NOWATORSKA METODA BADANIA STRAT CIŚNIENIOWYCH W POMPIE WYPOROWEJ

Podobne dokumenty
Modele teoretyczne i matematyczne momentu strat mechanicznych w pompie stosowanej w napędzie hydrostatycznym

Wpływ lepkości i ściśliwości zapowietrzonego. oleju na wyznaczanie strat objętościowych w pompie. w pompie tłokowej o zmiennej wydajności

Wpływ lepkości oleju hydraulicznego na straty objętościowe w pompie tłokowej o zmiennej wydajności

Straty i sprawność energetyczna silników i układów napędowych

CHARAKTERYSTYKI MOCY STRAT ENERGETYCZNYCH W WYBRANYCH ELEMENTACH UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH

Metoda określania stopnia zapowietrzenia cieczy w pompie wyporowej o zmiennej wydajności

Metodyka badań i model matematyczny strat ciśnieniowych w silniku hydraulicznym obrotowym

PORÓWNANIE DWÓCH UKŁADÓW HYDROSTATYCZNYCH ZE STEROWANIEM DŁAWIENIOWYM ZASADA DZIAŁANIA, ROZKŁAD CIŚNIEŃ ORAZ STRATY MOCY

Interpretacja graficzna mocy strat energetycznych oraz mocy rozwijanych w elementach układu. układu napędu i sterowania hydrostatycznego

WYKŁAD 11 POMPY I UKŁADY POMPOWE

ZESZYTY NAUKOWE NR 10(82) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Analiza strat ciśnieniowych w kanałach pompy MP-05

86 Nr 4 Kwiecień 2019 r.

Zajęcia laboratoryjne

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT OBRABIAREK I TECHNOLOGII BUDOWY MASZYN. Ćwiczenie H-4

P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A

ĆWICZENIE WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK POMPY WIROWEJ

WPŁYW LEPKOŚCI OLEJU NA CHARAKTERYSTYKI WYBRANYCH ELEMENTÓW UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH O STEROWANIU PROPORCJONALNYM SIŁOWNIKA

Zajęcia laboratoryjne

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 7 BADANIE POMPY II

PL B1. POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL BUP 20/10

Wprowadzenie. Budowa pompy

Ćwiczenie Nr 2. Temat: Zaprojektowanie i praktyczna realizacja prostych hydraulicznych układów sterujących i napędów

Zajęcia laboratoryjne

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Sterowanie odbiornikiem hydraulicznym z rozdzielaczem typu Load-sensing

Badania wentylatora. Politechnika Lubelska. Katedra Termodynamiki, Mechaniki Płynów. i Napędów Lotniczych. Instrukcja laboratoryjna

Zajęcia laboratoryjne Napęd Hydrauliczny

WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn specjalność: konstrukcja i eksploatacja maszyn i pojazdów

Jarosław GOSZCZAK 1* Andrzej WERNER 1 Pierre GAUTHIER 2 Zbigniew PAWELSKI 1

1. Wstęp. 2. Rozdzielacze hydrauliczne. 3. Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych. 4. Obliczenia hydrauliczne przyjętego rozwiązania.

Wprowadzenie. Napędy hydrauliczne są to urządzenia służące do przekazywania energii mechanicznej z miejsca jej wytwarzania do urządzenia napędzanego.

SILNIK SATELITOWY Z WIRUJĄCYM KORPUSEM typu SWK-6/8-1,5/50

Wprowadzenie. - Napęd pneumatyczny. - Sterowanie pneumatyczne

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

Zajęcia laboratoryjne

Ćwiczenie Nr 6. Sterowanie objętościowe napędów hydrostatycznych przy zastosowaniu pompy z regulatorem działającym wg zasady stałej mocy.

BADANIE SPRĘŻARKI TŁOKOWEJ.

Pomiar pompy wirowej

Zajęcia laboratoryjne

ANALIZA MES WYTRZYMAŁOŚCI ELEMENTÓW POMPY ŁOPATKOWEJ PODWÓJNEGO DZIAŁANIA

Zajęcia laboratoryjne

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

RÓŻNE ASPEKTY OGRANICZENIA WYDAJNOŚCI POMPY WYPOROWEJ O STAŁEJ OBJĘTOŚCI JEDNOSTKOWEJ

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

PL B1. Siłownik hydrauliczny z układem blokującym swobodne przemieszczenie elementu roboczego siłownika. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL

ANALIZA ENERGETYCZNA KONSTRUKCJI

Ocena efektywności energetycznej zasilacza hydraulicznego z regulacją wg zasady stałego ciśnienia

Pompy wyporowe. 1. Wg PN-90/M ( Podział pomp i innych przenośników cieczy).

Wydajne wentylatory promieniowe Fulltech o wysokim ciśnieniu statycznym

symbol graficzny Kierunek przepływu i oznaczenie czynnika hydraulicznego Kierunek przepływu i oznaczenie czynnika pneumatycznego

DMUCHAWY ROOTS'A. Przedsiębiorstwo Produkcji Sprężarek Sp. z o. o.

SPIS TREŚCI Wprowadzenie...str.3 Budowa oznaczenia...str.4 Dane techniczne pomp PZ4 3a. Grupa I...str.5 3b. Grupa II...str.5 3c. Grupa III...str.

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn specjalność: konstrukcja i eksploatacja maszyn i pojazdów

SEMINARIUM Z AUTOMATYKI CHLODNICZEJ

- PZ3-III-2 (płyta polska prostokątna, przyłącza gwintowe metryczne)...str wykresy: grupa II (PZ3, sekcja PZW3)...str.12 5c.

WZORU UŻYTKOWEGO q Y1 (2\J Numer zgłoszenia: /7"\ j f i7.

O strumieniu mocy w silniku lub w układzie napędowym

WSPÓŁPRACA SPRĘŻAREK CHŁODNICZYCH Z FILTRAMI SSĄCYMI

Temat: Układy pneumatyczno - hydrauliczne

J. Szantyr Wykład 26bis Podstawy działania pomp wirnikowych. a) Układ ssący b) Układ tłoczący c) Układ ssąco-tłoczący

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

Wprowadzenie. Budowa pompy

Hydrostatyczne Układy Napędowe Laboratorium

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 4 OKREŚLENIE WSPÓŁCZYNNIKA STRAT LOEKALNYCH

Temat /6/: DYNAMIKA UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH. WIADOMOŚCI PODSTAWOWE.

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

Wykład 5 WIELKOŚCI CHARAKTERYSTYCZNE POMP WIROWYCH SYMBOLE, NAZWY, OKREŚLENIA I ZALEŻNOŚCI PODSTAWOWYCH WIELKOŚCI CHARAKTERYZUJĄCYCH

Napędy hydrostatyczne jako maszyny bezpieczne i energooszczędne

Lekcja 6. Rodzaje sprężarek. Parametry siłowników

Zasada działania maszyny przepływowej.

Wyszczególnienie parametrów Jedn. Wartości graniczne Temperatura odparowania t o C od 30 do +5 Temperatura skraplania t k C od +20 do +40

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 02/14. PIOTR OSIŃSKI, Wrocław, PL WUP 10/16. rzecz. pat.

Analiza bloku elektrohydraulicznego samochodu Nissan Micra w części dotyczącej wypracowania ciśnień do siłowników przekładni CVT

Pompa łopatkowa typ V3/40

Hydrostatyczne Układy Napędowe Laboratorium. Temat: Badanie charakterystyk mikropompy zębatej. Opracował: Z. Kudźma, J. Rutański, M.

Zastosowania Równania Bernoullego - zadania

I. Podział ze względu na zasadę pracy:

PROCEDURA DOBORU POMP DLA PRZEMYSŁU CUKROWNICZEGO

SPIS TREŚCI str.: Wstęp... 8

AUTOMATYKA CHŁODNICZA

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

WYZNACZENIE CHARAKTERYSTYKI ANTYKAWITACYJNEJ NADWYŻKI WYSOKOŚCI CIŚNIENIA METODĄ DŁAWIENIOWĄ

Wyznaczanie charakterystyk statycznych dwudrogowego regulatora przepływu i elementów dławiących

Ćwiczenie 1. Badanie aktuatora elektrohydraulicznego. Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów Przemysłowych - laboratorium. Instrukcja laboratoryjna

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Układy rewersyjne

Zajęcia laboratoryjne

Urządzenia nastawcze

POMPA SMAROWNICZA TYP MPS 10

Zakład Podstaw Konstrukcji i Maszyn Przepływowych. Instytut Inżynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych. Politechnika Wrocławska

SERIA MP POMPY WIELOSTOPNIOWE WIELKOŚCI DN 40 - DN 125

symbol graficzny kierunek przepływu i oznaczenie czynnika hydraulicznego kierunek przepływu i oznaczenie czynnika pneumatycznego

TEMAT: PARAMETRY PRACY I CHARAKTERYSTYKI SILNIKA TŁOKOWEGO

CHARAKTERYSTYKA POMPY WIROWEJ I SIECI

9.Tylko jedna odpowiedź jest poprawna. 10. Wybierz właściwą odpowiedź i zamaluj kratkę z odpowiadającą jej literą np., gdy wybrałeś odpowiedź A :

POMPA SMAROWNICZA MPS-10

7. Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej przed doborem pomp

POPRAWA EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ UKŁADU NAPĘDOWEGO Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM ŚREDNIEGO NAPIĘCIA POPRZEZ JEGO ZASILANIE Z PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

Przepływowe pompy zębate typu KF. o zmniejszonej głośności

(1) (13) B3 (12)OPIS PATENTOWY (19) PL PL B (54) Hydrauliczna maszyna robocza z obrotowym tłokiem

PL B BUP 20/ WUP 09/09 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt:

Grzegorz Skorek Akademia Morska w Gdyni NOWATORSKA METODA BADANIA STRAT CIŚNIENIOWYCH W POMPIE WYPOROWEJ Artykuł przedstawia nowatorską metodę badania strat ciśnieniowych w pompie o zmiennej wydajności. Określenia strat ciśnienia w kanałach i rozdzielaczu pompy można dokonać na dwa sposoby. Przy pierwszym sposobie opory przepływu muszą być mierzone w pompie z wymontowanymi nurnikami. Wtedy to przez kanały pompy tłoczona jest ciecz o natężeniu zmiennym od wartości bliskiej zeru do wartości maksymalnej. Badanie pompy wykonywane jest przy stałej prędkości obrotowej. W przypadku, kiedy demontaż nurników jest niemożliwy lub po ich demontażu, napęd wałka pompy nie wprawia wirnika w ruch obrotowy, stanowisko takie nie może być zastosowane. Nowa metoda badania strat ciśnieniowych w pompie wyporowej opiera się na zjawisku kawitacji, która powstaje w komorze roboczej pompy w trakcie jej połączenia z przewodem dopływowym. W artykule zaprezentowano również schematy stanowisk, zakres pomiarów, otrzymane wykresy oraz przeprowadzono ich wnikliwą analizę. Zaproponowano też sposób pomiaru strat w pompach o stałej wydajności, a także wspomniano o pomiarze strat ciśnieniowych w silnikach hydraulicznych. W pracy nawiązano do modelu zachowania energetycznego pomp wyporowych zaproponowanego przez Z. Paszotę. Słowa kluczowe: straty ciśnieniowe, przyrost ciśnienia, wydajność, sprawność ciśnieniowa, pompa wyporowa. WSTĘP Zasada pracy pompy wyporowej polega na wypieraniu określonej dawki lub dawek cieczy z obszaru ssania (dopływowego) do obszaru tłoczenia. Koniecznym warunkiem działania pompy wyporowej jest szczelne oddzielenie tych dwóch obszarów. Teoretyczna wydajność q Pt w trakcie jednego obrotu wału pompy, zwana teoretyczną objętością roboczą, jest wielkością charakterystyczną pompy. Pompa nie jest maszyną doskonałą, charakteryzuje się swoją sprawnością całkowitą η P : P η = Pu P, (1) PPc gdzie: P Pu moc użyteczna pompy (dostarczona cieczy przez pompę), P Pc moc konsumowana przez pompę (moc na wale pompy).

G. Skorek, Nowatorska metoda badania strat ciśnieniowych w pompie wyporowej 223 Z kolei sprawność całkowita η P pompy jest iloczynem trzech sprawności: sprawności objętościowej η Pv, sprawności ciśnieniowej η Pp, sprawności mechanicznej η Pm : ηp = ηpm ηpv ηpp (2) Wydajność Q P pompy o stałej wydajności na obrót wału, która zależy od Δp Pi, jest zdefiniowana następującą zależnością, która przy przyjęciu przybliżenia Δp Pi p n, może być następnie uproszczona [1, 2]: Δp Pi Δp Pi QP = qpt 1 k1 np0 1 k2 ( 1 k1) ( 1 k2 ) QPt p n p, (3) n gdzie: Δp Pi przyrost ciśnienia indykowany w komorach roboczych pompy, k 1 współczynnik strat objętościowych w pompie, k 2 współczynnik spadku prędkości obrotowej silnika napędzającego pompę, Q Pt wydajność teoretyczna pompy. Przyrost Δp Pi ciśnienia jest sumą Δp P przyrostu ciśnienia w pompie i strat ciśnieniowych Δp Pp w kanałach zasilającym i tłocznym pompy (rys. 1). Sprawność ciśnieniowa η Pp pompy jest odbiciem strat ciśnieniowych w pompie, szczególnie w jej kanałach dopływowym i odpływowym (tłocznym), a także w rozdzielaczu pompy (jeśli istnieje). Sprawność η Pp jest stosunkiem przyrostu Δp p ciśnienia w pompie (różnicy ciśnień między przewodem tłocznym a dopływowym) do przyrostu indykowanego Δp Pi ciśnienia w komorze roboczej pompy (rys. 1) [1, 2]: ΔpP ΔpP ΔpP QP PPu η Pp = = = =. (4) Δp Δp + Δp Δp q n η P η Pi P Pp gdzie Δp Pp = Δp Pp1 + Δp Pp2 stanowi sumę strat ciśnienia w kanałach dopływowym i tłocznym. Pi Pt P Pv Pi Pv Rys. 1. Parametry opisujące moc użyteczną pompy [1, 2] Fig. 1. The parameters describing the useful power of the pump [1, 2] Model zachowania energetycznego pompy musi uwzględniać podział strat na straty objętościowe, mechaniczne i ciśnieniowe oraz wiązać ich wielkość z parametrami pracy układu. W literaturze przedmiotu dostępny jest opis zacho-

224 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, sierpień 2014 wania energetycznego pomp wyporowych, opracowany przez Z. Paszotę, spełniający powyższe warunki. W modelu tym straty ciśnieniowe definiowane są jako opory przepływu w kanale dopływowym i odpływowym, a także w rozdzielaczu pompy. Na rysunku 2 przedstawiono schematycznie przebieg zmian ciśnienia w kanałach wewnętrznych pompy wyporowej, na drodze od jej przewodu dopływowego do tłocznego. Podczas obrotu wału pompy o określony kąt komory robocze połączone są z kanałem dopływowym i panuje w nich niskie ciśnienie. Następuje tu odcięcie tych komór od kanału dopływowego i połączenie rozdzielaczem komór z kanałem tłocznym. Dochodzi wówczas do skokowego wzrostu ciśnienia, przez pewien czas bowiem ten strumień oleju musi być wytłaczany z komory roboczej do kanału tłocznego. Przyrost Δp Pi ciśnienia indykowany w komorach roboczych pompy jest większy od przyrostu Δp P ciśnienia w całej pompie, ponieważ Δp Pi, w stosunku do Δp P, jest powiększony o opory Δp Pp przepływu w kanałach i w rozdzielaczu pompy. kanał dopływowy komory robocze kanał odpływowy droga przepływu rozdzielacz Rys. 2. Pompa wyporowa: p P1 ciśnienie w przewodzie dopływowym, Δp Pp1 straty ciśnieniowe w kanale dopływowym i w rozdzielaczu, Δp Pp2 straty ciśnieniowe w kanale odpływowym i w rozdzielaczu, p P2 ciśnienie w przewodzie tłocznym, Δp P przyrost ciśnienia w pompie, Δp Pi przyrost ciśnienia indykowany w komorach roboczych pompy, Q P1 natężenie strumienia w kanale dopływowym, Q P wydajność pompy, Q Pv straty objętościowe Fig. 2. The displacement pump: p P1 pressure in the supply conduit, Δp Pp1 the pressure losses in the inlet channel and in distributor, Δp Pp2 pressure losses in the outlet channel and in distributor, p P2 pressure in the discharge conduit, Δp P increase of the pressure in the pump, Δp Pi indicated increase of pressure in the chambers of the pump, Q P1 the flow stream in the inlet channel, Q P capacity of the pump, Q Pv volumetric losses

G. Skorek, Nowatorska metoda badania strat ciśnieniowych w pompie wyporowej 225 Straty ciśnieniowe Δp Pp nie zależą od przyrostu Δp P ciśnienia w pompie, lecz od natężenia Q P przepływu cieczy w kanałach. Jeśli pompa tłoczy strumień o określonym natężeniu i będzie ono stałe, to opory przepływu będą niezależne od tego, czy ciśnienie po stronie tłocznej będzie małe czy duże. 1. OPIS DZIAŁANIA BADANEJ POMPY WYPOROWEJ Na rysunkach 3 i 4 przedstawiono badaną pompę wielotłoczkową osiową. Rys. 3. Zdjęcie stanowiska do badania pompy wielotłoczkowej osiowej z wychylnym wirnikiem typu A7.VSO.58DR firmy HYDROMATIK o ustalonej wydajności Fig. 3. Picture of the stand to research multipiston axial pump with swing-type rotor A7.VSO.58DR company HYDROMATIK at a fixed capacity Obracający się wraz z wałem 7 blok cylindrowy 1 współpracuje powierzchnią czołową z powierzchnią nieruchomego kolektora 2. W czasie obrotu bloku cylindrowego 1 znajdujące się w nim cylindry 8 łączą się kolejno z przestrzeniami ssawną i tłoczną za pośrednictwem otworów 9 w powierzchni czołowej bloku cylindrowego 1. Przy powiększaniu się przestrzeni roboczej (ruch tłoczka w lewo) cylinder 8 jest łączony z przestrzenią ssawną i napełnia się cieczą. Przy zmniejszaniu się przestrzeni roboczej (ruch tłoczka w prawo) cylinder jest łączony z przestrzenią tłoczną, a ciecz jest wypierana. W związku z tym, że w bloku cylindrowym 1 znajduje się wiele tłoczków 5, część komór (cylindrów 8) pompy

226 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, sierpień 2014 jest napełniana cieczą roboczą, podczas gdy inne komory są poddawane wysokiemu ciśnieniu i olej z nich jest wytłaczany do przewodu tłocznego. W pompie zastosowano sferyczną odmianę kolektora 2, w którym przestrzenie ssawna i tłoczna połączone są kanałami w korpusie pompy z otworami dopływowym (ssawnym) i odpływowym (tłocznym). Tłoczek 5 wykonuje wyłącznie ruchy posuwisto-zwrotne, a elementem poruszającym go jest łącznik 10 z obu stron zakończony przegubami kulistymi. Łącznik z przegubami kulistymi 10 jest gruby i wytrzymały na zginanie, ponieważ wychylony w bok przez styk z tłoczkiem 5 napędza obrotowo blok cylindrowy 1. Smarowanie przegubu w tłoczku 5 jest dokonywane nie bezpośrednio z cylindra, tylko z obwodowego rowka 11, wykonanego na tłoczku 5 w pewnej odległości od jego czoła. Łożyskowanie w korpusie wału 7 z kołnierzem jest bardzo mocne ze względu na duże obciążenia osiowe i promieniowe, pochodzące od ciśnienia działającego na tłoczki 5. Podczas badań ciśnienie p P1 w przewodzie dopływowym pompy jest równe zeru p P1 0. W przewodzie odpływowym pompy pracującej w układzie p = cte panuje ciśnienie p P2 160 bar, ustalane zaworem przelewowym SP. W pompie występują przecieki z gałęzi wysokociśnieniowej do gałęzi niskociśnieniowej głównie w rozdzielaczu pompy utworzonym na styku bloku cylindrowego 1 i kolektora 2. Rys. 4. Badana pompa wielotłoczkowa osiowa z wychylnym wirnikiem typu A7.VSO.58DR firmy HYDROMATIK o ustalonej wydajności: 1 blok cylindrowy, 2 kolektor, 3, 4 zderzaki, 5 tłoczek, 6 układ zerujący wydajność przy maksymalnym ustawionym ciśnieniu, 7 wał, 8 cylinder, 9 otwór w powierzchni czołowej bloku cylindrowego, 10 łącznik z przegubami kulistymi, 11 obwodowy rowek wykonany w tłoczku Fig. 4. The study axial piston pump with swing-type rotor A7.VSO.58DR company HYDROMATIK a fixed capacity: 1 cylinder block, 2 collector, 3, 4 bumpers, 5 piston, 6 reset capacity at a maximum set pressure, 7 the shaft, 8 cylinder, 9 hole in the face of the cylinder block, 10 connector with the spheric joints, 11 circumferential groove formed in the piston

G. Skorek, Nowatorska metoda badania strat ciśnieniowych w pompie wyporowej 227 2. OKREŚLANIE STRAT CIŚNIENIOWYCH W POMPIE Określenia strat ciśnieniowych Δp Pp w kanałach i w rozdzielaczu pompy można dokonać na dwa sposoby. Przy pierwszym sposobie opory przepływu muszą być mierzone w pompie z wymontowanymi nurnikami (rys. 5a). Wtedy to, przez wnętrze pompy tłoczony jest olej o natężeniu zmiennym od wartości bliskiej zeru do wartości maksymalnej. Badanie pompy wykonywane jest przy stałej prędkości obrotowej. W przypadku, kiedy demontaż nurników jest niemożliwy lub po ich demontażu napęd wałka pompy nie wprawia wirnika w ruch obrotowy, stanowisko takie nie może być zastosowane. Rysunek 5b przedstawia rozwiązanie umożliwiające badanie oporów przepływu w pompie bez konieczności demontażu nurników [3]. b) a) Rys. 5. Schematy stanowisk do badania strat ciśnieniowych w kanałach i w rozdzielaczu pompy: a) pompa z wymontowanymi nurnikami, b) pompa bez demontażu nurników Fig. 5. Schemes of test stands for the study of pressure losses in channels and in distributor of pump: a) with removed the pump plungers, b) without dismantling the pump plungers Do budowy stanowiska wykorzystano, oprócz badanej pompy wyporowej, zawór dławiący, manometr dający także możliwość pomiaru podciśnienia, przepływomierz tłokowy umożliwiający bardzo dokładny pomiar wydajności oraz pompę zasilania wstępnego, pracującą na przelew (rys. 5). Badania odbywały się w następujących warunkach: ciśnienie p P1 w przewodzie dopływowym zmniejszano o 0,02 bar, od wartości 0,60 bar do wartości około 0,40 bar; jednocześnie ciśnienie p P2 w komorze tłocznej pompy wynosiło około 1 bar, lepkość kinematyczna oleju ν = 35 mm 2 s 1 (temperatura 43 C), prędkość obrotowa pompy n p 1500 obr/min.

228 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, sierpień 2014 Metoda opiera się na zjawisku kawitacji, która powstaje w komorze roboczej pompy w trakcie jej połączenia z kanałem dopływowym. Problem pojawił się przy konieczności określania oporów przepływu w pompie, w której nie można demontować nurników. Dotychczas takiej metody nie stosowano [4, 5]. Jest to pośrednia droga oceny oporów przepływu w kanałach pompy poprzez określenie ciśnienia na dopływie do pompy, przy którym następuje początek załamania wydajności pompy, wynikający z początku gwałtownej kawitacji w komorze roboczej. Dławiąc strumień cieczy na dopływie pompy pracującej przy stałej prędkości obrotowej, można zaobserwować, że, jeżeli w trakcie napełniania komór pompy wystąpi podciśnienie, przy którym zaczyna wydobywać się powietrze z zasysanego oleju, to ta przestrzeń robocza zaczyna być wypełniana przez mieszaninę oleju i powietrza. Po połączeniu komory z przewodem ciśnieniowym mieszanina zostaje poddana sprężaniu i, w efekcie, ta objętość będzie mniejsza. Aby można było zmierzyć opory przepływu tą metodą, należało poszukać zależności wydajności Q P pompy od poziomu ciśnienia p P1 w przewodzie dopływowym oraz od poziomu ciśnienia p P1i w komorze roboczej w trakcie obniżania ciśnienia w przewodzie dopływowym. Warunki takie stworzono poprzez zasilanie badanej pompy inną pompą pracującą na przelew (rys. 5b). Pozwoliły one na zmniejszanie ciśnienia p P1 na dopływie do badanej pompy. Zmniejszano ciśnienie p P1 do wartości ciśnienia atmosferycznego, wiedząc, że pompa może pracować przy tym ciśnieniu (informacja producenta). Na wykresach (rys. 6a i 6b) pokazano, że ciśnienie p P1 0 bar nie wpływa jeszcze niekorzystnie na pracę pompy, tzn. na spadek wydajności Q P. Co prawda, widać tendencję spadkową, czyli wpływ pogarszającego się wypełniania przestrzeni roboczej pompy, ale nie jest to załamanie wydajności Q P. Można tu zaobserwować trzy strefy (rys. 6a). Pierwszą (I), wynikającą właśnie z pogarszającego się wypełniania powiększającej się przestrzeni roboczej, potem drugą (II), która wiąże się z początkiem kawitacji i trzecią (III), w której występuje gwałtowne wydobywanie się powietrza z oleju, mające miejsce przy podciśnieniu rzędu 0,39 bar (ciśnieniu 0,39 bar) i załamanie wydajności Q P. Charakterystyki a i b umożliwiają ocenę strat Δp Pp1 ciśnienia między przewodem dopływowym a komorą roboczą (w kanale dopływowym pompy i w rozdzielaczu). Na rysunku 6 przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych zmiany wydajności Q P pompy jako funkcji malejącego ciśnienia p P1 na dopływie do pompy (w okresie pracy przy pełnej wydajności pompy) oraz jako funkcji ciśnienia p P1i w komorze roboczej równego praktycznie ciśnieniu p P1 na dopływie w sytuacji wielokrotnego (przeszło 10-krotnego) zmniejszenia wydajności Q P pompy, czyli kilkudziesięciokrotnego zmniejszenia strat Δp Pp1 (a więc przy p P1i p P1 ).

G. Skorek, Nowatorska metoda badania strat ciśnieniowych w pompie wyporowej 229 a) II I 65,70 65,60 3 wydajność QP pompy [dm /min] III 65,50 65,40 65,30 65,20 65,10-0,6-0,5-0,4-0,3-0,2-0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 cisnienie p P1 na dopływie do pompy [bar] b) Δp P1i 0,19bar 6,0 5,9 3 wydajność QP pompy [dm /min] 5,8 5,7 5,6 pp1i pp1 5,5 5,4-0,6-0,5-0,4-0,3-0,2-0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 cisnienie p P1 na dopływie do pompy [bar] Rys. 6. Wydajność Q P pompy jako funkcja ciśnienia p P1 na dopływie do pompy oraz ciśnienia p P1i w komorach roboczych pompy w okresie ich połączenia z kanałem dopływowym (ν = 35 mm 2 s 1, t = 43 C) [4]: a) przy wydajności pompy rzędu 65 dm 3 /min, b) przy wydajności pompy rzędu 6 dm 3 /min Fig. 6. The capacity Q P of the pump as a function of pressure p P1 at the inlet pump and the pressure p P1i in the pump working chambers during connection with the inlet channel (ν = 35 mm 2 s 1, t = 43 C) [4]: a) at the pump capacity of 65 dm 3 /min, b) at the pump capacity of 6 dm 3 /min Zjawisko gwałtownego obniżania wydajności pompy, będące skutkiem obniżania ciśnienia p P1, należy badać bardzo ostrożnie, aby nie doprowadzić do przerwania strumienia. W przeprowadzonych badaniach gwałtowne obniżenie Q P uchwycono przy obniżeniu wydajności Q P zaledwie o rząd jednego procenta. Zmniejszenie ciśnienia p P1 w przewodzie dopływowym do wartości 0,20 bar spowodowało, że w tych warunkach nastąpiło tąpnięcie wydajności, tzn. pojawiła się kawitacja w takim stopniu, że nastąpił początek gwałtownego spadku

230 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, sierpień 2014 wydajności. W związku z tym opory przepływu między komorą roboczą a przewodem dopływowym są rzędu 0,19 bar. Przeszło dziesięciokrotne zmniejszenie wydajności, przy założeniu przepływu burzliwego w kanałach i rozdzielaczu pompy, powoduje prawie stukrotne zmniejszenie oporów przepływu Δp Pp1 w kanale dopływowym i w rozdzielaczu (rys. 6b). Można więc stwierdzić, że, mierząc ciśnienie p P1 na dopływie do pompy przy jej wydajności równej Q P = 6 dm 3 /min, mierzy się również ciśnienie p P1i w komorze roboczej, ponieważ różnica między ciśnieniem p P1 a ciśnieniem p P1i jest rzędu 0,002 bar. Wynika z tego, że opory przepływu Δp Pp1 w kanale dopływowym (między przewodem dopływowym a komorą roboczą) w warunkach pełnej wydajności pompy są rzędu Δp Pp1 = 0,19 bar. Pojawienie się kawitacji w komorze roboczej jest praktycznie niezależne od wydajności pompy, zależy od ciśnienia panującego w tej komorze [5]. W związku z tym można potwierdzić, że w warunkach eksploatacji przy pełnej wydajności początek gwałtownego załamania się wydajności występuje przy ciśnieniu p P1 = 0,20 bar oraz przy ciśnieniu p P1i = 0,39 bar. Reasumując, można stwierdzić, że przy spadku ciśnienia w komorze roboczej do poziomu p P1i = 0,39 bar i przy spadku ciśnienia w przewodzie dopływowym do p P1 = 0,20 bar opory przepływu są różnicą tych dwu wartości i wynoszą 0,19 bar. WNIOSKI 1. Metoda jest nowatorska i stosunkowo prosta w zastosowaniu. Jednakże należy postępować rozważnie i ostrożnie dławiąc ciecz na dopływie do pompy, aby nie doprowadzić do przerwania strumienia, a tym samym do zatarcia pompy. Powinno dokonywać się pomiaru wydajności pompy przy bardzo wolnym obniżaniu poziomu ciśnienia p P1, aby nie przeoczyć momentu, w którym wydajność zacznie zbyt gwałtownie spadać, gdy pojawi się gwałtowna kawitacja. 2. Należy zwrócić uwagę na ciśnienie w przewodzie tłocznym pompy, które powinno być jak najniższe, ze względu na praktyczne wyeliminowanie przecieków zewnętrznych i wewnętrznych w pompie, co daje możliwość wiernego określenia natężenia przepływu na dopływie, a także stwarza warunki niewielkiego przyrostu Δp Pi ciśnienia w komorach roboczych pompy w trakcie ich łączenia z przewodem tłocznym. Sytuacja taka umożliwia obserwację początku kawitacji i załamanie się charakterystyki Q P w formie złagodzonej. 3. W przypadku pomp o stałej wydajności tą metodą można badać opory przepływu, zmniejszając prędkość obrotową pompy. 4. Metoda daje więc możliwość badania każdej pompy wyporowej i dokładnego określenia oporów przepływu, co było dotychczas traktowane jako bardzo trudne. 5. W przypadku silników hydraulicznych metodę można stosować tylko wtedy, gdy silnik pracuje jako pompa.

G. Skorek, Nowatorska metoda badania strat ciśnieniowych w pompie wyporowej 231 LITERATURA 1. Paszota Z., Opis pompy wyporowej jako element modelu sprawności energetycznej napędu hydrostatycznego, materiały II Seminarium Napędy i sterowania 96, Politechnika Gdańska, Gdańsk, 27 29.02.1996, s. 214 224. 2. Paszota Z., Uściślenia teoretyczne związane z wyznaczaniem strat i sprawności dla przekładni hydrostatycznych, [w:] Kierunki rozwoju napędów hydraulicznych i konstrukcji maszyn roboczych, red. A. Garbacik, Fluid Power Net Publications, Kraków 1999, s. 205 248. 3. Skorek G., Badania laboratoryjne strat ciśnieniowych w pompie A7V58DR FIRMY REXROTH, VII Seminarium Naukowe Środowiskowego Studium Doktoranckiego Współczesne technologie i konwersja energii, Gdańsk, 15 17.09.2004, s. 223 228. 4. Skorek G., Badania laboratoryjne strat ciśnieniowych w pompie wyporowej, Hydraulika i Pneumatyka, 2005, nr 2, Wrocław 2005, s. 16 19. 5. Skorek G., Charakterystyki energetyczne układu hydraulicznego o sterowaniu proporcjonalnym siłownika zasilanego pompą o stałej wydajności w systemie stałego i zmiennego ciśnienia, praca doktorska, Politechnika Gdańska, Gdańsk 2008. INNOVATIVE METHOD OF TESTING PRESSURE LOSS THE DISPLACEMENT PUMP Summary This article presents a novel method to study pressure losses in the pump with variable displacement. Determination of pressure loss in ducts and distributor pumps can be done in two ways. With the first method, the flow resistance must be measured in the pump plungers with a dismounted. Then the pump through the inside of the oil is pumped from the variable intensity almost zero to a maximum value. The test pump is performed at a constant speed. In the case where removal is impossible or plungers, the dismantling, the drive shaft of the pump sets is not rotor rotation, such a position can not be applied. The new test method loss of pressure in the pump displacement is based on the phenomenon of cavitation, which is formed in the working chamber of the pump while it is connected to the inlet line. This article also includes diagrams positions, the range of measurements obtained graphs and conducted their rigorous analysis. Proposed a method for measuring the loss of fixed speed pumps, and also mentioned the measurement of pressure losses in the hydraulic motors. The paper refers to the behavior model of the energy of positive displacement pumps proposed by Z. Paszota. Keywords: pressure loss, the pressure rise, efficiency, performance pressure, positive displacement pump.