Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Агропромышленность arrow Гидравлика

ОБЪЕМНЫЕ НАСОСЫ

Основные понятия и технические показатели. Объемным называют насос, в котором жидкость перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, периодически сообщающейся с местами входа и выхода жидкости.

Перемещение жидкости в объемном насосе осуществляется путем вытеснения ее из рабочей камеры рабочим органом. В качестве рабочего органа могут быть поршни, плунжеры, шестерни, винты, пластины и т.п. По характеру движения рабочего органа объемные насосы подразделяются на поршневые с возвратно-поступательным движением рабочего органа и роторные с вращательным или вращательнопоступательным движением рабочего органа.

Основные отличия объемных насосов от рассмотренных лопастных состоят в следующем:

  • • подача объемного насоса осуществляется циклически, а не равномерным потоком, как в лопастных насосах, причем за каждый цикл рабочего процесса подается порция, равная рабочему объему насоса;
  • • напорный трубопровод объемных насосов постоянно отделен от всасывающего соответствующими разграничивающими устройствами;
  • • объемный насос обладает способностью самовсасывания, т.е. способен создавать вакуум во всасывающей трубе;
  • • идеальная подача не зависит от развиваемого насосом давления;
  • • давление, создаваемое насосом, не зависит от скорости движения рабочего органа.

Средняя подача в секунду объемных насосов определяется по формуле

где W — рабочий объем насоса, т.е. объем жидкости, вытесняемый рабочим телом за один цикл (поворот вала кривошипа в поршневых и ротора в роторных насосах); п — число рабочих циклов в минуту; г| v объемный КПД насоса.

Объемный КПД насоса равен отношению действительной средней во времени подачи к идеальной теоретической средней подаче:

где AQ — объемные потери в насосе (утечки).

В объемных насосах приращением кинетической энергии обычно пренебрегают, поэтому давление насоса

где р2 и р{ давление соответственно на выходе и входе в насос. Напор насоса

Полезная мощность насоса:

Мощность насоса {потребляемая):

где М — момент на валу насоса; сон — угловая скорость вала.

КПД насоса — это отношение полезной мощности к мощности, потребляемой насосом:

В объемных насосах, как и в лопастных, различают гидравлический гн, объемный т|ки механический ги КПД.

Гидравлический КПД учитывает потери энергии на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе:

где рт индикаторное давление, создаваемое в рабочей камере насоса и соответствующее теоретическому напору.

Объемный КПД учитывает потери, связанные с утечками жидкости через зазоры, и определяется зависимостью (2.82).

Механический КПД, учитывающий потери на трение в механизмах насоса:

где Nm индикаторная мощность, сообщаемая жидкости в рабочей камере и соответствующая гидравлической мощности в лопастных насосах; N — Ор .

Если зависимость (2.85) умножить и разделить на Nhh, получим

т.е. КПД насоса (общий) равен произведению частных КПД — гидравлического, объемного и механического, что аналогично зависимости (2.9).

Поршневые насосы. При большом разнообразии конструкций все их можно подразделить на три группы: 1) насосы одинарного (простого), 2) двойного и 3) тройного действия.

Схема устройства поршневого насоса простого действия представлена на рис. 2.24, а. За один оборот вала (двойной ход поршня) насос совершает один такт всасывания и один такт нагнетания.

Вытесняемый объем воды за один цикл определится следующим образом:

где F — площадь поршня, м2; S — ход поршня, м.

Схема поршневого насоса

Рис. 2.24. Схема поршневого насоса: а — простого действия; б — двойного действия

Отсюда получаем

Схема устройства поршневого насоса двойного действия показана на рис. 2.24, б. В насосе двойного действия за один оборот вала кривошипа происходит два такта нагнетания и всасывания. Подача у этого насоса равномернее, чем у насоса простого действия.

За один оборот вала кривошипа вытесняемый поршнем объем равен

где / — площадь штока поршня, м2.

Средняя подача насоса определяется зависимостью

Насос тройного действия представляет собой строенный насос простого действия. Отсюда средняя подача выразится как

Если пренебречь площадью штока/при определении подачи насоса, то его секундная подача может быть определена из общей формулы

где / — число действий насоса (для насоса одинарного действия / = 1, двойного / = 2, тройного / = 3 и т.д.).

К достоинствам поршневых насосов относятся довольно высокий КПД, независимость напора от подачи, способность перекачивания жидкостей с различной вязкостью, хорошая всасывающая способность.

Им присущи и серьезные недостатки: неравномерная подача и резкие колебания давления, тихоходность насосов, высокие относительные стоимость и металлоемкость.

Нами рассмотрены значения средних подач поршневых насосов во времени, однако поршень, приводимый кривошипно-шатунным механизмом, имеет переменную скорость, как по величине, так и по направлению. Отсюда действительная подача Q во времени будет также переменной.

При обычных для таких конструкций насосов отношениях длины шатуна и кривошипа 1/г> 4...5 (см. рис. 2.24, а), и приближенно можно полагать скорость штока о равной проекции окружной скорости и на ось Л1, т.е.

где г и со — соответственно радиус и угловая скорость кривошипа.

Тогда мгновенная подача (т.е. подача при данном угле положения кривошипа) насоса простого действия при rv= 1 выразится

Для насоса двойного действия эта формула справедлива только при движении поршня влево, а при движении поршня вправо

Полученные формулы показывают, что мгновенная подача поршневого насоса меняется по закону синусоиды.

На рис. 2.25 представлены графики подачи насосов одинарного, двойного и тройного действия. Каждая ордината ветви синусоиды равна Qt при данном а.

Отношение Qmax/Q называется степенью неравномерности подачи. Определим ее значение для насоса простого действия:

если rv= 1, a Qmax= Лог, тогда

так как S = 2г, а со = получаем Яаж. = л = 3,14.

60 0

Для насоса двойного действия Qmax/Q= п/2, а тройного действия — тг/3, т.е. получаем практически равномерную подачу.

Графики подачи поршневых насосов одинарного (а), двойного (б) и тройного (а) действия

Рис. 2.25. Графики подачи поршневых насосов одинарного (а), двойного (б) и тройного (а) действия

Равномерность подачи поршневого насоса простого или двойного действия можно резко повысить, если установить нагнетательный воздушный колпак. В такт нагнетания вода поступает частично в колпак, сжимая воздух. В период отсутствия подачи вода под давлением воздуха поступает в нагнетательную линию.

При длинной всасывающей линии для более равномерного режима всасывания также применяют всасывающий воздушный колпак.

Изложенный выше материал о всасывании центробежного насоса относится и к поршневым насосам. Различие состоит лишь в наличии неустановившегося движения жидкости, что приводит к возникновению дополнительного сопротивления. Но при установке всасывающего колпака эти явления резко снижаются.

Характерная особенность работы поршневых насосов состоит в том, что развиваемое давление не зависит от подачи и определяется характеристикой трубопровода.

Обычно строят кривую влияния давления в насосе на его подачу (рис. 2.26).

В. Влияние давления на подачу поршневого насоса

Рис. 2.2В. Влияние давления на подачу поршневого насоса

Как видим, теоретическая подача не зависит от давления. Действительная же подача с увеличением давления несколько падает из-за увеличения объемных потерь в насосе. Фактическое давление, развиваемое насосом, определяется точками А или Z? пересечения характеристик трубопровода и зависимостью/^ — Q. При достижении максимального давления в насосе (точка М) происходит открытие предохранительного клапана. Из изложенного ясно, что запуск поршневых насосов надо осуществлять при открытой задвижке на нагнетательной линии.

Регулирование подачи поршневого насоса осуществляют путем изменения г у посредством установки регулируемого перепускного клапана, через который часть жидкости из нагнетательного трубопровода или рабочей камеры направляется снова во всасывающую трубу.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы