WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

В конструкции насоса с выжимным роликом шланг испытывает сложнонапряженное состояние на локально деформированных участках, имеющих малый радиус кривизны. При этом под влиянием силы трения возникает повышенный износ шланга, а также возникают напряжения растяжения, ведущие к чрезмерному удлинению шланга в сторону вращения ротора насоса вследствие проявления текучести его материала. Режим нагружения шланга при этом является импульсным (см. рис. 6, а), причем синусоидальные импульсы нагружения сменяются периодами отдыха, многократно превосходящими их по времени. Известно, что для эластичных материалов импульсный режим нагружения не является благоприятным. В то время как при гармоническом режиме нагружения ресурс их работы может быть в несколько раз выше, чем при импульсном.

В конструкции насоса с выжимным цилиндром сжатые участки шланга имеют значительный радиус кривизны, что обеспечивает благоприятный характер напряжений. Влияние силы трения на шланг и соответственно его износ сведены к минимуму, поскольку шланг непосредственно контактирует только с охватывающим его выжимным цилиндром. Режим нагружения шланга в данном случае приближается к гармоническому (см.

рис. 6, б) и в частности при посадке цилиндра с натягом таковым является.

а) e j ж с 0 p 2p 3p 4p f б e ) j ж с 0 p 2p 3p 4p f Рис. 6. Относительная деформация эластичного шланга в зависимости от угла поворота ротора насоса:

а) в конструкции насоса с выжимным роликом;

б) в конструкции насоса с выжимным цилиндром Для проведения лабораторных исследований, насосная установка, описанная в третьей главе, была усовершенствована путем добавления в ее конструкцию выжимного цилиндра диаметром 207 мм. В ходе испытаний усовершенствованного насоса наблюдалась его стабильная работа.

Для обеспечения благоприятных условий нагружения шланга и легкости монтажа насоса был произведен расчет оптимального диаметра выжимного цилиндра в зависимости от геометрических характеристик барабана насоса и применяемого эластичного шланга.

Ресурс работы шланга в насосе с выжимным цилиндром может быть в несколько раз больше, чем в насосе с выжимным роликом, однако для подтверждения данного предположения предстоит провести длительные ресурсные испытания в реальных условиях.

В пятой главе приводятся результаты лабораторных исследований рабочих характеристик двух конструкций перистальтического шлангового насоса (с выжимным роликом и выжимным цилиндром).

Целью экспериментов являлось исследование работы насоса на различных режимах эксплуатации, проверка теоретических характеристик насоса, сравнительный анализ конструкций насоса с выжимным роликом и выжимным цилиндром.

Основными теоретическими характеристиками, подлежащими экспериментальной проверке, являются зависимости подачи насоса от создаваемого перепада давления, зазора на сжатом сечении шланга и частоты вращения ротора. Также представляет интерес исследование влияния вязкости перекачиваемого вещества на характеристики насоса.

Для проведения сравнительного анализа характеристик двух конструкций насоса наиболее объективным критерием является КПД, который можно определить, имея экспериментальные данные относительно подачи насоса и момента на его роторе.

Исследования работы насоса проводились на созданном лабораторном стенде. Провод насоса осуществлялся посредством электродвигателя, частота вращения ротора которого регулировалась с использованием частотного преобразователя. Подача насоса измерялась по изменению уровня перекачиваемой жидкости в мерной емкости. Регулирование давления осуществлялось задвижкой на нагнетании насоса и измерялось манометром. Зазор на сжатом сечении шланга устанавливался регулировочными болтами, воздействующими на ролик насоса. Момент на роторе насоса измерялся как реактивный момент на его статоре посредством динамометра.

Проведенные экспериментальные исследования доказывают возможность эксплуатации насоса как при полном, так и при неполном сжатии шланга выжимным элементом (роликом или цилиндром).

Экспериментально установлено, что влияние на подачу насоса создаваемого давления, частоты вращения ротора и зазора на сжатом сечении шланга соответствует теоретическому как для насоса с выжимным роликом, так и для насоса с выжимным цилиндром. Погрешность теоретических методик определения подачи насоса в случае его эксплуатации при полном сжатии шланга составила 2,6 % для насоса с выжимным роликом и 2,2 % для насоса с выжимным цилиндром.

Для сравнения насосов двух конструкций произведен расчет их КПД на основе экспериментальных данных для случая их эксплуатации при полном сжатии шланга при давлении 0,5 МПа и расположении шланга на барабане насоса в виде одного витка. Для насоса с выжимным роликом значение КПД составило 46,2 %, а для усовершенствованного насоса с выжимным цилиндром 40,6 %. Сопоставив полученные цифры, имеем КПД насоса с выжимным роликом в 1,14 раза больше, чем КПД насоса с выжимным цилиндром.

Для оценки влияния вязкости перекачиваемого вещества, в случае эксплуатации насоса при неполном сжатии шланга, проводились исследования зависимости подачи насоса от создаваемого давления на воде и на индустриальном масле марки И20А (ГОСТ 20799-75) при разных частотах вращения ротора насоса. Было отмечено, что повышение вязкости перекачиваемого вещества влияет на форму характеристики аналогично увеличению количества витков спирального шланга (см. рис. 3). Данный эффект показывает возможность эксплуатировать насос при большем зазоре в шланге для создания того же давления и подачи, что ведет к увеличению ресурса работы шланга (см. рис. 4).

Уменьшение зазора на сжатом сечении шланга при работе насоса ведет к возрастанию момента на его роторе. Чрезмерное пережатие шланга ведет к резкому увеличению момента, что ведет к снижению КПД насоса и повышенному износу шланга. Во избежание чрезмерного пережатия, в современных перистальтических насосах применяются шланги, выполненные с повышенной степенью точности. Эксплуатация насоса при неполном сжатии шланга (при гарантированном зазоре) исключает возможность чрезмерного его пережатия, что позволяет применять шланги, выполненные с низкой степенью точности.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. Разработана классификация перистальтических насосов по конструктивным признакам. Установлено, что наибольшее распространение в мировой практике получили насосы, в которых в качестве рабочего органа применяется U – образно расположенный эластичный шланг.

2. Проведены аналитические исследования работы перистальтического шлангового насоса, в ходе которых разработаны принципы расчета основных параметров насоса, а также разработаны принципы сравнительной оценки ресурса работы шланга в насосе и выбора оптимального зазора в шланге.

3. На основе патента RU № 2175401 C2, 27.10.2001 разработан и изготовлен натурный образец установки перистальтического шлангового насоса со спиральным расположением эластичного шланга. За счет применения в данном насосе в качестве выжимного элемента лишь одного выжимного ролика ресурс работы шланга в нем может быть выше до 2-х раз, по сравнению с ближайшими аналогами.

4. Созданный перистальтический шланговый насос был усовершенствован путем внесения в его конструкцию дополнительного элемента в виде эксцентричного выжимного цилиндра, представляющего собой промежуточное звено между роликом и спиральным шлангом. При этом за счет обеспечения более благоприятного режима нагружения шланга ресурс его работы может многократно возрасти.

5. Проведены экспериментальные исследования характеристик двух конструкций перистальтического шлангового насоса (с выжимным роликом и с выжимным цилиндром) на различных режимах эксплуатации. Отмечено, что результаты замеров подачи насоса хорошо согласуются с теоретическими данными. Установлено, что КПД усовершенствованного насоса с выжимным цилиндром приблизительно в 1,14 раза меньше, чем КПД насоса с выжимным роликом.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Султанов Б.З., Ихсанов Д.Ф., Михеев А.Ю. Разработка ротационного насоса выжимного действия // Актуальные проблемы Волго-Уральской нефтегазоносной провинции: Тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. – С. 59-60.

2. Михеев А.Ю. Расчет подачи ротационного выжимного насоса // Повышение эффективности разработки нефтяных месторождений республики Башкортостан: Сб. тез. докл. науч.-практ. конф. – Уфа: Изд-во БашНИПИнефть, 2002. – С. 22-23.

3. Михеев А.Ю., Ихсанов Д.Ф. Рабочий орган ротационного выжимного насоса // Материалы 53-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ: Сб. тез. докл. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2002. – С. 96.

4. Михеев А.Ю. Потери подачи в перистальтическом шланговом насосе // Передовые концепции механического образования в технических и технологических университетах по реализации государственных образовательных стандартов: Материалы Всерос. науч.-метод. конф. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2002. – С. 158-159.

5. Михеев А.Ю. Влияние количества выжимных роликов на ресурс работы перистальтического шлангового насоса // Материалы 54-й науч.техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых: Сб. тез. докл. – Уфа:

Изд-во УГНТУ, 2003. – Ч.1. – С. 196-197.

6. Михеев А.Ю. Потери энергии в перистальтическом шланговом насосе // Материалы 54-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых: Сб. тез. докл. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. – Ч.1. – С. 195-196.

7. Михеев А.Ю. Увеличение ресурса работы перистальтического шлангового насоса // Материалы 54-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых: Сб. тез. докл. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. – Ч.1. – С. 194-195.

8. Михеев А.Ю., Султанов Б.З. Механический коэффициент полезного действия перистальтического шлангового насоса // Реализации государственных образовательных стандартов при подготовке инженеровмехаников: Проблемы и перспективы: Материалы II Всерос. учеб.-науч.метод. конф. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. – С. 155-158.

9. Михеев А.Ю., Ихсанов Д.Ф. Влияние скорости вращения ротора и конструкции выжимного элемента на ресурс работы перистальтического шлангового насоса // Реализации государственных образовательных стандартов при подготовке инженеров-механиков: Проблемы и перспективы:

Материалы II Всерос. учеб.-науч.-метод. конф. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. – С. 158-162.

10. Михеев А.Ю. Число оборотов ротора перистальтического шлангового насоса // Реализации государственных образовательных стандартов при подготовке инженеров-механиков: Проблемы и перспективы: Материалы II Всерос. учеб.-науч.-метод. конф. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2003. – С.

162-166.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»