Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Поршневые насосы
|
|
Поршневые насосы, имеющие разнообразное конструктивное исполнение, широко применяются для перекачки различных жидкостей и как источник энергии в гидросистемах машин и установок.
Исторически первым представителем насосов этого типа является кривошипно-шатунный насос простого действия, принципиальная схема которого приведена на рис.16.
 |
 |
 |
 |
x R-r
 | |||||||
 | |||||||
 | |||||||
| |||||||
Rcosα -rCosγ
Рис.16
Когда поршень, соединенный шатуном длиной R с вращающимся криво-шипом длиной r, совершает ход вправо, в цилиндр через самодействующий всасывающий клапан поступает перекачиваемая жидкость. Нагнетательный клапан под действием пружины в это время закрыт. При ходе поршня влево, как показано на рисунке, жидкость вытесняется из цилиндра. За каждый оборот кривошипа совершается один рабочий ход. Поэтому поршневые насосы отли-чаются от лопастных цикличностью подачи. К их преимуществам относятся герметичность рабочей полости цилиндра, что обеспечивает самовсасывание жидкости при холостом ходе поршня, и незначительная зависимость подачи от давления.
 |
В связи с изменением скорости движения поршня vп работа насоса харак-теризуется не только цикличностью, но и неравномерностью подачи при нагне-тании жидкости. Ее текущее значение равно
где w - площадь поршня.
 |
Перемещение поршня от правой мертвой точки составляет
 |  | ||
Обычно длина шатуна R намного превышает длину кривошипа r, Cosa близок к единице и перемещение поршня поэтому приблизительно равно
 |
Дифференцирование по времени дает
где j - угловая скорость кривошипа.
 |
Таким образом, текущая подача поршневого насоса, равная
 |
меняется по синусоидальному закону (рис.17) с максимальным значением
 |
 |
|
|
0 π 2π
Рис. 17
 |
Средняя скорость поршня равна
В поршневых насосах, как и в центробежных, при определенных условиях возможно возникновение кавитационного режима работы. Действительно, без учета инерционных сил, вызываемых неравномерностью движения поршня, давление в цилиндре в процессе всасывания в соответствии с уравнением Бернулли равно
 |
где Hвс – высота всасывания;
vж – скорость жидкости в цилиндре;
Δ рпот – потери давления во всасывающей линии и клапане.
Выражение в скобках зависит от подачи насоса, т.е. от частоты вращения кривошипа. При большой частоте вращения давление в цилиндре снижается до давления насыщения жидкости рs, происходит ее самовскипание, у поршня появляется паровая прослойка и жидкость отрывается от поршня (точка 1 на рис.18).
v vп vжмакс
 |  |
1 2 3
 | |||
 | |||
γ
0 0, 25 π π
Рис. 18
 |  | ||
Так как разность давлений ратм - рs не меняется, то жидкость движется с постоянной скоростью vжмакс. В точке 2 скорости поршня и жидкости выравниваются и в дальнейшем жидкость начинает догонять поршень, который движется с замедлением. Если она успевает полностью заполнить цилиндр до мертвой точки 3, то подача насоса сохраняется, но его работа сопровождается шумами и вибрацией. В критическом режиме кавитации заштрихованные на рисунке площади равны. Из этого следует, что соответствующие возникновению этого режима положение кривошипа и скорость поршня составляют
При заданной частоте вращения кривошипа во избежание кавитации должны быть ограничены высота всасывания и сопротивление всасывающей линии.
 |
Теоретическая подача насоса за один оборот кривошипа определяется рабочим объемом цилиндра и частотой его вращения
Действительная подача меньше теоретической на 2-3 % из-за утечек, запаз-дывания действия клапанов, а при высоких давлениях и сжимаемости жидко-сти. Поршневые насосы создают давление до 100 МПа при подаче до 200 л/c.
 |  |
Полезная, индикаторная и мощность на валу соответственно равны
 |
где η ин =0, 87-0, 9 – индикаторный КПД, учитывающий гидравлические потери;
η м =0, 94-0, 99 – механический КПД, учитывающий потери на трение в узлах и механизмах.
 |
Полный КПД насоса определяют как произведение
и находится в пределах 0, 82-0, 89.
 |
Для устранения цикличности подачи применяют поршневые насосы двойного действия (рис.19), в которых за один оборот кривошипа дважды происходит всасывание и нагнетание, а для уменьшения ее неравномерности на входе или на выходе устанавливают воздушные колпаки. Они аккумулируют
Рис.19
некоторое количество жидкости, когда подача насоса превышает отбор жидкости потребителем, и возвращают жидкость в сеть, когда подача насоса снижается.