Engineering

Шестерённый насос

Запустите шестерённый насос на нагрузочный клапан и закрывайте клапан: давление, утечка через зазоры и момент мотора растут вместе, пока не поднимется предохранительный клапан и мотор не замедлится по своей характеристике. Раскройте зазор шестерён и смотрите, как падает объёмный КПД при том же приводе; без утечек средний расход — ровно рабочий объём на обороты. Работа вала сводится с полезным расходом, утечкой, сбросом и трением.

Автор — Mykhailo Makarov

Изображение из программы

Что происходит

Шестерённый насос 10 см³/об на моторе с прямой характеристикой (20 Н·м пусковой момент, 300 рад/с холостой ход) питает линию 0,2 л с нагрузочным отверстием и предохранительным клапаном. Шестерни подают V_d·ω/2π; ламинарная утечка через зазоры возвращает G·δ³·p/μ; золотник сброса открывается между 100 и 110 бар с запаздыванием 5 мс; давление линии следует модулю объёмной упругости масла. Насос требует с вала V_d·p/2π плюс кулоновское и вязкое трение, так что закрытие клапана поднимает момент и замедляет мотор по характеристике. RK4 с шагом 10 мкс; работа вала находится снова в работе расхода, утечке, сбросе, трении и масле, сжатом в линии.

Что попробовать

Медленно закрывайте нагрузочный клапан и смотрите, как растут давление, утечка и момент, пока не поднимется предохранительный клапан; раскройте зазор до 60 мкм и прочтите объёмный КПД; обнулите его — расход равен рабочему объёму на обороты.

Модель и её ограничения

Сосредоточенный объём линии, ламинарная утечка с геометрической постоянной, турбулентные отверстия с постоянным коэффициентом, без пульсаций подачи и защемлённого объёма, мотор без тепловых ограничений.

Уравнения модуля

Уравнения
Q_th = V_d·ω/(2π),  Q_leak = G·δ³·p/μ
dp/dt = β/V·(Q_th − Q_leak − Q_out − Q_relief)
T = V_d·p/(2π) + T_f + c·ω,  T_m = T_s·(1 − ω/ω_0)
η_v = 1 − Q_leak/Q_th,  η_m = V_d·p/(2π·T)

Другие эксперименты

К каталогу

Engineering

Аксиально-поршневой насос

Наклоните шайбу девятипоршневого насоса и смотрите, как линия A наполняется до давления, которого требует нагрузочное отверстие: рабочий объём следует за тангенсом угла наклона, обратный наклон гонит поток в другую сторону, нулевой наклон оставляет мотор на холостых оборотах. Сосчитайте пульсацию подачи девяти поршней и сравните её с замкнутой формулой, перекройте нагрузку — и весь поток уйдёт через предохранительный клапан, понизьте давление подпитки — и обратная линия оголодает. Работа вала и подпитки сводится с энергией давления в линиях и потерями в отверстии, утечках и клапане.

Engineering

Центробежный насос

Запустите центробежный насос в трубу, поднимающую воду на десять метров: расход устанавливается там, где характеристика насоса H = K1 w^2 − K2 w Q − K3 Q|Q| пересекает характеристику сети Hs + R Q|Q|, в точности корень замкнутой формулы. Прикройте задвижку — и точка поднимется по характеристике насоса к меньшему расходу и большему напору; замедлите мотор и сравните с законами подобия, которые выполняются только без статического напора; опустите скорость ниже той, при которой напор холостого хода равен подъёму, — и расход прекратится. Работа мотора сводится с подъёмом, потерями в трубе и в насосе, дисковым трением и кинетической энергией колеса и воды.

Engineering

Гидромотор

Питайте гидромотор постоянного рабочего объёма от линии 150 бар через входное отверстие и сливайте через другое: на свободном ходу он устанавливается там, где два дросселя и трение съедают давление питания, — скорость этого баланса в замкнутой форме. Нагрузите тормоз и прочитайте, как растёт перепад давления, пока D dp / 2 pi не сравняется с тормозом и трением; нагрузите сверх момента питания — и он остановится. Крутите вал снаружи — машина станет насосом и поднимет выход над входом; крутите быстрее, чем может подать вход, — входная линия опустеет до давления пара, а недостача запишется как кавитация. Работа питания и внешняя работа сводятся с дросселированием, утечками, теплом и запасённой энергией.