POLITECHNIKA WARSZAWSKA

Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

Laboratorium Napędów Hydraulicznych i Pneumatycznych

Sprawozdanie z ćwiczenia HP5:

Charakterystyka pompy wyporowej.

Osoby wykonujące ćwiczenie:

1. Wielgolaska Magdalena

2. Wojtasiak Przemysław

3. Witkowski Przemysław

4. Zwierzchowski Łukasz

5. Świerblewski Aleksander

6. Walczak Radosław

7. Trzepizur Konrad

8. Węgrzyniak Łukasz

9. Zawodnik Michał

10. Szczęsny Patryk

11. Tudruj Michał

Data wykonania ćwiczenia:

14.11.2013

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było poznanie zasady działania pompy wyporowej o jednostkowym wydatku oraz sporządzenie jej charakterystyk.

Opis ćwiczenia

Ćwiczenia polegało na wykonaniu dwóch serii pomiarów.

Pierwsza seria została wykonana przy stałej prędkości obrotowej wału pompy n= 600 obr/min, zmierzyliśmy czas, temperaturę i wartość momentu rzeczywistego przy zmiennym ciśnieniu tłoczenia w zakresie od 1MPa-7MPa i stałej objętości płynu 5 dm³.

Podczas drugiej serii zmierzyliśmy czas, temperaturę i moment rzeczywisty, przy zmiennej prędkości obrotowej wału pompy w zakresie od 300obr/min do 1000obr/min i przy stałej objętości płynu 5dm, przy stałym ciśnieniu Δp=6MPa .

Zależności użyte do obliczeń

W celu obliczenia potrzebnych wartości, zostały wykorzystane następujące zależności:

• wydajność rzeczywista pompy:

$\mathbf{\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ Q}}_{\mathbf{p}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{t}}\mathbf{\ }$, (1)

gdzie: V – objętość przetłaczanej dawki cieczy roboczej, t – czas;

• wydajność teoretyczna pompy:

Q_t=q_p•n , (2)

gdzie: q_p – wydajność jednostkowa

- moment teoretyczny: n- prędkość obrotowa

$\mathbf{M}_{\mathbf{t}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{Q}_{\mathbf{p}}\mathbf{\bullet p}}{\mathbf{\omega}}$ , (3)

gdzie: ω – prędkość kątowa wału pompy; , p – ciśnienie w przewodzie tłocznym, p₀ – ciśnienie w przewodzie ssawnym;

• moc rzeczywista pompy:

N_p=M_p•ω , (4)

M_p­ – moment rzeczywisty pompy;

• moc efektywna:

N_ep=Q_p•p=q_p•(p−p₀) ; (5)

• sprawność ogólna:

$\mathbf{\eta =}\frac{\mathbf{N}_{\mathbf{\text{ep}}}}{\mathbf{N}_{\mathbf{p}}}$ ; (6)

• sprawność objętościowa:

$\mathbf{\eta}_{\mathbf{v}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{Q}_{\mathbf{p}}}{\mathbf{Q}_{\mathbf{t}}}$ . (7)

Wyniki pomiarów

Pomiary przy stałym ciśnieniu

Godzina	Data	Mp [Nm]	n [obr/min]	t [st, C]	T [s]	p [MPa]	V [dm3]
15:00:20	14.11.2013	39	989,2	31,8	15,1	6,02	5
15:01:58	14.11.2013	35,8	803,7	33	17,2	6,00	5
15:03:07	14.11.2013	34,6	700,2	34,1	19,9	6,00	5
15:04:35	14.11.2013	33	600,4	34,9	22,7	6,01	5
15:06:13	14.11.2013	29,6	302,7	36,4	50,9	6,00	5

Pomiary przy stałej prędkości

Godzina	Data	Mp [Nm]	n [obr/min]	t [st, C]	T [s]	p [MPa]	V [dm3]
15:07:55	14.11.2013	37,3	602,1	37,5	27,7	7,02	5
15:09:00	14.11.2013	32,5	599,4	38,4	23,3	6,02	5
15:10:06	14.11.2013	28,2	601,1	39,6	21,6	4,97	5
15:11:04	14.11.2013	14,1	601,8	40,7	20,8	1,98	5
15:12:16	14.11.2013	10,1	602	41,8	20,5	0,98	5

Obliczenia

Charakterystyka przy stałym ciśnieniu

Pomiary odbyły się przy zadanym stałym ciśnieniu p=6 MPa.

Wydatek jednostkowy q_v=6,25 cm³/obrt

Przełożenie i=4

Ciśnienie ssania p₀= 1 atm

Tabela 1. Wyniki obliczeń przy stałym ciśnieniu

Mp [Nm]	n [obr/min]	t [st.C]	T [s]	p [MPa]	V [dm3]	Δp [MPa]	Qp [m3/s]	Qt [m3/s]	Mt [Nm]	Np [kW]	Nep [kW]	ηv	η
39,0	989,2	31,8	15,1	6,02	5	5,92	0,000331	0,000412	5,99	4,04	1,96	0,80	0,49
35,8	803,7	33,0	17,2	6,00	5	5,90	0,000291	0,000335	5,97	3,01	1,72	0,87	0,57
34,6	700,2	34,1	19,9	6,00	5	5,90	0,000251	0,000292	5,97	2,54	1,48	0,86	0,58
33,0	600,4	34,9	22,7	6,01	5	5,91	0,000220	0,000250	5,98	2,07	1,30	0,88	0,63
29,6	302,7	36,4	50,9	6,00	5	5,90	0,000098	0,000126	5,97	0,94	0,58	0,78	0,62

Wykres 1. Charakterystyka prędkościowa pompy wyporowej

Charakterystyka przy stałej prędkości

Pomiary odbyły się przy stałej prędkości obrotowej n=600 obr/min.

Tabela 2. Wyniki obliczeń przy stałej prędkości obrotowej wału

Mp [Nm]	n [obr/min]	t [st.C]	T [s]	p [MPa]	V [dm3]	Δp [Mpa]	Qp [m3/s]	Qt [m3/s]	Mt [Nm]	Np [kW]	Nep [kW]	ηv	η
37,3	602,1	37,5	27,7	7,02	5	6,92	0,000181	0,000251	6,98	2,35	1,25	0,72	0,53
32,5	599,4	38,4	23,3	6,02	5	5,92	0,000215	0,000250	5,99	2,04	1,27	0,86	0,62
28,2	601,1	39,6	21,6	4,97	5	4,87	0,000231	0,000250	4,94	1,78	1,13	0,92	0,64
14,1	601,8	40,7	20,8	1,98	5	1,88	0,000240	0,000251	1,97	0,89	0,45	0,96	0,51
10,1	602,0	41,8	20,5	0,98	5	0,88	0,000244	0,000251	0,97	0,64	0,21	0,97	0,34

Wykres 2. Charakterystyka ciśnieniowa

Wnioski

Na podstawie charakterystyki ciśnieniowej można zauważyć, że sprawność objętościowa maleje wraz ze wzrostem obciążenia pompy, które zostało wyznaczone w funkcji różnicy ciśnienia tłoczenia oraz ssania, co potwierdza zależność na sprawność objętościową (7). Można również zauważyć, że sprawność objętościowa przy zmiennym ciśnieniu zależy bezpośrednio od wydatku pompy, ponieważ zachowują taką samą tendencję spadkową, co również potwierdza zależność (7).Sprawność ogólna pompy wynosi średnio ok. 55% i maleje przy wzroście prędkości obrotowej, zaś przy zmianie ciśnienia rośnie do 4,9 MPa, a następnie zaczyna spadać, prawdopodobnie przyczyną tego zachowania jest to, że na początku pompa mogła pracować przy zbyt niskim ciśnieniu roboczym w stosunku do ciśnienia nominalnego.

Wydatek teoretyczny rośnie liniowo wraz ze wzrostem prędkości, można również stwierdzić, że nie zależy on od ciśnienia, ponieważ niezależnie od zmiany ciśnienia był stały. Wydatek rzeczywisty pompy maleje wraz ze wzrostem ciśnienia oraz rośnie liniowo wraz ze wzrostem prędkości obrotowej. Wydatek rzeczywisty jest mniejszy od teoretycznego, ponieważ pompa nie jest idealnie szczelna.

Moment teoretyczny rośnie przy wzroście ciśnienia, natomiast przy zmianie prędkości obrotowej pompy jest stały.

Moc na wale pompy oraz moc efektywna pompy rośnie liniowo wraz ze wzrostem jak i ciśnienia i prędkości obrotowej. Jednak można zauważyć, że przy wzroście tych parametrów rośnie różnica między tymi wielkościami, może to wynikać ze strat ciśnienia w przewodach i elementach układy.