Особенности конструкции гидравлики и механики

Как правильно выбрать центробежный насос

Помпа центробежного типа выбирается исходя из задач, которые она будет выполнять

При выборе гидроагрегата необходимо обратить внимание на технические характеристики

Аппарат подбирают по параметрам, среди которых:

1. Высота всасывания.
   Определяется как расстояние от зеркала воды до вала установленного насоса. Для погружных насосов эта величина не указывается.
2. Эффективность оборудования.
   Чем выше КПД агрегата, тем меньше потери при работе.
3. Производительность.
   Параметр характеризует расход жидкости в единицу времени. От него зависит продолжительность непрерывной работы.
4. Напор.
   Измеряется в м вод. ст. На его величину влияет протяженность и диаметр трубопровода. Чем длиннее труба, тем выше гидравлическое сопротивление, тем меньше давление.
5. Мощность приводного двигателя.
   Величина влияет не только на качество работы агрегата, но и на возможности электрической сети.

В большинстве случаев характеристики выбираемого ЦН должны быть несколько выше требуемых. Агрегат прослужит дольше, если будет работать в менее напряженном режиме.

Конструкция гидравлического домкрата

Познакомившись с основными возможностями домкрата, можно перейти к рассмотрению его конструкции. В ней можно выделить три основных элемента:

• Первым выступает жидкость, которая приводит в движение поршень. Обычно в качестве неё используется масло.
• Также домкрат имеет корпус, который должен быть надежным. Для этого его чаще всего изготавливают из закаленной стали. Есть модели, у которых корпус выполнен коротким или длинным. Подобные различия обусловлены в первую очередь предназначением оборудования.
• В корпусе, который выполняет функцию своеобразного цилиндра, ходит рабочий элемент, называемый поршнем. При необходимости винт с подъемной пятой можно вернуть в плунжер. Таким образом, можно регулировать максимальную величину подъёма.

Привести в действие подъемный механизм можно разными способами — рукой, ногой, или же он может работать в автоматическом режиме. Многие модели оснащены клапанами безопасности, не позволяющими рабочему органу совершать обратный ход.

Функция по подъему специальной площадки возложена на выдвижной цилиндр и подъемный механизм. Спустить ее можно при необходимости и в ручном режиме. Для этого нужно только повернуть ручку. Есть модели, в конструкции которых предусмотрены специальные колёса, делающие их мобильными. Обычно такие домкраты можно встретить в частных автомастерских. Есть в продаже и специальные удлиненные модели, с помощью которых можно поднимать на достаточно большую высоту большие грузы, например, автобусы.

Преимущества и недостатки гидравлических домкратов

Невозможно правильно выбрать домкрат, не ознакомившись прежде с их достоинствами и недостатками. К достоинствам можно отнести:

• Эти подъемные механизмы отличаются неприхотливостью в обращении. Обладая достаточно высокой мощностью подъема, они могут помочь решить возникшие задачи почти в любых, даже экстремальных, условиях.
• Функцию рабочего элемента выполняет несжимаемая жидкость. Благодаря ей можно плавно поднимать любое устройство, расположенное на домкрате, а также опускать его столь же аккуратно.
• Устройства отличаются высокой грузоподъемностью, обеспечивая высокий коэффициент полезного действия. Есть модели, у которых он составляет 80%.

При всей своей универсальности эти механизмы обладают и определенными недостатками:

• Если транспортное средство находится слишком низко, то, даже используя самый современный домкрат, поднять его не получится из-за невозможности подсунуть устройство под автомобиль. Для использования таких устройств необходима достаточно высокая начальная высота подъема.
• Определенные сложности возникают и с регулировкой высоты опускания. Объясняется это тем, что в каждой модели механизм регулировки может иметь разное исполнение.
• Иногда некоторые рабочие узлы выходят из строя. Чтобы этого избежать, необходимо постоянно следить за уровнем масла, а также осматривать сальники и клапаны на предмет присутствия протечек. При обнаружении последних их нужно сразу же устранять. Если этого не сделать, то дальнейшее использование устройства может быть небезопасным.

Необходимость подъема грузов возникает в самых разных сферах человеческой деятельности. Для оперативного и безопасного решения этой задачи необходимо использовать специальное устройство, которым на сегодняшний день является гидравлический домкрат. Это проверенное временем приспособление, которое обладает высокой грузоподъемностью и отличается универсальностью использования. Чаще всего домкраты применяют автомобилисты, когда им нужно поднять свое транспортное средство на высоту для выполнения определенных операций.

Однако, помимо этого, домкраты можно использовать и для выполнения других работ, например, запрессовки, гибки и др. Актуальным для большинства пользователей достоинством является то, что они очень просты в обращении. Поднять груз на необходимую высоту можно с помощью ноги или руки. Простой является и операция по опусканию поднятого груза. Поэтому нет ничего удивительного в том, что гидравлические домкраты активно используются не только специалистами, но и простыми обывателями.

Эксплуатация и ремонт

Циркуляционный насос будет работать без дефектов, если монтаж проведен правильно. В большинстве случаев снижение производительности и уменьшение напора происходит не из-за поломки ЦН, а возникновении проблем с элементами трубопровода. Поэтому перед тем как начать разбирать агрегат, необходимо проверить работоспособность системы.

При засорении фильтра на всасывающем трубопроводе происходит срыв потока, что приводит к кавитации. Неплотности в соединениях, превышение высоты всасывания, большое гидравлическое сопротивление трубопровода негативно отражается на параметрах ЦН.

Чаще всего дефекты возникают в узле уплотнения вала насоса. Если используется сальниковая набивка, то нажимная букса должна уплотнять вал так, чтобы была небольшая протечка для охлаждения и смазки набивки. На работу торцевого уплотнения большое влияние оказывает соосное расположение валов насоса и приводного двигателя. Узел устроен так, что уплотнительные графитовые кольца должны находиться в одной плоскости. В противном случае будет неравномерная выработка поверхностей, что приведет к увеличению протечек.

Износ дорожек или разрушение сепараторов подшипников приводит к биению вала, увеличению нагрузки на приводной двигатель и снижению показателей работы ЦН. Без наличия опыта и специальных инструментов самому разбирать насос не стоит. Эту работу качественно могут сделать специалисты. Замену набивки чаще всего проводят самостоятельно.

Для поддержания насоса и системы в работоспособном состоянии необходимо проводить периодические осмотры в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Классификация и сравнительные моменты

Этому вопросу также следует уделить внимание, ведь он раскрывает основные отличия гидравлического и других подобных устройств. https://www.youtube.com/embed/rRJl6fK2qTs

Бутылочные устройства

Домкраты подобного типа имеют довольно простую конструкцию. Можно сказать, что она является самой примитивной среди всех встречающихся сегодня приборов. Гидравлические бутылочные домкраты активно применяются во многих сферах человеческой деятельности, что можно объяснить их высокой грузоподъемностью. С их помощью можно поднимать грузы весом от 2 до 100 тонн.

Вертикальные версии обладают высокими прочностными характеристиками и предусматривают возможность использования широкой опоры для выполнения тех или иных операций. Наибольшее распространение они получили в сфере обслуживания грузовых автомобилей, где с их помощью осуществляют подъем грузовиков или автобусов.

Подкатные механизмы

Эта группа подъемных механизмов также является одной из самых востребованных. Чаще всего их используют в автомобильном деле. В конструкции этих устройств ось цилиндра размещена не в вертикальной плоскости, а соединяется напрямую с рычагом домкрата. Эти устройства обязательно оснащаются колёсами, которые позволяют их перемещать на любой поверхности.

Подъемные механизмы подобного типа отличаются высокими показателями грузоподъемности. Ещё они очень удобны в использовании. Работают они по тому же принципу, что и все прочие домкраты. По своему конструкционному исполнению подкатные гидравлические домкраты почти не отличаются от бутылочных аналогов.

Гидравлические гибриды

Эти версии домкратов получили наибольшее распространение в сфере сервисного обслуживания автомобилей, где с их помощью выполняют ремонтные работы различной степени сложности и с самыми разными автомобилями. Из особенностей этих устройств следует выделить наличие двух рабочих площадок. Они приносят пользу, когда необходимо поднять легковой автомобиль, а затем какую-нибудь газель.

Это прекрасный выбор для профессионалов. Такие модели сочетают в себе возможности бутылочного и подкатного домкрата. Благодаря тому, что их возможности смогли воплотиться в одном многофункциональном устройстве, у покупателей появляется возможность приобрести незаменимого помощника и немало на этом сэкономить. Эти устройства столь же просты в обращении, как и все остальные: для приведения их в действие можно использовать ручной рычаг или ножную педаль.

Зацепные домкраты

Чаще всего к этим механизмам прибегают в тех случаях, когда требуется небольшое подхватное усилие. Они отлично подходят для подъёма какого-либо оборудования. Также их можно использовать и в процессе сборки сложных механизмов, где необходима небольшая высота подхвата.

Ромбовые устройства

Подъемные механизмы подобного типа наиболее востребованы среди автолюбителей, которым требуется устройство для подъёма своего транспортного средства. Эти механизмы отличаются высокой надежностью. По своему исполнению они в точности выглядят как ромбовые винтовые домкраты. Иметь такого помощника в гараже будет рад каждый автолюбитель. В конструкции этих устройств функции несущих элементов выполняют четыре рычага.

Подготовка к работе

Подготовка насоса к работе.

Некоторые виды центробежных насосов не требуют подготовки перед пуском. К ним относятся глубинные (скважинные), насосы систем отопления и другие агрегаты, корпуса которых постоянно заполнены водой. Бытовые гидроагрегаты, предназначенные для подъема воды из колодца или ее подачи из водоема на полив, перед включением требуют некоторой подготовки.

При пуске ЦН с сухой гидравлической частью во всасывающем патрубке не создается разряжение, и жидкость не поступает на рабочее колесо. В результате такой работы вращающие части нагреваются, что приводит к выходу насоса из строя. Существует несколько вариантов решения этой проблемы.

Заливка воды из трубопровода

Применяется для водопроводных систем со стационарно закрепленными трубопроводами. Чаще всего такой способ используют для подъема воды из колодца. Насос устанавливают таким образом, чтобы расстояние до воды было не больше величины, указанной в описании (паспорте) устройства. На всасывающем трубопроводе монтируют , предотвращающий слив воды. Корпус насоса вместе с трубопроводом заполняют водой, а затем включают двигатель.

Такая процедура проводится при первом пуске. Если обратный клапан работает правильно, то вода не сольется и последующие пуски будут проходить с заполненным контуром. Если насос пускают редко, то обвязку насоса делают таким образом, чтобы была возможность подачи воды из напорного трубопровода на всас насоса, т. е. проводят байпасирование агрегата. Воду подают до тех пор, пока из заполняемого контура не выйдет весь воздух.

Заливка воды из резервуара

Центробежный насос в действии.

Для заполнения гидравлической части применяют емкости с водой. Их располагают выше агрегата, тогда жидкость будет самотеком поступать в насос и трубопровод. После пуска ЦН закрывают вентиль на магистрали заполнения. Для подачи воды в бак на напорном трубопроводе насоса устанавливают трубку с запорной арматурой. Этот процесс можно автоматизировать, поставив в емкость поплавковый клапан, который будет закрываться при полностью заполненном баке.

В некоторых случаях используют баки-аккумуляторы, которые устанавливают на всасе насоса. Подача воды на ЦН проводится из нижней точки емкости, а всасывающий трубопровод подключают в верхней части. Аккумулятор не должен иметь связей с атмосферой помимо предусмотренных конструкцией. Емкость бака выбирают равной двукратному объему полостей насоса и всасывающего трубопровода. При полностью герметичной системе после остановки насоса уровень в аккумуляторе позволит провести последующее включение без заполнения емкости жидкостью.

Принцип работы домкрата

Разобравшись с тем, из каких элементов состоит домкрат, настала пора узнать, как работает это приспособление. На самом деле здесь нет ничего сложного. В основу работы положен принцип сообщающихся сосудов:

• Первым делом устройство устанавливают на ровную твердую поверхность.
• Далее, нужно нажать на специальный рычаг. Но прежде необходимо убедиться, что клапан на устройстве находится в закрытом положении.
• Когда домкрат с грузом достигнет нужной высоты, подъем останавливают. В обратной ситуации, когда нужно опустить систему, используют клапан аппарата, который плавно вращают против часовой стрелки.

Таким образом, основным рабочим элементом в этом устройстве выступает специальный рычаг, обеспечивающий перекачивание масла. Во время движения оно начинает воздействовать на поршень, который, в свою очередь, производит подъём. Вернуться назад масло не может, поскольку этому мешают нагнетательный и всасывающий клапаны.

Домкраты можно использовать не только для подъема грузов. С их помощью можно выполнять запрессовку, гибку, а также другие смежные работы. При решении подобных задач должна быть установлена защитная резьба. Для более точного выполнения операции можно откалибровать усилие. Подобрать подходящее давление позволяют специальные манометры.

В этом и заключается принцип работы домкратов. Он един для всех устройств вне зависимости от их конструкции. Научиться обращаться с таким механизмом может каждый. Конечно, в первый раз возможны определенные трудности. Однако если заранее узнать об особенностях конкретной разновидности домкратов, то всё значительно упрощается.

Классификация

Производители предлагают большой выбор центробежных агрегатов, имеющих различное исполнение и характеристики.

Они классифицируются:

1. По числу ступеней – одноступенчатые, многоступенчатые.
2. По способу отвода среды – простые без направляющего аппарата; турбоприводные с направляющим аппаратом.
3. По типу подвода жидкости – с односторонним и двухсторонним подводом.
4. По параметрам потока – низко- (до 2 атм.), средне- (2-6 атм.), высоконапорные (более 6 атм.).
5. По расположению вала – с горизонтальным и вертикальным размещением.
6. По виду перекачиваемой жидкости – водяные, фекальные, землесосные, кислотные и т. д.
7. По назначению – общепромышленные, шахтные, артезианские (глубинные) и т. д.

Особенности конструкции и принцип действия

Центробежный насос представляет собой динамический лопастной агрегат, в котором перенос рабочего тела происходит непрерывным потоком за счет центробежных сил, возникающих при вращении рабочего колеса. Жидкость перемещается по подвижным лопастям от центра к периферии, т. е. перпендикулярно оси вращения. В большинстве случаев насосный агрегат состоит из 2 частей: гидравлической (насос) и приводного двигателя.

Корпус ЦН представляет собой разъемную металлическую отливку, имеющую форму улитки, с 2 фланцами – всасывающим и напорным. Внутри, на валу, располагается рабочее колесо открытого или закрытого типа. Последнее состоит из 2 дисков, между которыми расположены лопасти, изогнутые в направлении, противоположном вращению. В переднем диске имеется отверстие, расположенное напротив всасывающего патрубка.

Устройство ЦН.

Принцип работы ЦН основан на действии центробежных сил. При вращении колеса в заполненном водой корпусе жидкость начинает двигаться по лопастям от центра к периферии под влиянием сил инерции. В результате этого на выходе получается избыточное давление, которое выталкивает рабочее тело в напорный трубопровод. Разряжение, создающееся в центре колеса, втягивает воду из всасывающего трубопровода и подает на лопатки. Таким образом создается непрерывный поток жидкости.

Во многоступенчатом насосе корпус имеет цилиндрическую форму. Для передачи жидкости с одной ступени на другую устанавливают направляющие аппараты. Устройство располагается над каждым рабочим колесом и представляет собой диск с неподвижными изогнутыми лопатками, которые направляют рабочее тело с выхода вращающегося колеса на всас следующего. Это приводит к существенному повышению давления на последней ступени.

Конструкционные особенности бензинового двигателя

Большинство автолюбителей предпочитают бензиновый двигатель, так как данный агрегат дешевле, проще и имеет сравнительно меньшую массу. Все это следствие его конструктивных особенностей. Двигатель приводится в движение за счет сгорания топливно-воздушной смеси, воспламеняющейся посредством искры от свечей зажигания. В камере сгорания появляется сравнительно невысокая степень сжатия, которая имеет значение равное от 8 — 12 единиц. Отсутствие повышенных нагрузок позволяет облегчить двигатель т.к. не нужен такой запас прочности, как у дизельного собрата.

Как в бензиновых так и дизельных двигателях может использоваться турбонаддув. Это позволяет расширить диапазон, в котором он работает, увеличивает мощность и поднимает тягу. Но, автомобиль с турбонаддувом дороже в обслуживании, эксплуатации и ремонте.

Бензиновый двигатель под капотом автомобиля

Одним из направлений повышения эффективности, над которым работают специалисты автомобилестроения, есть оптимизация камеры сгорания с повышением степени сжатия. Все улучшения в этой области привели к тому, что двигатели стали более чувствительными к топливу, любая неисправность, которая появляется в газораспределительном механизме, грозит капитальным ремонтом головки блока цилиндров и это в лучшем случае, а в худшем и самого мотора. Это связано с отказом от цепей из металла в пользу ремней на приводе. Считается, что бензиновый двигатель эффективно преобразует не больше 20..30% энергии от сгорания топлива, тогда как дизель — 30..40%, а с турбонаддувом и интеркулером это значение может достигать 50%.

Двигатель, который работает на дизеле, немного превосходит бензиновый в тяговых характеристиках — за счет его особенностей в конструкции, а именно в отсутствии дроссельной заслонки. Мощность регулируется ограничением подачи топлива. Поэтому, давление в двигателе не изменяется и обеспечивает хорошие тяговые свойства как на низах, так и на высоких оборотах, но нагрузка на детали мотора в дизеле значительно выше.

Подробнее об устройстве бензинового двигателя вы узнаете из этого видео:

https://youtube.com/watch?v=ilZyCD-QlJg

Особенности конструкции бензинового двигателя предоставляют большие возможности для его совершенствования. Его очень легко перевести на альтернативное топливо(пропан-бутан или метан). При этом мотор становится битопливным, т.е. он легко переключается на другое топливо и обратно. А вот дизельный двигатель не получится использовать на двух топливах одновременно, потому что сразу изменяется принцип зажигания.

Резюме

Преимущества бензинового двигателя:

• Проще конструкция
• Легче по весу
• Двигатель дешевле
• Возможность эксплуатации на высоких оборотах
• Проще в сервисном обслуживании
• Меньше шума
• Легче заводится при низких температурах
• Менее требователен к качеству топлива
• Более широкие возможности для переоборудования на газ

Недостатки:

• Выше пожаро- и взрывоопасность
• Более требователен к качеству масел
• Хуже тяга на низах
• Выше расход топлива с ростом нагрузки

Учитывая все особенности бензинового и дизельного двигателей можно сделать вывод, что у обоих имеются как плюсы,так и минусы. Если коротко — для легковых машин больше подойдет бензин, для внедорожников и коммерческого транспорта часто выбирают дизель. Какой двигатель вам подойдет больше — это зависит от ваших потребностей и условий эксплуатации.

Сферы применения

Использование ЦН на производстве.

Область применения центробежных насосов чрезвычайно велика. Они используются в теплоэнергетических установках для питания котлов, подачи воды в систему регенеративного теплообмена, подпитки сетевых теплофикационных установок. На АЭС применяются центробежные агрегаты герметичного исполнения. На тепловых станциях они используются в системах гидрозолоудаления.

Широкое применение ЦН нашли на промышленных предприятиях, сельском хозяйстве и в системах водоснабжения городов. Они используются для подачи реагентов и растворов в технологических схемах производств. Применяются в строительстве и угольной промышленности при гидромеханизации разработки грунтов и гидравлическом способе добычи угля.

В сельском хозяйстве для подачи воды на животноводческие фермы применяются глубинные ЦН. В системах полива полей устанавливают насосные агрегаты большой производительности.

Преимущества и недостатки электрических и гидравлических приводов

Наиболее известные зарубежные производители систем верхнего привода (Varco, Tesco, Canrig, National Oilwell, Bentec и др.) предлагают СВП как в гидравлическом, так и в электрическом (постоянного и переменного тока) исполнении. При этом электрические версии ВСП могут питаться как от источника электроэнергии буровой площадки, так и от автономного дизель-генератора.

Основные преимущества СВП с электрическим приводом:

малая удельная масса подвесной части и, следовательно, минимальный износ талевого каната;

высокая удельная мощность привода NУД (отношение выходной мощности к массе подвесной части) составляет 66 кВт/т;

компактность подвесной части;

бесступенчатое (частотное) регулирование скорости вращения вала вертлюга от 0 до 180 об/мин;

реверсивность;

автоматичность изменения момента от минимального до номинального значений при постоянной заданной скорости вращения выходного вала;

свобода компоновки подвесной части.

Основными недостатками СВП с электрическим приводом являются:

– несоответствие максимума мощности СВП скоростным режимам работы отечественного бурового инструмента (пик мощности смещен относительно рабочих скоростей порядка 60-100 об/мин в сторону 200…250 об/мин),

cущественное недоиспользование мощности привода (50-72%) в диапазоне частот 60-100 об/мин; низкий коэффициент использования мощности;

отсутствие саморегулирования скорости вращения выходного вала в зависимости от нагрузки на рабочем инструменте, и, как следствие, снижение производительности привода;

отсутствие самоторможения привода и возможность генерации тока при возникновении эффекта «пружины» в случае прихвата бурильной колонны и ее обратном вращении, разрушающего электронную систему управления СВП;

большие тепловые потери в электродвигателе, в особенности при максимальных моментах, требующие наличия собственной системы охлаждения, что усложняет и удорожает конструкцию СВП;

несоответствие электрических параметров СВП параметрам отечественной электрической сети, что приводит к необходимости использования автономной системы электропривода (дополнительный модуль дизель-генератора, дополнительный модуль частотного управления электродвигателем);

дополнительные затраты на дизельное топливо и транспортные расходы при использовании дизель-генераторов. При годовой нагрузке СВП порядка 4000 моточасов расход топлива только одной дизель-генераторной установки с указанным выше коэффициентом использования мощности составит более 120 т;

необходимость применения многоступенчатых механических редукторов в приводе электродвигателей для снижения частоты вращения выходного вала, что приводит к снижению надежности, усложнению и повышению стоимости конструкции СВП.

Основные преимущества и недостатки СВП с гидрообъемным приводом аналогичны преимуществам и недостаткам ВСП с электроприводом.

Дополнительными преимущества СВП с гидроприводом являются:

расширение скоростного (силового) диапазона при меньшей входной мощности за счет применения гидромоторов с переменным рабочим объемом (привод оснащен системой клапанов, позволяющих изменять рабочий объем гидромотора в два раза). Это позволяет получить несколько ступеней на внешней характеристике и, в отличие от СВП с электроприводом, в диапазоне оборотов выходного вала от 50 до 200 об/мин работать на режиме, близком к режиму постоянной мощности.

в гидравлическом приводе имеется возможность путем дросселирования жидкости гасить эффект «пружины» в случае прихвата колонны и ее обратном вращении;

достоинством гидроприводных СВП является возможность сделать выбор в пользу применения безредукторного привода на основе использования высокомоментных гидромоторов, что легло в основу создания семейства СВП отечественного производства.

Рисунок 2 – СВП с электрическим приводом