1

Ćwiczenie 4

Charakterystyka pompy wyporowej (zębatej)

1.

Wiadomości podstawowe

Podstawowym źródłem energii ciśnienia w układzie hydrostatycznym jest pompa. Jej

rola w układzie hydraulicznym polega na zamianie energii mechanicznej doprowadzonej

przez silnik napędowy (np. spalinowy, elektryczny lub inny) – na energię ciśnienia określonej

ilości czynnika roboczego w jednostce czasu.

Ze względu na rolę jaką ma pompa spełniać w układzie – stawiane są jej następujące

wymagania:

•

wysokie ciśnienie robocze, duża sprawność, zdolność samozasysania czynnika

roboczego, nieznacznie zmieniająca się wydajność w całym zakresie zmian

ciśnienia, duża trwałość.

Wymagania te mogą być spełnione tylko w konstrukcjach o dużej szczelności

wewnętrznej, a więc przez pompy wyporowe. Z pośród licznej grupy pomp wyporowych

najszersze zastosowanie posiada pompa zębata.

Podstawowymi parametrami pompy są: wydajność, ciśnienie tłoczenia i ssania, zakres

obrotów. Badana pompa oznaczona jest symbolem IZ j. t. średniociśnieniowa jednostka o

zazębieniu zewnętrznym bez kompensacji luzów czołowych. Wowoczesne pompy z

kompensacją luzów czołowych są konstruowane na ciśnienia do 30 MPa.

Do zalet pomp zębatych można zaliczyć:

•

niski koszt wykonania, mały ciężar, zwartą budowę, dużą trwałość, małą

wrażliwość na zanieczyszczenia czynnika roboczego, możliwość łączenia ich w

prosty sposób w pompy wielostrumieniowe.

Do ujemnych cech można zaliczyć: dużą hałaśliwość i pulsację ciśnienia.

Wydajność pompy:

Teoretyczna wydajność pomp wyporowych

zależy od wydajności właściwej q i

obrotów n związanych zależnością:

(1)

2

gdzie:

q – wydajność właściwa pompy, nazywana

również wydajnością jednostkową lub objętościową

geometryczną – wyraża teoretyczną objętość czynnika

roboczego podawanego przez pompę w czasie jednego

obrotu wałka;

n – liczba obrotów wałka pompy na minutę.

(2)

gdzie: q [

]; n [

]

Moc pompy:

Moc efektywną pompy określa zależność:

(3)

Gdzie: Q [

;

[MPa];

jeśli

;

- ciśnienie tłoczenia

Sprawność objętościowa (wolumetryczna):

Sprawność objętościową określa zależność:

(4)

Sprawność całkowita:

(5)

Gdzie:

– sprawność całkowita

– sprawność objętościowa

– sprawność hydrauliczno-mechaniczna

(6)

Gdzie: M [Nm]; [ ]

3

(7)

2.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest eksperymentalne określenie charakterystyk statycznych pompy

zębatej IZ-40. Charakterystyki wyznacza się przy zachowaniu stałych wartości ciśnienia ssania

oraz lepkości czynnika roboczego.

3.

Schemat układu pomiarowego i sposób przeprowadzania ćwiczenia

Wyznaczenie charakterystyk statycznych pompy zębatej przeprowadza się na

stanowisku badawczym przedstawionym na rys.2. W układzie tym badana pompa IZ jest

napędzana układem napędowym 15 zapewniającym regulację jej prędkości kątowej przez

układ elektroniczny 17. Pomiar ciśnienia p

z

tłoczenia i ssania p

1

przeprowadza się

odpowiednio za pomocą manometru 13 i manowakuometru 11.

Pompa wstępnego ciśnienia 6 oraz pompa badana 12 są zabezpieczone zaworami

bezpieczeństwa 8. Obciążenie pompy 12 realizuje się za pomocą zaworu dławiącego 9.

Wydajność rzeczywista Q pompy mierzona jest za pomocą przepływomierza turbinkowego 7.

Moment M na wale pompy jest mierzony za pomocą zujnika momentu 20 oraz układu

rejestrującego 21. Liczba obrotów pompy jest mierzona układem pomiarowym zbudowanym

z fotokomórki 18 i licznika cyfrowego 19.

Badania przeprowadza się po uruchomieniu próbym stanowiska. Podczas tego ruchu

należy sprawdzić działanie pompy, zaworu bezpieczeństwa

oraz wskazania wszystkich

przyrządów pomiarowych. Po ustaleniu się właściwych parametrów eksploatacyjnych pompy

można przystąpić do przeprowadzania pomiarów wielkości charakteryzujących pompe 6.

Pomiar rozpoczyna sie od nastawienia określonych prędkości kątowych wałka pompy (n =

900, 1000, 1200 obr/min). Obciążenia pompy realizować dla P

t

= 0/2/4/6/8/10/12/14 MPa.

Po ustabilizowaniu się warunków pracy pompy należy odczytać wskazania na miernikach

wielkości mierzonych. Dla każdego punktu pomiarowego należy przeprowadzić do pięciu

pomiarów wielkości mierzonych. Badania charakterystyk statycznych przeprowadza się dla

stałej wartości tempertatury czynnika roboczego 323 K.

4

Schemat układu pomiarowego

Oznaczenia:

1.

Zbiornik

2.

Filtr

3.

Zawór odcinający

4.

Filtr

5.

Rozdzielcz obrotowy

6.

Pompa pomocnicza

7.

Przepływomierz

turbinkowy

8.

Zawór bezpieczeństwa

9.

Zawór dławiący

10.

Zawór odcinający

11.

Manowakuometr

12.

Pompa zębata

13.

Manometr

14.

Silnik elektryczny

15.

Silnik elektryczny

16.

Tarcza z otworkami

17.

Elektroniczny układ

regulacji obrotów

18.

Fotokomórka

5

19.

Elektroniczny układ

pomiaru obrotów

20.

Fotokomórki, tarcza z

otworkami

21.

Licznik obrotów

4. Opracowanie wyników pomiaru

Uzyskane wyniki pomiarów należy wpisać do tabeli 1. Na podstawie tych wyników

należy obliczyć i wpisać następujące wielkości:

-

wydajność rzeczywistą, ciśnienie ssania, ciśnienie tłoczenia p

2

, moment na wale

pompy M, temperaturę czynnika roboczego T, parametry otoczenia.. Otrzymane
wyniki należy przedstawić graficznie w postaci wykresów.:

-

Q = f(p

t

), v

η

= f(p

t

), M = f(p

t

), N = f(p

t

), c

η

= f(p

t

)

Sprawozdanie należy zakończyć interpretacją wyników w postaci uwag i wniosków.

Tabela 1.

Pomiar

Ciecz

robocza

Temp.
cieczy

Ciśnienie

Wydajność

Prędkość

obrotowa

n

Moment

obrotowy

M

Moc

Sprawność

ssania

Ps

tłocz.

Pt

teor.

Qt

rzecz.

Q

pobr.

Np

oddana

No

ele.

Ne

obj.

całk.

Nr /

Jedn.

K

MPa
(bar)

MPa
(bar)

m3/s

(l/min)

m3/s

(l/min)

obr/min

Nm

kW

kW

kW

5. Wzory dotyczące pomp wyporowych i materiały dodatkowe

6

61

Pompa z

ę

bata

Ż

eliwna

pokrywa
tylna

Ż

eliwna

pokrywa
przednia

Wał
nap

ę

dowy

Ło

ż

yska z

kompensacj

ą

ci

ś

nienia

Korpus
aluminiowy

Pier

ś

cie

ń

uszczelniaj

ą

cy

7