Шестеренный насос – роторный насос с рабочими звеньями в виде шестерен (зубчатых колес), обеспечивающих геометрическое замыкание рабочих камер и предающих вращательный момент.

Шестеренные насосы применяются в гидроприводах как самостоятельные источники питания невысокого давления или как вспомогательные насосы для подпитки гидросистем.

Шестеренный насос состоит из корпуса, ведущей шестерни и ведомой шестерни, вала, оси, двух боковых крышек. Шестерни находятся в зацеплении и имеют одинаковые модули и число зубьев.

Корпус является статором, ведущая шестерня ротором, а ведомая – вытеснителем. Рабочие камеры образуются рабочими поверхностями корпуса, двух боковых крышек и зубьев шестерен. Корпус имеет полость всасывания и нагнетания.

Шестеренные насосы

Принцип работы шестеренного насоса следующий. В насосе полость всасывания находится с той стороны, где зубья шестерен выходят из зацепления. При выходе из зацепления зубьев шестерен объем полости увеличивается, и в полости создается разрежение. Происходит процесс всасывания рабочей жидкости. После этого каждая из шестерен перемещает в противоположных кольцевых направлениях рабочую жидкость, находящуюся во впадинах зубьев, из полости всасывания в полость нагнетания. Происходит процесс нагнетания, при котором встречные объемы жидкости сначала соединяются в полости нагнетания, а затем жидкость вытесняется из полости нагнетания на выход насоса зубьями шестерен, входящих в зацепление.

Шестеренные насосы

Рабочий объем шестеренного насоса находится по формуле:

где m – модуль зубьев; z – число зубьев шестерни; b – ширина венца шестерни.

Шестеренные насосы являются нерегулируемыми, так как параметры, определяющие рабочий объем насоса, постоянные.

Шестеренные насосы используются также в качестве гидромоторов.

Преимущества шестеренных насосов – простота устройства, надежность в эксплуатации, компактность и малая стоимость.

Недостатки шестеренных насосов – пульсация потока жидкости, чувствительность к перегреву, малый объемный КПД при высоких температурах, значительный шум.

Аксиально-поршневые насосы

Аксиально-поршневой насос – это роторный насос, у которого рабочие камеры образованы рабочими поверхностями цилиндров и поршней, а оси поршней параллельны (аксиальны) оси блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45º.

Аксиально-поршневые насосы находят широкое применение в гидравлических трансмиссиях самоходных сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин.

Аксиально-поршневые насосы в зависимости от расположения ротора разделяют на насосы с наклонным диском (оси ведущего звена и вращения ротора совпадают) и насосы с наклонным блоком (оси ведущего звена и вращения ротора расположены под углом).

Аксиально-поршневые насосы

Насосы с наклонным диском имеют наиболее простые схемы. Поршни связаны с наклонным диском точечным касанием или шатуном. Блок цилиндров с поршнями приводится во вращение от вала.

Для подвода и отвода рабочей жидкости к рабочим камерам в торцевом распределительном диске выполнены два дугообразных окна - всасывающее и нагнетательное. Для обеспечения движения поршней во время всасывания применяют принудительное ведение поршней через шатун, а для поршней с точечным касанием используют цилиндрические пружины.

Принцип работы насоса следующий. При вращении вала насоса крутящий момент передается блоку цилиндров. При этом из-за наличия угла наклона диска поршни совершают сложное движение – они вращаются вместе с блоком цилиндров и одновременно совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах блока, при котором происходят рабочие процессы всасывания и нагнетания.

Аксиально-поршневые насосы

При вращении вала по часовой стрелке рабочие камеры, находящиеся справа от вертикальной оси распределительного диска, соединяются с всасывающим окном.

Поступательное движение поршней в этих камерах происходит в направлении от распределительного диска. При этом объемы камер увеличиваются, и жидкость под действием перепада давлений заполняет их. Так происходит процесс всасывания.

Рабочие камеры, находящиеся справа от вертикальной оси распределительного диска, соединяются с нагнетательным окном. При этом поршни перемещаются по направлению к распределительному диску и вытесняют жидкость из рабочих камер.

Аксиально-поршневые насосы

Рабочий объем аксиально- поршневого насоса с наклонным диском определяют по формуле:

q0 = Sпhz = πd²/4 · zDtgβ ,

где Sп – площадь поршня; h – максимальный ход поршня (h = Dtgβ); z – число поршней; dп – диаметр поршня; D – диаметр окружности расположения осей цилиндров в блоке; β – угол наклона диска.

Рабочий объем насоса зависит от угла наклона диска.

Можно изменять рабочий объем, изменяя угол наклона диска. Чем больше угол наклона β, тем больше рабочий объем насоса. Предельно допустимый угол наклона диска не превышает обычно 25º.

Аксиально-поршневые насосы

Регулирование подачи аксиально-поршневого насоса достигается изменением угла наклона диска.

Аксиально-поршневые насосы обратимы: при подаче в них масла под давлением от другого насоса они становятся гидродвигателями вращательного движения.

Преимущества аксиально-поршневых насосов – стабильность параметров при длительной эксплуатации с переменными внешними условиями; высокие объемный и механический КПД; достаточная долговечность.

Недостатки аксиально-поршневых насосов – высокая стоимость; высокая чувствительность к вибрациям; повышенные требования к тонкости фильтрации рабочей жидкости.

Гидравлические цилиндры

Гидроцилиндры – объемный гидравлический двигатель с ограниченным возвратно- поступательным движением выходного звена.

В зависимости от конструкции рабочей камеры гидроцилиндры разделяют на поршневые, плунжерные, телескопические, мембранные и сильфонные.

Наибольшее применение в объемных гидроприводах получили поршневые цилиндры благодаря простой конструкции и высокой надежности. Рабочая камера поршневого гидроцилиндра образована рабочими поверхностями корпуса и поршня со штоком. В корпусе находится поршень, жестко соединенный со штоком.

Гидроцилиндры

Цилиндр имеет две полости - поршневую и штоковую. Поршневая полость – часть рабочей камеры, ограниченная рабочими поверхностями корпуса и поршня. Штоковая полость – часть рабочей камеры, ограниченная рабочими поверхностями корпуса, поршня и штока.

Принцип работы поршневого гидроцилиндра следующий. При соединении поршневой полости с напорной линией поршень со штоком под действием силы давления рабочей жидкости перемещается вправо. При этом одновременно происходит вытеснение рабочей жидкости из штоковой полости. При подводе рабочей жидкости в штоковую полость поршень со штоком под действием силы давления перемещается в противоположном направлении.

Водопровод. Поршневой жидкостный насос.

Урок физики в 7 классе

Цели урока

• Повторить тему атмосферное давление, опыт Торричелли, измерение атмосферного давления
• Познакомиться с устройством и назначением поршневого жидкостного насоса и гидравлического пресса.
• Научиться решать задачи по теме.
• Содействовать овладению методами научного исследовании: анализа и синтеза.

Повторение…

• Почему Земля не теряет свою воздушную оболочку?
• Почему молекулы газов, составляющих атмосферу, не упадут все на ее поверхность?
• Выразите в Па давление 1 мм рт. ст. Каково устройство ртутного барометра? Где они применяются?
• Расскажите об устройстве жидкостного и металлического манометров. Для чего они применяются?

Решите задачу

• При глубоком вдохе в легкие взрослого человека входит около 4 дм 3 воздуха. Определите массу и вес этого воздуха.

• Ответ: m=5, 16 г; Р=0,0516Н=51,6 мН.

Решите задачу

• Высокое или низкое сегодня атмосферное давление, если уровень ртути в барометре Торричелли стоит на высоте

Решите задачу

• Верно ли, что на одну поверхность тетрадного листа, размеры которого 16Х20 см атмосферный воздух давит с силой более 3 кН?

• Ответ: да, с силой около 3,3 кН.

Решите задачу

• Достаточно ли 1,5 кг ртути для устройства барометра Торричелли из трубки с внутренним диаметром 8 мм?

• Ответ: да, достаточно.

Решите задачу

• Колбу частично откачали и давление в ней стало 100 мм рт. ст. Колбу закрыли пробкой диаметром 3 см и перевернули горлышком вниз. Гирю какой массы нужно подвесить к пробке, чтобы вытащить ее? (Трением пробки о горлышко колбы для простоты можно пренебречь)
• Ответ: более 6,2 кг

Это как водопровод

В дом к нам воду подает?

Почему вода из крана

Не всегда у нас течет?

А на пятом этаже

Нет воды давно уже.

Водоснабжение

• Водоснабжение – совокупность мероприятий по обеспечению водой различных потребителей: населения, промышленных предприятий и др. Комплекс инженерных сооружений и устройств, осуществляющих водоснабжение (в том числе и получение воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителям), называется водопроводом.

• Почему водопроводные краны в домах не делают выше уровня воды в баке водонапорной башни?
• Одинаковое ли давление существует в водопроводных кранах на разных этажах? От чего оно зависит?

Поршневой жидкостный насос

• В бак водопроводной башни вода подается насосами. Это как правило центробежные насосы с электрическим приводом. Мы рассмотри принцип действия другого насоса – так называемого поршневого жидкостного насоса

Схема устройства поршневого жидкостного насоса

Основные части:

 поршень, снабженный клапаном 1;

 цилиндр с клапаном 2;

 труба 3 (по ней нака-чивается вода, например, в бак водонапорной башни) ;

 труба 4 (через нее вода поступает в насос и заполняет цилиндр).

Ответьте на вопросы

• Можно ли считать шприц насосом?

Ответ: нельзя. Насос имеет систему клапанов, которых у шприца нет. Движение жидкости в насосе все время идет в одном направлении, в шприце оно идет в одном, затем в противоположном. Действие шприца схоже с действием пипетки.

Ответьте на вопросы

• Где расположены и как устроены клапаны, которые позволяют накачивать воздух насосом в велосипедную камеру?

• Ответ: одним клапаном является сама кожаная манжетка-поршень, другим – ниппель в камере.

В чем отличие?

• Для действия всасывающего водяного (или воздушного) насоса требуется меньшее усилие, чем для нагнетательного. Почему?
• Ответ: при работе всасывающего насоса, находящегося у верха колодца, подъем воды совершается действием силы атмосферного давления; у нагнетательного насоса, подъем воды производится силой мышц человека

Техника немыслима без них,

Хоть требуют они большой сноровки.

Повсеместно применяют их –

В прессовании, штамповке, ковке…

(А. Каменовский)

Определение

• – это машина для обработки материалов давлением, приводимая в действие сдавливаемой жидкостью

Немного лирики…

У древних были камень да дубина

А у нас на жидкости машина.

Два цилиндра с поршнем у нее,

Каждый поршень делает свое.

Малым мы на жидкость надавили,

На большом такое же давленье сообщили,

Ну а так как много больше S,

То большой и в силе перевес.

По данному тексту стихотворения составить вопросы

• Одинаковы ли цилиндры и поршни? Чем они отличаются?
• Что означает: каждый поршень делает свое?
• На каком законе основано действие гидравлического пресса?

• Жидкость в цилиндрах будет находиться в равновесии лишь тогда, когда сила, действующая на больший поршень, во столько же раз превышает силу, действующую на меньший поршень, во сколько раз площадь большего поршня превышает площадь меньшего поршня.

• Отношение характеризует выигрыш в силе, получаемый в данной машине. Согласно полученной формуле выигрыш в силе определяется отношением площадей.

• Поэтому, чем больше отношение площадей поршней, тем больше выигрыш в силе.

Решите задачу

• Площадь малого поршня S 1 =5 см 2 , а площадь большего поршня S 2 =500 см 2 . определите выигрыш в силе.

• Правильно, он будет составлять 100 раз! Удивительно!

Применение гидравлического пресса

• Впервые гидравлические прессы стали применяться на практике в конце XVIII – начале XIX века. Современная техника уже немыслима без них. Они используются в металлообработке для ковки слитков, листовой штамповки, выдавливании труб и профилей, прессования порошковых материалов.
• С помощью гидравлических прессов получают фанеру, картон и искусственные алмазы.

• Изменится ли производимое при помощи гидравлического пресса давление, если воду заменить более тяжелой жидкостью – глицерином?
• Ответ: нет

• Будет ли разница в действии гидравлического пресса на Земле и на Луне?

• Ответ: разницы не будет

• Приподнять грузовой автомобиль, ухватившись за его колес, не смогут даже несколько человек. Почему же одному шоферу удается немного приподнять машину, наполняя ручным насосом баллон колеса воздухом?
• Ответ: насос совместно с баллоном образует пневматическую машину, дающую определенный выигрыш в силе.

• Из ванны, стоящей на полу, не имеющей в дне сливного отверстия, требуется вылить воду, не перевертывая самой ванны. Можно ли слить воду из ванны сифоном?
• Ответ: вода будет выливаться из ванны до тех пор, пока уровень воды в ней будет выше, чем уровень жидкости в в сосуде, куда вода переливается.

Рефлексия

• 1.Что узнали нового? 2. Чему научились? 3. С какими трудностями встретились?

Итог урока

• Решать загадки можно вечно.
• Вселенная ведь бесконечна.
• Спасибо всем нам за урок,
• А главное, чтоб был он впрок!
• Мне очень нравиться с вами работать!

Домашнее задание

• §44, 45 учить
• Индивидуальные задачи каждому на карточках.

Поршневой насос один из видов объемных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней(плунжеров), совершающих возвратно- поступательное движение. В отличие от многих других объемных насосов, поршневые насосы не являются обратимыми, то есть, они не могут работать в качестве гидродвигателей из- за наличия клапанной системы распределения.

В цилиндре под действием усилия тяги (штока) поршень перемещается вверх –вниз. Тяга поршня пропущена через верхнюю крышку через фланец с резиновым уплотнителем. В поршне установлен обратный клапан. Такой же клапан имеется и в во входной трубе, которая подсоединена к нижней крышке насоса. Когда поршень опускается вниз, вода через клапан в поршне перетекает в над поршневое пространство (нижний клапан закрыт давлением воды). Когда поршень начинается двигаться вверх, вода из надпоршневого пространства начинает вытесняться и выливается в выходную (выпускную) трубу. Одновременно с этим, в под поршневом пространстве образуется разряжение, нижний клапан открывается и вода начинает подсасываться вверх, вслед за поршнем. Далее цикл повторяется.

Такие насосы (ручные колонки), можно использовать тогда, когда грунтовые воды (колодец или скважина) имеют высокий уровень вод. Т.е. вода находится достаточно близко к поверхности земли. Максимальный предел глубины залегания воды для таких насосов – 8 метров. Поднимать воду с большей глубины таким насосом вам не позволит атмосферное давление. В настоящее время поршневые насосы используются в системах водоснабжения, в пищевой и химической промышленности, в быту. Диафрагменные насосы используются, например, в системах подачи топлива в двигателях внутреннего сгорания.

«Гидравлические механизмы» - Поршневой жидкостный насос. Гидравлические прессы. Водопровод. Схема гидравлического пресса. Устройство, позволяющее получить большой выигрыш в силе. Гидравлический пресс. Решение задач. Гидравлические тормоза. Какую силу нужно приложить к меньшему поршню. Гидравлические подъемники и домкраты. Цель урока.

«Задачи по физике на давление» - Другие единицы давления. Опыт. Ответы к тестам. Приборы для измерения. Тесты. Опыт: МОЖНО ЛИ СТОЯТЬ НА ЛАМПОЧКАХ? Такая конструкция выдерживает даже взрослого человека. Способы уменьшения и увеличения. Давление твёрдых тел. Аналогичный опыт можно провести и с одной лампочкой, поставленной посредине!

«Газовое давление» - От чего зависит давление газа. Почему газ давит. Газы и жидкости. Вареное яйцо. Давление газа на стенки сосуда. Круглые отверстия. Шарик увеличивает свой объем. Давление. Металлический кубик. Давление газов. Формула расчета давления. Поршень.

«Давление вещества» - Выполните задание. Давление газа увеличится. Давление газа. Причина давления газа. Что такое давление. Конспект. Решите качественные задачи. Карточки с формулами. Тайна сокровищ. Экспериментальное задание. Что вы узнали нового. Давление воздуха. Выполните тренировочный тест.

«Объёмные гидромашины» - Изменение энергии жидкости. Объемные гидромашины. Число поршней. Детали обгонного механизма. Частота вращения вала. Основные показатели и характеристики ОГМ. Торцовые распределители. Пластинчатые ОГМ. Рабочие камеры ОГМ. Краткие сведения об объемных гидромашинах. Применение ОГМ. Рабочие камеры. Соотношение мощностей.

«Решение задач «Давление»» - Воздушный фронт. Почему давление воздуха различно на вершине горы и у её основания. Острие шипа имеет очень малую площадь сечения. Непрерывное тепловое движение молекул и сила тяжести. Поднимаемся мы в гору, стало трудно нам дышать. Трубы для подачи воды на большую высоту делают из прочного материала.

Всего в теме 30 презентаций

Поршневые насосыК поршневым насоса относят возвратнопоступательные насосы, у которых рабочие органы
выполнены в виде поршней. Весьма
распространенной разновидностью поршневых
насосов являются насосы плунжерного типа,
применяемые в двигателях внутреннего сгорания.
Поршневые насосы классифицируют:
- По числу поршней: 1-, 2-, 3-х и много поршневые;
- По организации процессов всасывания и
нагнетания – одно- или двухстороннего действия;
- По кинематике приводного механизма: приводные
насосы с кривошипно-шатунным механизмом,
прямодействующие, с ручным приводом.

При движении поршня вправо в рабочей камере насоса создаётся
разрежение, нижний клапан открыт, а верхний клапан закрыт, -
происходит всасывание жидкости. При движении в обратном
направлении в рабочей камере создаётся избыточное давление, и уже
открыт верхний клапан, а нижний закрыт, - происходит нагнетание
жидкости.

Насос двухстороннего действия

Мгновенная подача насоса является
величиной переменной и изменяется
по синусоидальному закону. На
рисунке приведены для примеры
графики подачи поршневых насосов:
а) одностороннего действия;
б) двухстороннего действия;
в) трехпоршневого одностороннего
действия со смещением фаз
рабочих циклов на 120°.

Достоинства:
o большая высота всасывания (6...7,5
м);
o достаточно высокий коэффициент
полезного действия при перекачке
высоковязких жидкостей;
o высокое давление.
Недостатки:
o конструктивно сложны, дóроги,
малопроизводительны;
o подача неравномерна.

Роторные насосы

Роторным называется объемный
насос с вращательным и возвратнопоступательным движением рабочих
органов независимо от характера
движения ведущего звена насоса. К
ним относятся зубчатые
(шестеренные), винтовые,
шиберные, роторно-поршневые и
другие насосы.

Характерные свойства:
Обратимость – возможность переводить
насос в режим гидромотора;
Значительная быстроходность (до 50007000 об/мин);
Высокая равномерность подачи,
обусловленная большим количеством
рабочих камер;
Сравнительно малая подача и высокое
давление;
Самовсасывание – способность
создавать вакуум.

Шестеренные насосы

Шестеренным называют зубчатый насос
с рабочими органами в виде шестерен,
обеспечивающих геометрическое
замыкание рабочей камеры и
передающих крутящий момент.

Ведущая шестерня находится в постоянном
зацеплении с ведомой и приводит её во
вращательное движение. При вращении шестерён
насоса в противоположные стороны в полости
всасывания зубья, выходя из зацепления,
образуют разрежение (вакуум). За счёт этого из
гидробака в полость всасывания поступает
рабочая жидкость, которая, заполняя впадины
между зубьями обеих шестерён, перемещается
зубьями вдоль цилиндрических стенок колодцев в
корпусе и переносится из полости всасывания в
полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в
зацепление, выталкивают жидкость из впадин в
нагнетательный трубопровод.

При этом между зубьями образуется
плотный контакт, вследствие чего обратный
перенос жидкости из полости нагнетания в
полость всасывания ничтожен. Смазка
движущихся элементов насоса
производится перекачиваемой жидкостью
(масло, расплав полимера и др.), для
поступления смазывающей жидкости к
зонам трения конструкцией насоса
предусматриваются специальные каналы
в корпусных деталях насоса.

Винтовые насосы

Винтовой или шнековый насос - насос, в
котором создание напора нагнетаемой
жидкости осуществляется за счёт
вытеснения жидкости одним или
несколькими винтовыми металлическими
роторами, вращающимся внутри
статора соответствующей формы.
Винтовые насосы являются разновидностью
роторно-зубчатых насосов и легко
получаются из шестеренных путём
уменьшения числа зубьев шестерён и
увеличения угла наклона зубьев.

Перекачивание жидкости происходит за
счёт перемещения её вдоль оси винта в
камере, образованной винтовыми
канавками и поверхностью корпуса.
Винты, входя винтовыми выступами в
канавки смежного винта, создают
замкнутое пространство, не позволяя
жидкости перемещаться назад