Практическая работа 7

 

РАЗБОР ЧЕРТЕЖЕЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАШИН

 

Цель: сформировать представление о принципах работы машин для перемещения жидкости и газов

 

План

 

1 Общие сведения о гидравлических машинах

2 Принцип работы поршневого насоса и зачертить его

3 Принцип работы плунжерного насоса и зачертить его

4 Принцип работы шестеренчатого насоса и зачертить его

5 Принцип работы центробежного насоса и зачертить его

6 Принцип работы центробежного вентилятора

 

1 Общие сведения

Для перемещения жидкостей и газов по трубопроводам исполь­зуют гидравлические машины.

Все гидравлические машины можно подразделить на три груп­пы:

насосы, применяемые для перемещения жидкостей;

компрессоры, используемые для сжатия от нормального до вы­сокого давления и перемещения газов;

вентиляторы, применяемые для перемещения газов при малой степени сжатия 2/Р\ = 0,002... 1,1).

перекачивание жидкости из одной емкости в другую в преде­лах цеха или завода;

нагнетание жидкости в аппараты под давлением.

Ко всем насосам, используемым в пищевой промышленности, предъявляют следующие требования:

    инертность к пищевым жидкостям материалов, из которых изготовлены части насосов, соприкасающиеся с продуктами;

    наименьшее механическое воздействие на перекачиваемые продукты;

     равномерная подача;

     удобное и легкое присоединение к трубопроводам;

     легкая и быстрая разборка и сборка;

    износостойкие рабочие органы насосов для перекачивания жидкости с абразивными частицами;

    сочетание гигиенических норм с современными требования­ми технической эстетики.

Основные параметры насосов. К основным параметрам насосов относятся:

производительность (подача) — объемное количество жидко­сти, подаваемое насосом в единицу времени;

напор — приращение механической энергии, которое сообща- * ет насос каждому килограмму приходящей жидкости, т. е. разность удельной энергии при выходе из насоса и при входе в него;

мощность — полезная (передается от насоса к жидкости) и потребляемая электродвигателем на вал. Потребляемая мощность больше полезной на величину потерь;

коэффициент полезного действия — отношение полезной мощ­ности насоса к потребляемой, т. е. степень совершенства насоса.

 

 

2 Поршневой насос

 

Внутри цилиндра 4 возвратно-поступательно движется поршень 3. Труба 5 является всасывающей, труба 1 — нагнетательной. При движении поршня из крайнего левого поло­жения в крайнее правое в цилиндре создается разрежение, вслед­ствие чего поднимается всасывающий клапан 6 и жидкость по трубе 5 поступает в цилиндр, двигаясь за поршнем 3. При ходе поршня справа налево в цилиндре создается избыточное давле­ние, и клапан допускается, нагнетательный клапан /поднимает­ся и жидкость вытесняется поршнем в нагнетательную трубу 7. При многократном возвратно-поступательном движении порш­ня, которое производится с помощью шатунно-кривошипного механизма, жидкость попеременно всасывается и нагнетается по трубам 5 и 7.

 vvv4.jpg

 

Неравномерность движения жидкости по нагнетательному трубопроводу сглаживается благодаря установке воздушного колпака 2

Длина пути поршня S (между его крайними положениями) носит название хода поршня. Насос, поршень которого за один оборот вала делает два хода (один при всасывании и один при нагнетании), является насосом простого действия. Насос, в ко­тором цилиндр снабжен крышкой (с сальником для прохода штока поршня) и поршень работает двумя своими сторонами, подавая двойное количество жидкости, является насосом двой­ного действия.

В отличие от насосов простого действия поршневые насосы двойного действия имеют две рабочие камеры; один цилиндр оснащен перемещающимся в нем поршнем. Каждая камера снаб­жена всасывающим и нагнетательным клапанами. В то время как в одной камере происходит нагнетание, во второй, по другую сто­рону поршня, — всасывание. Это обеспечивает более равномер­ную подачу перекачиваемой жидкости, уменьшает пульсацию дав­ления в нагнетательном трубопроводе и увеличивает производи­тельность в 2 раза по сравнению с насосами простого действия.

Недостатками поршневых насосов являются наличие клапанов, усложняющих разборку, чистку и мойку насоса, и необходимость установки редукторов для соединения насоса с валом электро­двигателя, что значительно усложняет насосную установку в це­лом и делает ее громоздкой.

Преимущество поршневых насосов состоит в том, что они создают большое давление в нагнетатель­ном трубопроводе, пригодны для перекачивания вязких жидко­стей, имеют высокий КПД и незначительно воздействуют на пе­рекачиваемую жидкость.

 

 

 

 

 

3 Плунжерные насосы

Для создания высокого давления в разных установках, например в гомогенизаторах, распылительных сушил­ках, применяются плунжерные насосы (рис. 3.14).

vvv5.jpg

 

Принцип рабо­ты их такой же, как и поршневых насосов. Преимущество плун­жерного насоса состоит в простоте устройства плунжера и саль­никового уплотнения, благодаря чему не требуется дополнитель­ного уплотнения между плунжером и цилиндром, без чего нельзя обойтись в поршневых насосах

4 Шестеренные насосы

Шестеренный насос состоит из корпуса 1 со всасывающим 4 и нагнетательным 2 патрубками и двух шестерен. Одна из* шестерен, связанная с рабочим валом, получает вращение от электродвигателя и называется ротором, а другая, свободная шестерня, приводимая в движение первой, — замыкателем.

 

 vvv6.jpg

Работает насос следующим образом. Ротор 5, враща­ясь по часовой стрелке, передает движение замыкателю 3, кото­рый вращается против часовой стрелки. Когда зубья шестерен выходят из зацепления, создается разряжение и происходит вса­сывание жидкости в корпус. Шестерни захватывают поступившую жидкость, и перемещают ее в направлении вращения. Когда зубья вновь входят в зацепление в области нагнетательного патрубка, жидкость, находящаяся в полостях между зубьями и стенками корпуса, вытесняется в нагнетательный трубопровод.

По мере износа увеличиваются торцевые и радиальные зазоры между шестернями и корпусом насоса, и объемный КПД насоса снижается. При работе насоса неизбежны утечки жидкости через зазоры между зубьями, а также между шестернями и стенками корпуса.

 

5 Центробежный насос

Наиболее важной частью центробежного насоса является рабочеее колесо, образованное двумя дисками 1 и 3. Диски соединены загнутыми назад лопатками 2, которые образуют в пространстве между дисками криволинейные каналы. Левый диск 3 имеет отверстие для входа перекачиваемой жидкости внутрь ра­бочего колеса. Правый диск 1 — сплошной. Вал, на котором за­креплены рабочие колеса, соединен муфтой с валом двигателя. Колесо вращается в корпусе улиткообразной формы.

vvv7.jpg

 

Скорость вращения колеса настолько велика, что жидкость, на­ходящаяся в каналах под лопатками, отбрасывается центробеж­ной силой от всасывающего отверстия 3 (9) (расположенного в центре насоса) к периферии лопаток и вытекает в корпус насоса. Из улиткообразного корпуса перекачиваемая жидкость поступает в нагнетательный трубопровод. При этом в центре насоса образует­ся разрежение, и вследствие разности давления жидкость по вса­сывающему трубопроводу проходит внутрь центробежного насоса.

Перед пуском корпус насоса должен быть залит перекачивае­мой жидкостью. Это делается для того, чтобы рабочее колесо при вращении могло создать перепад давлений, необходимый для подъема жидкости во всасывающий трубопровод, на конце кото­рого установлен обратный клапан для предотвращения вылива­ния жидкости из насоса при его заливки.

Принцип работы центробежного насоса основан на том, что при вращении рабочее колесо сообщает жидкости скорость, ко­торая преобразуется в потенциальную энергию давления. Энергия передается путем динамического воздействия лопаток на поток, что приводит к изменению скоростей частиц жидкости при их прохождении через каналы рабочего колеса.

В зависимости от числа рабочих колен центробежные насосы могут быть одно- и многоступенчатые. Одноступенчатые центро­бежные насосы развивают требуемый манометрический напор (при прохождении жидкости через одно рабочее колесо)

 

6 Поршневой компрессор


Поршневой одноступенчатый комп­рессор устроен аналогично поршневому насосу. Схема односту­пенчатого поршневого компрессора простого действия приведена на рис.

 

Поршень вдвигается в цилиндре 2 компрессора, куда газ входит с давлением рх через всасывающий клапан 5 и выходит сжатый под давлением р2 через нагнетательный клапан 1: Возврат­но-поступательное движение поршня производится с помощью шатунно-кривошипного механизма 3 (от двигателя). Поршень де­лит герметически полость цилиндра на левую и правую части. При ходе поршня слева направо происходит всасывание. Во избежание пригорания смазочного масла стенки цилиндра охлаждают водой.

 

vvv8.jpg


7 Центробежные вентиляторы. По принципу действия и устрой­ству центробежные вентиляторы аналогичны одноступенчатым центробежным компрессорам, но отличаются меньшими окруж­ными скоростями (не более 80 м/с). При малой степени сжатия можно пренебречь сжимаемостью газа. Схема центробежного вен­тилятора дана на рис. 3.23.

vvv9.jpg

 

Центробежный вентилятор имеет рабочее колесо 2 с лопастя­ми или лопатками, которое вращается в спиральном кожухе 1. Кожух вентилятора крепится на станине. Воздух (газ) по всасыва­ющей трубе поступает в центральную полость рабочего колеса, захватывается лопатками и нагнетается через расширяющийся выходной патрубок. В вентиляторах используют лопатки разных типов — прямолинейные и криволинейные. Большое распростра­нение получили широкие колеса с короткими лопатками — ко­леса барабанного типа. Подвод потока в колеса должен быть плав­ным для уменьшения потерь напора.

Вентиляторы — устройства, создающие избыточное давление (обычно до 11,5 кПа) воздуха или газа для их движения при проветривании помещений, транспортировании аэросмесей по тру­бопроводам, создании тяги и т.д., — одноступенчатые машины, обычно маломощные, поэтому их конструкция отличается про­стотой. Большинство вентиляторов изготовляются без направляю­щих аппаратов.

Выходной патрубок центробежных вентиляторов выполняют в виде: короткого цилиндра; конической воронки; конической во­ронки с коротким цилиндрическим участком; плавно изогнутой воронки.

Производительность центробежных вентиляторов регулируют, изменяя частоту вращения лопастей или открытием и закрытием задвижки на линиях всасывания или нагнетания. Для выбора мар­ки вентилятора по справочникам или ГОСТу следует знать, что характеристики геометрически подобных машин одинаковы, т. е. для всей серии вентиляторов можно пользоваться общей характе­ристикой.

 

8 Осевые вентиляторы.


При необходимости подачи больших объе­мов газа применяют осевые вентиляторы (рис.

Рабочее лопаст­ное колесо 2 осевого вентилятора имеет от 2 до 16 лопаток, фор­ма которых близка по профилю к самолетному пропеллеру. Осе­вые вентиляторы отличаются реверсивностью и высоким КПД, компактны. Для них характерна сравнительно широкая область не­устойчивой работы.

 

Контрольные вопросы

 

1 Какие машины используют для перемещения жидкостей и газов ?

2 Чем компрессоры отличаются от вентиляторов?

3 Какие требования предъявляют к насосам?

4 Основные параметры насосов:

5 В каком случае применяют осевые вентиляторы?