. Наиболее распространены (к поршневым насосам) поршневые. Основные параметры – давление на выходе, производительность и число ступеней. Принцип работы: при движении поршня 2 слева направо в цилиндре 1 создается разрежение, открывается всасывающий клапан 4 и цилиндр заполняется газом (d - a). Когда поршень начинает двигаться влево клапан 4 закрывается и начинается сжатие газа (a - в). Увеличение давления происходит до тех пор, пока оно не станет больше р₂, после чего открывается нагнетательный клапан 5 и сжатый воздух выталкивается из цилиндра (в - с). При обратном движении происходит политропное расширение газа (с - d). Как только давление станет ниже р₁ – открывается всасывающий клапан 4.

Роторные гидромашины подразделяют по следующим признакам:

1. По возможности регулирования рабочего объема:

а) регулируемые;

б) нерегулируемые.

2. По направлению потока рабочей жидкости:

а) с постоянным потоком;

б) с реверсивным потоком.

3. По числу рабочих циклов, совершаемых за один оборот вала:

а) одно- ;

б) двух- ;

в) многократного действия.

4. По конструкции:

а) шестеренные;

б) пластинчатые;

в)

поршневые

поршневые; - радиально -

г) центробежные; - аксиально -

д) диафрагменные;

е) коловратные;

ё) винтовые;

ж) струйные;

з) самовсасывающие.

Основными параметрами роторных гидромашин являются:

- рабочий объем (разность наиб. и наим. значений замкнутого объема за один оборот гидроматора);

- номинальное давление (на входе гидроматора и на выходе насоса); (р_н = )

- номинальная частота вращения; (n, об/мин)

- давление на входе в насос (min);

- объемная подача:

Q = V₀ n; (= S_Vcp = V/t м³/с )

V₀ – объем подаваемой среды, м³;

n – частота вращения, с^-1.

(V – ср. скорость вр. ротора, м/с)

- крутящий момент на валу гидроматора:

;

- перепад давлений, Па.

- характеристика насоса (зависимость Q (р_к));

- характеристика гидроматора n(Q);

-

- при нагр. - при холл. ходе

объемный КПД

- мощность насоса: .

Шестеренные насосы имеют рабочие камеры, образованные рабочими поверхностями зубчатых колес (корпуса) и боковых крышек. По виду зацепления различают насосы со внутренним и внешним зацеплением. Не вся жидкость вытесняется в полость нагнетания: часть по радиальным и торцовым зазорам перетекает в область всасывания, часть запирается во впадинах между зубьями (может поломать). Рабочий объем шестеренных насосов:

h – высота зуба; в – ширина; m – модуль; в – ширина венца.

Применяют многошестеренные и многоступенчатые насосы. Пластинчатый – это роторный насос с рабочими камерами, образованными рабочими поверхностями ротора, статора, двух смежных пластин и боковых крышек. Бывают насосы однократного и двукратного действия. Рабочий объем пластинчатого насоса однократного действия определяется так:

,

где е – эксцентриситет; R – радиус статора; z – число пластин; S – толщина пластины; в – ширина пластины.

Двукратного:

R – большая полуось статора; r – радиус ротора.

Радиально – поршневые насосы – у которых рабочие камеры образованы рабочими поверхностями поршней и цилиндров. Оси поршней расположены перпендикулярно к оси блока цилиндров или под углом 45⁰. рабочий объем радиально – поршневого насоса однократного действия:

;

многократного:

,

где S_п – площадь поршня; h – ход поршня; е – эксцентриситет; z – число поршней; к – число рядов поршней; m – число циклов.

Кулачковые радиально – поршневые насосы выполняют с распределением из гидроклапанов. Они не могут работать в режиме гидроматоров.

Аксильно – поршневые – насосы у которых рабочие камеры образованы цилиндрами и поршнями. Оси поршней параллельны оси блока цилиндров или 45⁰. изготавливают насосы с наклонным диском и с наклонным блоком. Рабочий объем: ; d_n – диаметр поршня, h – ход поршня, D – диаметр блока, - угол наклона диска, z – число поршней.

Диафрагменные (возвр. - поступательные) насосы – у которых рабочие камеры образованы корпусом, крышками, диафрагмой и крепежным диском. При возвратно – поступательном движении штока рабочая среда всасывается через впускной клапан и вытесняется через выпускной. Привод – кулачковый, эксцентриковый, кривошипно – шатунный. Рабочий объем – по формуле.

Просты в изготовлении. Не могут создавать высокого р 0,1… 0,3 МПа – ограничение по прочности диафрагмы.

(лопастные)

(вихревые)

Центробежные насосы состоят из насосной камеры и рабочего колеса с лопатками. Жидкость подводится к средней части камеры через всасывающий трубопровод. Лопатки оказывают давление на жидкость, в результате чего на выходе из рабочего колеса получаются давление и V больше, чем перед входом в колесо. Центробежные насосы классифицируют:

1. По высоте подачи:

а) низкого давления – до 15м;

б) среднего – до 40м;

в) высокого - > 40м.

2. По числу последовательно устанавливаемых колес:

а) одно- ;

б) двух- ;

в) многоступенчатые.

3. По числу параллельно устанавливаемых колес:

а) одинарные;

б) сдвоенные;

в) строенные…

4. По способу подвода воды из раб. колеса в напорную трубу:

а) с направляющим аппаратом;

б) без направляющего аппарата.

5. По расположению вала насоса:

а) горизонтальные;

б) вертикальные

= 0,6… 0,8

Вихревые насосы по рабочему процессу и св-ам близки к центробежным. При вращении рабочего колеса 1 в межлапаточных полостях и концентрическом канале 2 образуются вихри 3, что приводит к непрерывному дв. жидкости из межлапаточных полостей в канал 2 и обратно. Жидкость в канале увлекается образовавшимися вихрями и перемещается вместе с колесом от полости всасывания 4 к полости нагнетения 5. по сравнению с центробежными вихревые создают напоры в 3… 10 большие при тех же размерах и п. но

= 0,3… 0,45.

Коловратные насосы имеют одинаковые роторы, очерченные по циклоидам. Согласованность движения роторов достигается зубчатой передачей. Соприкосновение роторов между собой и стенками корпуса происходит по прямым образующим цилиндра, а не по кривым поверхностям, что уже при небольших неточностях изготовления и сборки приводит к износу рабочих поверхностей, значительным утечкам и снижению качества работы насоса.

Винтовые насосы состоят, как правило, из двух пар винтов. В каждой паре один винт левый, другой правый. Винты вращаются в противоположных направлениях в корпусах. Всасывающие отв-ия расположены по концам кожуха, нагнетательные – в середине, где сходятся встречные нарезки винтов и куда нагнетается жидкость. Симметричное расположение обеих пар винтов разгружает роторы от осевых сил. Трехроторные винтовые насосы устраняют радиальную нагрузку на средний ведущий винт и – в 1,5 раза увеличивает производительность. Q_винт= 3… 300 м³/час, р_винт 20 МПа, n_винт 10000 об/мин.

Самовсасывающие насосы (компрессоры) служат для перекачки газов. Ротор с лопатками, расположен эксцентрично и создает кольцо из воды, расположенной в статоре. При поступлении воздуха через торец корпуса за счет изменения объема камер между лопастями при вращении ротора будет происходить перемещение воздуха из всасывающего отв-ия в нагнетательное. 0,4 ( = 0,7)

Струйные насосы состоят из подводящей трубы с соплом (2), насадки (3), диффузора (5), корпуса насоса (4). Принцип действия этих насосов основан на использовании для подачи жидкостей и газов кинетической энергии струи вспомогательной жидкости или газа. При подаче жидкости через трубу (1) с Q₁, р₁ и через сопло образуется большая скорость V₁ и пониженное давление р₂. жидкость из сопла проскакивает в насадку (3), плавно переходящую в расширяющийся диффузор (5) и трубу (6). Благодаря падению давления до р₂ в корпус засасывается некоторое количество поднимаемой жидкости Q₂, которая смешивается с жидкостью Q₁ и вместе подается в трубу. = 0,15… 0,3. струйные насосы применяют для отсасывания (эжекторы) и подъема (гидроэлеваторы), смешения (смесители) и нагревания (нагреватели) ж. и ч..