Engineering

Шестеренний насос

Запустіть шестеренний насос на навантажувальний клапан і закривайте клапан: тиск, витік через зазори й момент мотора ростуть разом, доки не підійметься запобіжний клапан і мотор не сповільниться за своєю характеристикою. Розкрийте зазор шестерень і дивіться, як падає об'ємний ККД за того самого привода; без витоків середня витрата — рівно робочий об'єм на оберти. Робота вала зводиться з корисною витратою, витоком, скидом і тертям.

Автор — Mykhailo Makarov

Зображення з програми

Що відбувається

Шестеренний насос 10 см³/об на моторі з прямою характеристикою (20 Н·м пусковий момент, 300 рад/с холостий хід) живить лінію 0,2 л із навантажувальним отвором і запобіжним клапаном. Шестерні подають V_d·ω/2π; ламінарний витік через зазори повертає G·δ³·p/μ; золотник скиду відкривається між 100 і 110 бар із запізненням 5 мс; тиск лінії слідує модулю об'ємної пружности оливи. Насос вимагає з вала V_d·p/2π плюс кулонівське та в'язке тертя, тож закриття клапана підіймає момент і сповільнює мотор за характеристикою. RK4 з кроком 10 мкс; робота вала знаходиться знову в роботі витрати, витоку, скиді, терті та оливі, стисненій у лінії.

Що спробувати

Повільно закривайте навантажувальний клапан і дивіться, як ростуть тиск, витік і момент, доки не підійметься запобіжний клапан; розкрийте зазор до 60 мкм і прочитайте об'ємний ККД; обнуліть його — витрата дорівнює робочому об'єму на оберти.

Модель та її обмеження

Зосереджений об'єм лінії, ламінарний витік із геометричною сталою, турбулентні отвори зі сталим коефіцієнтом, без пульсацій подачі й защемленого об'єму, мотор без теплових обмежень.

Рівняння модуля

Рівняння
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)

Інші експерименти

До каталогу

Engineering

Аксіально-поршневий насос

Нахиліть шайбу дев’ятипоршневого насоса і дивіться, як лінія A наповнюється до тиску, якого вимагає навантажувальний отвір: робочий об’єм іде за тангенсом кута нахилу, зворотний нахил жене потік в інший бік, нульовий нахил залишає мотор на холостих обертах. Полічіть пульсацію подачі дев’яти поршнів і порівняйте її із замкненою формулою, перекрийте навантаження — і весь потік піде через запобіжний клапан, знизьте тиск підживлення — і зворотна лінія зголодніє. Робота вала і підживлення зводиться з енергією тиску в лініях і втратами в отворі, витоках і клапані.

Engineering

Відцентровий насос

Запустіть відцентровий насос у трубу, що піднімає воду на десять метрів: витрата встановлюється там, де характеристика насоса H = K1 w^2 − K2 w Q − K3 Q|Q| перетинає характеристику мережі Hs + R Q|Q|, точно корінь замкненої формули. Прикрийте засувку — точка підніметься по характеристиці насоса до меншої витрати і більшого напору; сповільніть мотор і порівняйте із законами подібності, що виконуються лише без статичного напору; опустіть швидкість нижче тієї, за якої напір холостого ходу дорівнює підйому, — і витрата зупиниться. Робота мотора зводиться з підйомом, втратами в трубі і в насосі, дисковим тертям і кінетичною енергією колеса і води.

Engineering

Гідромотор

Живіть гідромотор сталого робочого об’єму від лінії 150 бар через вхідний отвір і зливайте через інший: на вільному ходу він встановлюється там, де два дроселі і тертя з’їдають тиск живлення, — швидкість цього балансу в замкненій формі. Навантажте гальмо і прочитайте, як росте перепад тиску, доки D dp / 2 pi не зрівняється з гальмом і тертям; навантажте понад момент живлення — і він зупиниться. Крутіть вал зовні — машина стане насосом і підніме вихід над входом; крутіть швидше, ніж може подати вхід, — вхідна лінія спорожніє до тиску пари, а нестача запишеться як кавітація. Робота живлення і зовнішня робота зводяться з дроселюванням, витоками, теплом і запасеною енергією.