- •Введение
- •Функциональная схема объемного гидропривода
- •Глава 1 Объёмные гидромашины. Общие требования
- •§ 1 Основные понятия. Классификация объёмных гидромашин.
- •Основные обозначения
- •§ 2 Основные параметры, характеризующие рабочий процесс объёмных насосов
- •§ 3 Объемный к.П.Д. Насоса.
- •§ 4 Механический к.П.Д. Насоса
- •§ 5 Основные параметры объёмных гидромоторов
- •Глава 2 Поршневые (возвратно-поступательные) насосы
- •§ 1 Основные понятия. Схемы.
- •§ 2 Скорость и ускорение поршня
- •§ 3 Высота всасывания поршневого насоса.
- •§ 4 Подача поршневого насоса
- •§ 5 Инерционные потери напора
- •§ 6 Индикаторная диаграмма поршневого насоса
- •Глава 3 Роторные радиально – поршневые гидромашины.
- •§ 1 Общие сведения. Типовая схема.
- •§ 2 Подача радиально-поршневого насоса.
- •§ 3 Действующие силы в радиально-поршневом насосе.
- •§ 4 Крутящий момент.
- •§ 5 Колебания угловой скорости гидромотора
- •§ 6 Контакт поршней со статорным кольцом.
- •§ 7 Распределение жидкости с помощью цилиндрического золотника (цапфы)
§ 3 Высота всасывания поршневого насоса.
Рис. 2.6 Поршневой насос со всасывающим и нагнетательным трубопроводами.
1 – нагнетательный клапан,
2 – цилиндр,
3 – поршень,
4 – шатун,
5 – кривошип,
6 – приводной вал,
7 – расходный бак,
8 – всасывающий клапан,
9 – всасывающий трубопровод,
10 – нагнетательный трубопровод,
11 – напорный бак,
12 – обратный клапан.
Жидкость от уровня в резервуаре 7 до цилиндра поднимается под действием разности давлений Pо – Pвх,
где Pо – атмосферное давление,
Pвх – давление в рабочей полости цилиндра при всасывании.
Под действием этой разности давлений открывается всасывающий клапан 8, а также преодолеваются силы сопротивления во всасывающем трубопроводе, сила инерции столба жидкости во всасывающем трубопроводе и цилиндре насоса, обусловленные ускорением поршня.
Рассматриваемые насосы являются самовсасывающими, то есть в них обеспечивается самозаполнение подводящего трубопровода рабочей(перекачиваемой) жидкостью.
Необходимое абсолютное давление во всасывающем патрубке насоса зависит от высоты всасывания Нвс и потерь напора во всасывающей магистрали: сетке, обратном клапане, самом трубопроводе и т.д.
Допускаемая теоретическая(вакууметрическая) высота всасывания(без учёта потерь):
где Ро – давление окружающей среды, Па,
- давление на входе в насос, Па,
- плотность, кг/куб.м.,
- скорость на входе в насос, м/с.
Давление на входе в насос должно быть >, где- давление насыщенного пара жидкости при данной температуре.
Видно, что пренебрегая давлением паров жидкости и возможностью выделения из неё растворенного воздуха, а также сопротивлением всасывающей магистрали, предельная высота всасывания для воды будет равна:
С учётом гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе , высота всасывания определяется:
Высота нагнетания определяется:
где - гидравлические потери в нагнетательном трубопроводе.
§ 4 Подача поршневого насоса
Подача в текущий момент равна произведению скорости поршня на его площадьS.
Так как S = const, то подача, так же, как и скорость изменяется по синусоиде:
. (2.19)
Для бесконечно длинного шатуна: (2.20)
Подача для одноцилиндрового насоса будет неравномерна, пульсирующая: ход нагнетания такого насоса через 180 град. поворота кривошипа будет чередоваться с ходом всасывания.
Механизм подачи при :.
Отношение характеризует неравномерность подачи, где.
Для однопоршневого насоса одностороннего действия неравномерность подачи:
(2.21.)
Рис. 2.8. График подачи поршневого насоса.
Насосы многократного действия
Рассмотрим способы выравнивания подачи:
Насосы двойного (двухстороннего) действия.
Средняя теоретическая подача:
или
, (2.22)
где - площадь штока.
Пренебрегая площадью штока (), можно записать:
.
Рис. 2.9. Схема насоса Неравномерность подачи такого насоса:
двойного действия.
Рис. 2.10. Подача насоса двойного действия.
Кроме насосов двойного действия применяют насосы тройного действия (строенный насос одностороннего действия), а также насосы четверного и шестикратного действия (соответственно сдвоенный и строенный насосы двойного действия).
Для насоса тройного действия:
Q
Qmax
0.5Qmax
60 120 180 240 300 360 γ
Насосы с дифференциальным поршнем:
При правильном выборе геометрии (), неравномерность подачи такого насоса:
.
Рис. 2.12. Схема дифференциального насоса.
Воздушные колпаки насосов
Для выравнивания подачи применяют также воздушные колпаки, представляющие собой цилиндрической или иной формы сосуд, в верхней части которого находится воздух, сглаживающий, благодаря сжимаемости, пульсации подачи.
Рассмотрим колпак на нагнетательной системе. Вследствие изменения объёма воздуха от дои наоборот, объём жидкости в колпаке изменится в обратном отношении. Воздушный колпак принимает объём жидкостипри возрастающей подаче, и возвращает этот объём при убывающей подаче. В соответствии с этим давление в колпаке уменьшается отPmin до Pmax. Так как объём воздуха в колпаке может быть относительно большим, то при уменьшении его на величину , изменение объёма не сопровождается заметным изменением давления, т.е. при достаточном воздушном объёме колпака, давление в нём во время работы сохраняется практически постоянным, и жидкость поступает в трубопровод под постоянным напором.
Степень неравномерности давления в колпаке характеризуется:
,
.
При движение жидкости в нагнетательном трубопроводе считают установившемся.
Аналогично рассуждение и для колпака на всасывающей системе, только в этом случае давление в колпаке изменяется по ходу поршня в противоположном порядке. Степень неравномерности для них при принимается.
Расчёт колпаков сводится, в основном, к определению его размеров, при которых степень неравномерности не превосходит заданной величины.
Приняв процесс сжатия воздуха изотермическим:
,
и далее
,
где ,
.
Поскольку , а, то можно записать:
или (2.25)
При наличии воздушных колпаков на обоих: входе и выходе, можно считать, что насос перекачивает жидкость из всасывающего колпака в нагнетательный преодолевая разность давлений между ними.
Практически принимают:
- для насосов одинарного действия:
(2.26)
- для насоса двойного действия:
(2.27)
- для насоса тройного действия:
(2.28)