Помощь студентам в учебе
Исследование и расчет нагнетателя с поршневым вытеснителем и гидродиодами
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ВЫБОРА ТЕМЫ. СРАВНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
НАДЕЖНОСТИ НАСОСА С КЛАПАНАМИ И ГИДРОДИОДАМИ 6
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК
СУЩЕСВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ДИОДОВ 11
2.1. Классификация, конструктивные схемы гидравлических полупроводников .... 11
2.2. Патентный поиск существующий конструкций полупроводников 15
3. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРШНЕВОГО НАСОСА С ДИОДАМИ 24
3.1. Исследуемый объект. Конструкция и принцип работы 24
3.2. Параметры вихревого диода 26
3.3. Расчет характеристики поршневого насоса с диодами 28
3.4. Расчет воздушных колпаков 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 44
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 45
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ВЫБОРА ТЕМЫ. СРАВНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
НАДЕЖНОСТИ НАСОСА С КЛАПАНАМИ И ГИДРОДИОДАМИ 6
2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК
СУЩЕСВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ДИОДОВ 11
2.1. Классификация, конструктивные схемы гидравлических полупроводников .... 11
2.2. Патентный поиск существующий конструкций полупроводников 15
3. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРШНЕВОГО НАСОСА С ДИОДАМИ 24
3.1. Исследуемый объект. Конструкция и принцип работы 24
3.2. Параметры вихревого диода 26
3.3. Расчет характеристики поршневого насоса с диодами 28
3.4. Расчет воздушных колпаков 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 44
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 45
В настоящее время практически в любой сфере хозяйственной деятельности человека требуется гидравлическое оборудование. Это касается и гидравлических насосов - сфера их применения чрезвычайно широка. Гидронасосы являются неотъемлемой частью гидропривода. Они отвечают за преобразование механической энергии в гидравлическую энергию жидкости. При этом жидкость всасывается через патрубки внутрь устройства, а затем под давлением подается на направляющий аппарат насоса в необходимом направлении.
Применение современных гидронасосов охватывает такие промышленные области как: нефтеперерабатывающая, газовая, в автомобилестроении и спецтранспорте (автокраны, экскаваторы и т.д.), в железнодорожной сфере, лесоперерабатывающей промышленности, для проведения строительных работ.
Отличительной особенностью гидронасосов является компактность, однако эти небольшие устройства выполняют широкий спектр функций, а также обладают высокими эксплуатационными качествами. Гидронасос это важнейший элемент гидросистемы, ведь именно он влияет на работоспособность всего механизма. Среди прочего, гидравлический насос, используемый в машинах специального назначения, не просто гарантирует бесперебойную работу двигателя, но и выступает в роли привода нескольких механизмов. [1]
Существует большое многообразие видов насосов: поршневые, шестеренные, лопастные, струйные и др. Остановим свое внимание на первой группе.
Поршневые насосы получили широкое применение во многих отраслях промышленности. Наиболее распространены такие типы насосов, как кривошипные, в них движение поршня осуществляется путем кривошипно¬шатунного механизма.
Не обошли стороной ПН и нефтяную промышленность: транспортировка сырья на нефтеперерабатывающие заводы, а также при перекачке нефти по территории предприятия.
Поршневые кривошипные насосы используются в системах водоподготовки тепловых электростанций для дозирования и подачи реагентов в котельную воду. Использование поршневых насосов для дозирования различных жидкостей, суспензий и эмульсий в химической промышленности еще одна важная сфера применения этих насосов.
Насосы данного типа применимы для обработки металлов давлением (штамповка, прессование), для переработки материалов из пластмасс, с помощью насосов осушают трюмы водного транспорта и др.
Также насосы этого типа применяются в составе гидроприводов горных машин, в частности - гидроприводов механизированных крепей угольных шахт.
Исходя из обширной сферы применения ПН можно выделить следующие преимущества:
1) перекачивание самых разнообразных сред (жидких), в том химически активных;
2) малая зависимость подачи от вязкости перекачиваемой жидкости;
3) возможность засасывать жидкость без предварительного заполнения;
4) возможность работы на высоких давления при малой подаче;
5) довольно высокий КПД.
Как и у любого технического устройства, у поршневых насосов имеется ряд недостатков:
1) тихоходность, вместе с этим можно выделить большие габариты и естественно большую массу;
2) некоторая сложность конструкции;
3) для регулирования подачи нужны специальные устройства (при постоянной частоте вращения кривошипа);
4) пульсации подачи, для гашения которых нужно ставить воздушные колпаки (гасители пульсаций). [2]
Некоторые недостатки ПН напрямую зависят от его конструкции, к примеру, клапаны всасывания и нагнетания.
В виду того, что клапаны имеют невысокую надежность и инерционность, насосы, как правило, тихоходны и металлоемки (габаритны).
Данные недостатки можно устранить при использовании струйных гидродиодов вместо клапанов.
Гидродиоды (полупроводники) являются элементами, не имеющими подвижных механических частей в своей конструкции. Также их основная особенность заключается в том, что при различных течениях через них жидкости ее расход при одинаковой потере напора оказывается существенно разным. [3]
Применение современных гидронасосов охватывает такие промышленные области как: нефтеперерабатывающая, газовая, в автомобилестроении и спецтранспорте (автокраны, экскаваторы и т.д.), в железнодорожной сфере, лесоперерабатывающей промышленности, для проведения строительных работ.
Отличительной особенностью гидронасосов является компактность, однако эти небольшие устройства выполняют широкий спектр функций, а также обладают высокими эксплуатационными качествами. Гидронасос это важнейший элемент гидросистемы, ведь именно он влияет на работоспособность всего механизма. Среди прочего, гидравлический насос, используемый в машинах специального назначения, не просто гарантирует бесперебойную работу двигателя, но и выступает в роли привода нескольких механизмов. [1]
Существует большое многообразие видов насосов: поршневые, шестеренные, лопастные, струйные и др. Остановим свое внимание на первой группе.
Поршневые насосы получили широкое применение во многих отраслях промышленности. Наиболее распространены такие типы насосов, как кривошипные, в них движение поршня осуществляется путем кривошипно¬шатунного механизма.
Не обошли стороной ПН и нефтяную промышленность: транспортировка сырья на нефтеперерабатывающие заводы, а также при перекачке нефти по территории предприятия.
Поршневые кривошипные насосы используются в системах водоподготовки тепловых электростанций для дозирования и подачи реагентов в котельную воду. Использование поршневых насосов для дозирования различных жидкостей, суспензий и эмульсий в химической промышленности еще одна важная сфера применения этих насосов.
Насосы данного типа применимы для обработки металлов давлением (штамповка, прессование), для переработки материалов из пластмасс, с помощью насосов осушают трюмы водного транспорта и др.
Также насосы этого типа применяются в составе гидроприводов горных машин, в частности - гидроприводов механизированных крепей угольных шахт.
Исходя из обширной сферы применения ПН можно выделить следующие преимущества:
1) перекачивание самых разнообразных сред (жидких), в том химически активных;
2) малая зависимость подачи от вязкости перекачиваемой жидкости;
3) возможность засасывать жидкость без предварительного заполнения;
4) возможность работы на высоких давления при малой подаче;
5) довольно высокий КПД.
Как и у любого технического устройства, у поршневых насосов имеется ряд недостатков:
1) тихоходность, вместе с этим можно выделить большие габариты и естественно большую массу;
2) некоторая сложность конструкции;
3) для регулирования подачи нужны специальные устройства (при постоянной частоте вращения кривошипа);
4) пульсации подачи, для гашения которых нужно ставить воздушные колпаки (гасители пульсаций). [2]
Некоторые недостатки ПН напрямую зависят от его конструкции, к примеру, клапаны всасывания и нагнетания.
В виду того, что клапаны имеют невысокую надежность и инерционность, насосы, как правило, тихоходны и металлоемки (габаритны).
Данные недостатки можно устранить при использовании струйных гидродиодов вместо клапанов.
Гидродиоды (полупроводники) являются элементами, не имеющими подвижных механических частей в своей конструкции. Также их основная особенность заключается в том, что при различных течениях через них жидкости ее расход при одинаковой потере напора оказывается существенно разным. [3]
В данной работе были рассмотрены конструкции существующих полупроводников, их принцип работы. По патентному поиску стоит сказать, что струйные диоды находят применение в основном в промышленных сферах, таких как машиностроение и нефтяная промышленность. Ведется модернизация конструкций и повышение значений диодности.
Довольно широко распространенными являются конструкции диафрагменного и вихревого диодов, т.к. имеют простую конструкцию и высокие значения диодности.
Применение струйных диодов вместо клапанов улучшает массо-габаритные показатели насосов. Также замечены повышение производительности и надежности гидромашин. Это хорошо видно при сравнении показателей надежности. Так вероятность отказа насоса уменьшается более чем в 4,5 раза, при условии, что интенсивность отказа клапана больше интенсивности отказа диода в 22 с лишним раза.
По графическим характеристикам сделаны выводы, что чем больше значение используемой частоты вращения приводного вала, тем больше
производительность насоса.
Одним из неприятных моментов является колебание давления на всасывании и нагнетании у поршневых насосов. Это удалось избежать за счет расчета и проектирования воздушных колпаков.
Спроектированная 3D модель насосной установки выполнена с расчетом геометрических параметров ее элементов.
Данную тему диплома так же, как и проектирование насосной установки можно развивать дальше, улучшая работу насоса и его конструкцию.
Полученная конструкция имеет ряд недостатков:
1) некоторая габаритность, учитывая размеры воздушных колпаков, подставки пол них и в целом установки;
2) возможно некорректное расположение вихревых диодов в воздушных
колпаках и на плите насоса;
3) недостаточная герметизация при стыковке воздушных колпаков к корпусу насоса;
4) при проектировании конструкции не учитывалась вибрация и другие факторы, влияющие на работу насоса;
5) конструкцию диодов можно доработать таким образом, чтобы она была единым блоком, например, в виде диодной плиты, подсоединенной к рабочей полости насоса.
Довольно широко распространенными являются конструкции диафрагменного и вихревого диодов, т.к. имеют простую конструкцию и высокие значения диодности.
Применение струйных диодов вместо клапанов улучшает массо-габаритные показатели насосов. Также замечены повышение производительности и надежности гидромашин. Это хорошо видно при сравнении показателей надежности. Так вероятность отказа насоса уменьшается более чем в 4,5 раза, при условии, что интенсивность отказа клапана больше интенсивности отказа диода в 22 с лишним раза.
По графическим характеристикам сделаны выводы, что чем больше значение используемой частоты вращения приводного вала, тем больше
производительность насоса.
Одним из неприятных моментов является колебание давления на всасывании и нагнетании у поршневых насосов. Это удалось избежать за счет расчета и проектирования воздушных колпаков.
Спроектированная 3D модель насосной установки выполнена с расчетом геометрических параметров ее элементов.
Данную тему диплома так же, как и проектирование насосной установки можно развивать дальше, улучшая работу насоса и его конструкцию.
Полученная конструкция имеет ряд недостатков:
1) некоторая габаритность, учитывая размеры воздушных колпаков, подставки пол них и в целом установки;
2) возможно некорректное расположение вихревых диодов в воздушных
колпаках и на плите насоса;
3) недостаточная герметизация при стыковке воздушных колпаков к корпусу насоса;
4) при проектировании конструкции не учитывалась вибрация и другие факторы, влияющие на работу насоса;
5) конструкцию диодов можно доработать таким образом, чтобы она была единым блоком, например, в виде диодной плиты, подсоединенной к рабочей полости насоса.