Основи гідравліки (стр. 16 из 19)
Рис. 9.3. Схема насосної установки: 1 – приймальний резервуар; 2 – напірний резервуар; 3 – напірний трубопровід; 4 – витратомір; 5 – манометр;
6 – електродвигун; 7 – насос; 8 – регулююча засувка; 9 – мановакуумметр;
10, 14 – зворотний клапан; 11 – монтажна засувка; 12 – всмоктувальний трубопровід; 13 – запобіжна приймальна сітка;
Різницю висот рівнів вільних поверхонь рідини в приймальному і напірному резервуарах називають геометричним напором НГ насосної установки.
Для того щоб подати рідину по трубопроводах установки з примального (витратного) резервуара до напірного, необхідно витратити енергію на підйом рідини на геометричну висоту НГ , на подолання різниці тисків р//-р/ в резервуарах і на подолання сумарних гідравлічних витрат Σhw усмоктуючого і напірного трубопроводів.
Таким чином потрібний напір установки
 , | (9.14) |
де  – статичний напір установки. | (9.15) |
Характеристикою насосної установки називають графічну залежність потрібного напору від витрати рідини в трубопроводі з насосною подачею.
Статичний напір Нст належить від витрати рідини в трубопроводі, а витрати в загальному випадку виражають формулою 6.2:
.Тому криву потрібного напору (характеристику насосної установки) будують за рівнянням
 . | (9.16) |
При турбулентному режимі течії гідравлічні втрати пропорційні квадрату витрати і
 . | (9.17) |
Для насосної установки, зображеної на (рис. 9.3), її характеристика показана на (рис. 9.4).
Рис. 9.4. Характеристика насосної установки
9.1.4 Робота насоса на мережу
Розрахунок трубопроводів(мережі) з насосною подачею виконують на основі найважливішого правила:
при усталеному русі рідини в трубопроводах напір Hн , що створює насос, завжди дорівнює потрібному напору, тобто
 . | (9.18) |
Графоаналітичний метод розрахунку трубопроводів полягає в побудові на одному графіку в однакових масштабах кривих потрібного напору Hпотр.=f1(Q) і характеристики насоса Hн =f2(Q) і визначенні точки їх перетину.
Точку перетину кривої потрібного напору і характеристики насоса (точка А на рис. 9.5) називають робочою точкою, так як вона визначає єдиний можливий режим роботи насоса на дану мережу (трубопровід) – його напір
HА=Hпотр; подачу QA , потужність NA і ККД ηА насоса на цьому режимі.
Для того, щоб отримати іншу робочу точку, необхідно змінити або ступінь відкриття регулюючого пристрою (крана, дроселя, вентиля), тобто змінити криву потрібного напору (рис. 9.6), або частоту обертання вала насоса (рис. 9.7)
Рис. 9.6
Рис. 9.7
9.1.5 Послідовна і паралельна робота насосів на мережу
Спільне підключення насосів до однієї мережі використовують в тих випадках, коли потрібно суттєво збільшити продуктивність насосної установки або підвищити її напір. Можливі варіанти паралельного і послідовного з’єднання насосів. В першому варіанті збільшується подача рідини при майже незмінному напорі, в другому – напір потоку при незмінній подачі.
Паралельна робота насосів можлива при однакових напорах насосів в кожний даний момент. На рис. 9.8 зображені: схема паралельного з’єднання двох різних насосів, їх характеристики Hн=f(Q) (криві І і ІІ), а також характеристика насосної установки Hпотр =f(Q).
Для отримання робочої точки потрібно побудувати сумарну характеристику цих насосів НΣ=f(Q) (криву І+ІІ), для чого складають абсциси (подачи Q) точок кривих І і ІІ при однакових ординатах (напорах НН). Точка А перетину кривих Hпотр =f(Q) і І+ІІ буде робочою точкою.
Абсциса точки А визначає сумарну подачу
обох насосів, ордината її – напір, який розвивають насоси: 
. Горизонтальна пряма, проведена через точку А, перетинає характеристики обох насосів вточках В і С, які є робочими точками насосів І і ІІ.Паралельне включення насосів виправдовує себе економічно лише тоді, коли характеристика насосної установки Hпотр.=f(Q) є положистою кривою.
Рис. 9.8. Визначення режиму роботи паралельно з’єднаних насосів
Послідовна робота застосовується в тих випадках, коли один насос не може забезпечити потрібного напору. При цьому подача насосів однакова, а загальний напір дорівнює сумі напорів обох насосів при одній і тій же подачі.
На рис 9.9 зображена схема послідовного включення двох різних насосів, характеристики яких показані кривими І і ІІ. Сумарну характеристику (крива І + ІІ ) насосів одержують складанням ординат кривих напорів І і ІІ обох насосів. Перетин сумарної характеристики насосів з характеристикою насосної установки дає робочу точку А. Положення її визначає сумарний напір HI+HII обох насосів при подачі Q. Якщо через точку А провести вертикальну пряму, то при перетині цієї кривої з кривими напорів І і ІІ отримаємо напори насосів HІ і HІІ.
Необхідно мати на увазі, що послідовне з’єднання кількох насосів менш економічне порівняно з використанням одного високонапірного насоса. Це пов’язане з тим, що загальний К.К.Д групи послідовно з’єднаних насосів дорівнює добутку К.К.Д кожного з насосів.
Рис. .9.9. Визначення режиму роботи послідовно з’єднаних насосів
9.2 Об’ємні гідромашини
9.2.1 Загальні зауваження
На відміну від динамічних гідромашин робоча камера об’ємної гідромашини являє собою обмежений простір усередині гідромашини, який періодично змінює свій об’єм за рахунок руху робочих органів(поршня, плунжера, пластини, зуба шестерні, тощо) і навперемінно сполучається з місцями входу потоку рідини в гідромашину і виходу з неї.
До особливостей об’ємних гідромашин можна віднести також практичну незалежність витрати рідини від напору (тиску), який реалізується в гідромашині.
На рис 9.10 для прикладу показана напірна характеристика об’ємного насоса при n=const. Деяке зменшення дійсної подачі Qд порівняно з теоретичною при підвищенні тиску пояснюється збільшенням об’ємних втрат.
Рис. 9.10.
За кількостю робочих камер гідромашини поділяють на однокамерні і багатокамерні, а за конструктивним виконання робочих органів (витискувачів) – на поршневі, шестеренні, пластинчасті, гвинтові тощо.
Якщо робочі камери переміщуються у просторі в результаті обертального руху робочих органів, то такі гідромашини називаються роторними (радіальні і аксіальні роторнопоршневі насоси і гідродвигуни, пластинчасті насоси і гідродвигуни).
Об’ємні насоси за характером руху вхідної ланки поділяють на обертові (вхідна ланка здійснює обертовий рух) і прямодіючі (зі зворотнь-поступальним рухом вхідної ланки).
Об’ємні гідро двигуни за характером руху вихідної ланки поділяють на силові гідроциліндри (вихідна ланка – шток – здійснює зворотно-поступальний рух відносно корпуса машини), моментні гідроциліндри (вихідна ланка – вал – здійснює зворотно-поворотний рух відносно корпуса машини) і гідромотори (вхідна ланка – вал – здійснює необмежений обертальний рух).
9.2.2 Основні параметри, що оцінюють роботу об’ємних гідромашин
Одним із основних параметрів об’ємних гідромашин, який визначає їх розмір, є робочий об’єм.
Робочим об’ємом називають об’єм нестисливої рідини, що подається насосом або приймається гідродвигуном при відсутності витікання за один оберт чи один хід ведучої ланки насоса або веденої ланки гідродвигуна. Фактично робочий об’єм – це теоретична подача насоса чи теоретична витрата рідини гідродвигуном, за один оберт витискувачів.
Робочий об’єм гідромашини і частота її робочих циклів визначають теоретичну подачу насоса Qн.т. або теоретичну витрату рідини через гідродвигун Qд.т.:
 , | (9.19) |
де n – частота обертання (частота робочих циклів) гідромашини;