Как определить подачу насоса?

Иногда, в процессе эксплуатации гидропривода, возникает ситуация, когда гидронасос выходит из строя и нужно, согласно его обозначению, купить новый. Когда есть техническая документация на станок, это сделать несложно: ищем насос на гидросхеме, далее ищем его позицию в спецификации, переписываем обозначение и отдаем в отдел снабжения. Все просто.

А как быть когда нет документации? Выход есть, но чуть более трудоемкий. Списываем обозначение с самого насоса, если насосная установка находится вне гидравлического бака. Если же гидронасос конструктивно находится внутри бака, придется демонтировать насосную установку и извлечь насосный агрегат на свет божий. И тут, вроде, никаких проблем нет – списываем обозначение и «дело в шляпе».

Но вот как быть, когда уже извлекли насос из полости гидробака, а на нем кроме трех (допустим) ни о чем не говорящих цифр, ничего нет? Тупик. Насос есть, мы его видим, а что заказывать – не знаем! Так бывает, когда оборудование приобретается у несертифицированного изготовителя и не имеет стандартизованных маркировок. Пока оборудование работает – никаких проблем нет, а когда выходит из строя – тут у механиков начинается головная боль…

Все-таки, какой – никакой, а выход есть. Правда, придется немного потрудиться, чтобы определить необходимые параметры качающего узла, основными из которых являются номинальная подача и рабочее давление. Правда, справедливости ради, надо сказать, что этот способ пригоден только для насосов, не получивших механических повреждений рабочего комплекта (внутренних поломок) и способного вращаться от штатного привода (напр. электродвигателя). И, в данном случае, мы не принимаем во внимание внешнюю геометрию насоса, так как наша задача подобрать аналог по гидравлическим параметрам, а как его потом приспособить на место вышедшего из строя – это уже дело второе и легко разрешимое.

1-й способ определения подачи насоса

Способ подходит для всех типов насосов: шестеренных, пластинчатых, аксиально-поршневых и радиально-поршневых. Этот метод эффективен только при условии, что все детали рабочего комплекта (качающего блока) не имеют механических поломок, а падение давления произошло из-за физического износа трущихся элементов и увеличения внутренних утечек.

Итак, если в результате физического износа, насос не выдает давление, но вращается при номинальной частоте вращения без скрипа, стука и скрежета, нам понадобится установить насосный агрегат на свое штатное место на гидростанции, а от напорного выхода отсоединить всю штатную гидросистему и оставить выход свободным. Далее, с помощью гибких рукавов и вентиля (крана) переключения потока, собираем схему рис.1

Рис.1. где: Б – бак, М – приводной двигатель, Н - испытуемый насос, В – вентиль переключения потока жидкости, МБ – мерный бак, С – секундомер, 1 – штатная линия всасывания насоса, 2,3 и 4 – гибкие рукава.

Важно, чтобы внутренний диаметр магистралей 2, 3 и 4 был не менее внутреннего диаметра выходного (напорного) отверстия насоса, чтобы не создавать гидравлического сопротивления, ограничивающего поток рабочей жидкости (РЖ). Вентиль B, переключающий поток, нужен, если объем измеряемой жидкости составит менее 3-х минутных подач насоса и замеряется на коротких промежутках времени. В противном случае объем подачи во время переходных периодов запуска и остановки насосной установки, в силу ее инерционности, сильно смажет нам «клиническую картину» реальной подачи качающего узла в единицу времени.

Когда система собрана и все готово для измерения номинальной подачи, устанавливаем вентиль в положение, когда поток масла будет направлен из магистрали 2 через магистраль 3 в гидробак. Включаем двигатель привода насосного агрегата. После набора необходимой частоты оборотов, обычно это не более 3-х секунд, переключаем вентиль в положение потока масла из магистрали 2 в магистраль 4 и ОДНОВРЕМЕННО! включаем секундомер. Время замера должно быть не менее 30-ти секунд. Объем мерной емкости МБ заранее выбираем, чтобы за измеряемый период времени, она наполнилась не более чем на 2/3 от своего объема. Заранее предусмотрите, чтобы бак был прикрыт чем-либо подходящим, потому, что во время наполнения мерного бака возможно разбрызгивание рабочей жидкости По истечении времени, напр. 1 минута, ОДНОВРЕМЕННО! переключаем вентиль В на сброс в гидробак и выключаем секундомер. Выключаем приводной двигатель. Суть всей этой «процедуры» сводится к тому, чтобы определить какой объем рабочей жидкости перекачает насос в режиме холостой (без давления) подачи за единицу времени. Для уменьшения погрешности испытания процесс можно повторить 2-3 раза, предварительно полностью опорожнив мерную емкость МБ.

Если мерный бак у вас не специальный и не имеет градуировки объема содержимого, то объем масла легко вычислить по общеизвестным формулам.

Для квадратного бака:

Где: Д – длина, Ш – ширина, В – высота

Следует иметь в виду, что измерение геометрии  бака нужно проводить по внутренним полостям, а если вы измеряете по наружным сторонам, не забывайте отнимать толщину стенки бака от соответствующих значений.

Для круглого бака:

Где: D – внутренний диаметр мерной емкости, h– высота уровня рабочей жидкости.

Теперь, зная время и объем РЖ, перекаченный насосом за этот период времени, легко вычислить приблизительную минутную подачу:

Где: Q – расход насоса в единицу времени, V – объем перекаченной рабочей жидкости, t– период времени перекачивания РЖ.

Иногда производители, составляя технические характеристики гидронасосов, не указывают номинальную подачу, а обозначают его рабочий объем. И чтобы было легче подбирать аналог, вычислим номинальный объем нашего качающего блока, зная теперь его текущую подачу:

Где: n– число оборотов приводного двигателя.

2-й способ определения подачи насоса

Этот способ - косвенный, так как не учитывает непосредственно геометрию насоса, а вычисление параметров происходит на основании технологических и конструктивных данных рабочих гидродвигателей (гидроцилиндров и гидромоторов). Этот метод менее точный, но достаточный, чтобы определить рабочую подачу, хоть и с чуть большей погрешностью, чем в предыдущем варианте.

Считать обозначение с шильдика мы не можем по причине отсутствия этого самого обозначения, прокрутить насос мы тоже не можем (установлено, что в качающем узле механическая поломка). На этом этапе нам понадобится консультация производственного технолога. Задача: определить максимальные технологические скорости рабочих органов станка, приводимых в движение гидродвигателями. Зная скорости исполнительных механизмов, определяем скорости движения штока гидроцилиндра и скорость вращения вала гидромотора. Если отказавший насос приводил в движение несколько гидродвигателей, то придется разобраться с скоростями движений буквально всех исполнительных механизмов. Потому, что расчет необходимо будет произвести по гидродвигателю с наибольшей скоростью движения и с максимальным рабочим объемом. Если в техпроцессе станка работают одновременно несколько гидроцилиндров, в расчете необходимо учесть суммарные данные по всем этим исполнительным механизмам.

Давайте рассмотрим простой пример, когда у нас одноконтурная гидросистема с гидронасосом и одним гидродвигателем. Определяем скорость движения рабочего органа. Если гидроцилиндр связан с исполнительным органом станка непосредственно (без какого-либо кулисного механизма), то линейная скорость движения штока будет равна скорости самого рабочего органа. Вот тут нам и понадобится помощь технолога, потому, что только он должен знать с какой скоростью должен двигаться исполнительный механизм при выполнении определенной технологической операции. Нам нужно определить такую технологическую операцию, при которой рабочий орган двигался бы с наибольшей скоростью. Далее измеряем расстояние L, которое проходит шток гидроцилиндра при выполнении этой операции определяем время t, за которое шток проходит расстояние L. Время t определяется исходя из скорости обработки изделия во время предполагаемой технологической операции.

Зная эти два значения: расстояние Lи время t, рассчитываем необходимое количество рабочей жидкости для заполнения объема гидроцилиндра за время t. Для этого нам заранее нужно знать диаметр поршня. Если нет данных по диаметру поршню, но вы знаете наружный диаметр цилиндра и толщину стенки корпуса, то легко вычислите диметр поршня, отняв от наружного диаметра цилиндра две толщины его стенки. Вычисляем объем РЖ, поступившей в гидроцилиндр.

Где: Vрж – объем рабочей жидкости, заполнившей полость гидроцилиндра, Dпорш. – диаметр поршня,  L – расстояние пройденное штоком, t– время за которое шток проходит расстояние L.

Приведя полученный объем РЖ к значению времени 1 минута, мы и получим искомую величину необходимой подачи за 1 минуту. Если в гидросистеме работают одновременно два гидроцилиндра, то расчетные объемы обоих складываем и так же приводим их к значению времени 1 минута.

После всех измерений и расчетов я рекомендую провести еще один проверочный расчет. Он связан с величиной мощности приводного двигателя. И этот расчет желательно провести дважды. Первый раз, когда вышеуказанными способами вы определи расход насоса. И второй раз, после того как вы подобрали близкий по параметрам его аналог. Задача расчета сводится к получению ответа на вопрос: правильно ли мы подобрали аналог по отношению к мощности штатного приводного двигателя. Теперь, зная требуемую подачу гидронасоса и давление в системе, рассчитаем приводную мощность по формуле:

Где: Nдв – мощность приводного двигателя, Q – рассчитанная подача, P – давление в гидросистеме, ɳ - КПД насоса

О том, как определить давление «обезличенного» насоса, можно прочить в этой статье >>>>>

А.С. Титов

Копирование и использование материала или его части в коммерческих целях без согласования с автором запрещено!