Для того чтобы перемещать жидкость по трубопроводам установки из приемного резервуара в напорный, необходимо затрачивать энергию на подъем жидкости на высоту геометрического напора h_г, на преодоление разности давлений  в резервуарах и на преодоление суммарных гидравлических потерь  всасывающего и напорного трубопроводов. Т.о. потребный напор установки определяется по формуле:

,

где Н_ст – статический напор установки;

k_тр – сопротивление трубопровода насосной установки.

Рис. 5.15.  Характеристика насосной установки

Основными исходными данными для подбора насосов служат требуемая суммарная подача и напор, по которым находится оптимальный вариант насосного оборудования (типоразмеры, количество).

На рис. 5.15 справа изображена характеристика насосной установки с насосом, слева – схема установки. Уровень в приемном резервуаре совмещен с осью Q. Характеристика насосной установки представляет собой суммарную характеристику трубопроводов , смещенную вдоль оси напоров на величину статического напора Н_ст.

Имея характеристику установки и напорные характеристики насосов, можно приступать к подбору насоса для установки.

Насос данной установки работает на таком режиме, при котором энергия, потребляемая при движении жидкости по трубопроводам установки (Н_потр) равен энергии, сообщаемой жидкости насосом (Н_насоса). Определение рабочего режима насосной установки производится совмещением на одном графике (рис. 5.15) в одинаковых масштабах характеристики насоса с характеристикой насосной установки. Равенство напоров получается для режима, определяемого точкой А пересечения характеристик, которая называется рабочей точкой с координатами: потребный напор – Н_А и фактическая подача Q_A.

Точка А должна находится в зоне оптимального КПД, в которой КПД не должен отличаться от максимального больше чем на 2–3%.

При отсутствии насоса с необходимыми характеристиками устанавливают два и более меньших по параметрам насосов.

Для каждого вида насосов предусматривается выпуск определённого ряда типоразмеров, соответствующих требуемому диапазону параметров, который и представляет собой номенклатуру насосов. Номенклатуры насосов в форме полей Q – Н, на которых показаны области всех предусмотренных типоразмеров насосов данного вида, приводятся в соответствующих каталогах и справочниках, где обычно даются их характеристики и необходимые размеры насосов.

Работа лопастных насосов при последовательном включении в гидросистему. При последовательном соединении подача насосов одинакова, а общий напор равен сумме напоров обоих насосов. Суммарная характеристика насосов I+II (рис. 5.16) пучается сложением ординат кривых напоров I и II обоих насосов при одинаковой подаче. Пересечение суммарной характеристики насосов с характеристикой насосной установки даст рабочую точку А, которая определяет подачу Q и суммарный напор H_I + H_II обоих насосов.

Последовательное включение нескольких насосов менее экономично, чем использование одного высоконапорного насоса.

Работа лопастных насосов при параллельном включении в гидросистему. Параллельное соединение насосов обычно применяют для увеличения подачи. Насосы, работающие параллельно на один длинный трубопровод, обычно имеют одинаковые приёмные уровни.

Рис. 5.16. Определение режима работы последовательно (а) и параллельно (б)             соединённых насосов

Для получения суммарной характеристики двух насосов, следует сложить абсциссы точек кривых напора H = f (Q) обоих насосов, взятых при одной и той же ординате. Пересечение суммарной характеристики I+II (рис. 29, б) с характеристикой насосной установки даёт рабочую точку А, которая определяет суммарную подачу Q_I + Q_II и напор насосов H_I = H_II.

Параллельное включение насосов оправдывает себя лишь в том случае, когда характеристика насосной установки является пологой кривой, и чем она положе, тем значительнее приращение подачи.

Гидродинамические передачи. Основные понятия и классификация

Гидродинамическая передача – это устройство для передачи механической энергии от вала двигателя на вал приводимой им машины, в которой имеет место двойное преобразование энергии посредством жидкости, при отсутствии жёсткого соединения входного и выходного валов.

Гидродинамические передачи делятся на:

- гидродинамическая муфта – это передача, обеспечивающая гибкое соединение и передачу мощности с ведущего на ведомый вал при взаимодействии рабочей жидкости с лопатками без изменения крутящего момента.

- гидродинамический трансформатор – это энергетическая машина, обеспечивающая гибкое соединение валов и передачу мощности с входного вала на выходной с преобразованием крутящего момента и изменением скорости вращения ведомого вала по сравнению со скоростью вращения ведущего.

Гидродинамические передачи могут ограничивать момент сопротивления, нагружающего двигатель, и сглаживать пульсации этого момента при пульсирующем изменении сопротивления потребителя. Этим они защищают двигатель и механическую часть трансмиссии от перегрузок и ударных нагрузок, увеличивая их долговечность. Гидродинамические передачи устраняют также перегрузку двигателей во время пуска, при разгоне приводимых объектов с большой инерцией; автоматически изменяют крутящий момент в зависимости от нагрузки со стороны потребителя.

Гидродинамические трансформаторы обеспечивают бесступенчатое изменение передаваемого момента в зависимости от изменения частоты вращения выходного вала. Все указанные функции гидродинамические передачи выполняют автоматически. Гидродинамические передачи широко распространены в приводах транспортных, строительных, дорожных, горных и других машин, имеющих переменные нагрузки на рабочих органах и работающих в особо тяжёлых условиях.

К недостаткам гидродинамических передач относятся:

1) КПД гидротрансформаторов (90 – 93 %) на расчётном режиме ниже КПД механической передачи (93 – 97%). КПД гидродинамических передач изменяется в зависимости от режима работы.

2) Высокая стоимость и сложность изготовления.

3) Необходимость питания и охлаждения передач.

Рабочие жидкости для гидродинамических передач

Для обеспечения нормальной работы в течение длительного времени гидродинамические передачи должны иметь следующие свойства:

• малую вязкость при достаточной смазывающей способности;

• большую плотность;

• высокую температуру вспышки и низкую температуру застывания;

• большие теплоемкость и коэффициент теплопроводности;

• пониженную кислотность;

• должны быть чистыми и не содержать смолистых и асфальтовых веществ;

• должны быть устойчивыми к пенообразованию и к перемешиванию с водой;

• должны быть безвредными и безопасными в работе.

Наиболее отвечают этим требованиям минеральные, синтетические масла и их смеси со специальными присадками различного назначения. Для большинства гидромуфт, работающих в нормальных условиях, применяется турбинное масло Т - 22(л) с добавлением антивспенивающих присадок. Для гидротрансформаторов применяют смесь масел, трансформаторное масло или ВНИИНП- 403 и др.

Гидродинамические муфты

Гидродинамической муфтой называется передача, обеспечивающая гибкое соединение и передачу мощности с ведущего на ведомый вал при взаимодействии рабочей жидкости с лопатками без изменения крутящего момента.

Схематично гидромуфты изображаются как на рис. 5.17, а.

В общем случае гидромуфты состоит из насосного колеса 1 (рис. 5.17, б), связанного с ведущим валом 5, который получает вращение от двигателя, и турбинного колеса 2, связанного с ведомым валом 4, передающим вращение исполнительным механизмам. С насосом или турбиной связан замыкающий кожух 3, который при помощи уплотнения А герметизирует рабочую полость передачи.

Рис. 5.17.  Гидромуфта: а) схема; б) конструктивная схема; в) рабочие органы

Чаще всего проточная часть образована внутренним и наружным торами, между которыми расположены лопатки. В рабочей полости движется поток рабочей жидкости, обтекая лопасти колёс. Насосное колесо получает энергию от двигателя и посредством своих лопастей сообщает её потоку жидкости. Поток обтекает лопасти турбины, приводит во вращение её лопасти, сообщая им энергию, используемую на выходном валу для передачи потребителю.

В гидромуфте не имеется механического сцепления, следовательно, движение с 5 на 4 передаётся мягко, момент возникает только на выходе.

Чаще всего проточная часть гидромуфты образована двумя ограничивающими поверхностями: внутренним и наружным торами. Между ними расположены лопатки. В рабочей полости движется поток рабочей жидкости, обтекая лопасти колёс. Насосное колесо получает энергию от двигателя и посредством своих лопастей сообщает её потоку жидкости. Поток обтекает лопасти турбины, приводит во вращение её лопасти, сообщая им энергию, используемую на выходном валу для передачи потребителю.