 |
Неравномерность подачи и способы ее выравнивания
|
|
|
|
Если определить степень неравномерности подачи (δ) как отношение Qmax/Qср, то
δI = = = π = 3,14.
где l = 2 r и ω =
Соответственно δII = = π/2 = 1,57.
δIII = = = 1,05.
Таким образом, применение насосов многократного действия улучшает равномерность подачи насоса (у насоса тройного действия максимальная подача лишь на 5% превышает среднюю). Вторым способом выравнивания подачи является применение воздушных колпаков. Колпаки устанавливаются в непосредственной близости от насоса на всасывающей и нагнетательной линиях. В цикле нагнетания часть подачи уходит в колпак, сжимая имеющийся в верхней части сжатый воздух. При этом давление нарастает плавно, уровень жидкости в колпаке повышается. В цикле всасывания насос прекращает подачу, однако сжатый воздух в колпаке расширяется, вытесняя часть жидкости в нагнетательную линию (уровень жидкости в колпаке понижается). Таким образом, пульсации давления и подачи становятся меньше. Обычно объём газовой подушки в колпаке выбирают равным (10 ÷ 30)∙ S∙ l для насоса простого действия.
Колпак на всасывающей линии служит для создания более равномерного движения жидкости и уменьшения инерционных сил. В начале цикла всасывания жидкость будет поступать в насос из колпака и ее уровень в колпаке снизится, а давление в верхней части колпака упадет. В цикле нагнетания всасывающий клапан закрыт, однако за счёт вакуума в верхней части колпака жидкость будет двигаться по всасывающей линии (уровень в колпаке будет повышаться). Особенно оправдано применение колпака, когда всасывающая линия имеет значительную длину. В этом случае жидкость, заполняющая всасывающую линию, обладает большой инерцией покоя. Поскольку поршень движется в цилиндре с большими ускорениями (особенно в быстроходных конструкциях), то возникает опасность отрыва всасываемой жидкости от поршня (при этом возможны гидравлические удары, кавитация). При работе с колпаком преодолевается инерция покоя только той части жидкости, которая находится между всасывающим клапаном и патрубком колпака.
|
|
|
Преимущества и недостатки поршневых насосов
Главным преимуществом поршневых насосов является возможность создания высоких давлений. Благодаря наличию клапанов, насосы теоретически способны создавать любое высокое давление (особенно плунжерные насосы). Достоинствами следует также считать независимость подачи от сопротивления сети, свойство самовсасываемости (возможности пуска без предварительной заливки).
Однако поршневые насосы обладают и рядом существенных недостатков, сильно ограничивающих область их выгодного применения:
1. Сложность конструкции, громоздкость, большая металлоёмкость и, как следствие, высокая стоимость.
2. Тихоходность, малая производительность.
3. Неравномерность подачи.
4. Сложность обслуживания (клапаны, кривошипно-шатунный механизм требуют постоянного ухода и ремонта).
Невозможность работы на загрязнённых жидкостях, жидкостях с агрессивными свойствами.
Роторные насосы. Общие свойства,
Преимущества и недостатки
К роторным насосам относятся объёмные насосы с вращательным или вращательно-поступательным движением вытеснителей. При вращении ротора рабочие камеры из полости всасывания переносятся в полость нагнетания и обратно, поэтому не нужны всасывающий нагнетательный клапаны. Обычно роторный насос состоит из трёх основных деталей – статора (корпуса), ротора, жёстко связанного с валом и вытеснителя (одного или нескольких). Рабочий процесс складывается из трёх этапов: заполнение рабочих камер жидкостью, замыкание рабочих камер и их перенос, вытеснение жидкости. К роторно-вращательным относятся шестерёнчатые (зубчатые) и винтовые насосы, к роторно-поступательным – пластинчатые, радиально-поршневые и аксиально-поршневые насосы.
|
|
|
Общими свойствами, отличающими роторные насосы от поршневых, являются:
1. Обратимость – способность работать в качестве гидродвигателей (жидкость, подводимая под давлением во всасывающую полость, заставляет вращаться ротор и вал, совершая полезную работу)
2. Более простая конструкция (отсутствуют кривошипно-шатунный механизм и клапаны)
3. Быстроходность (напрямую соединяются с электродвигателем – без редукторов и вариаторов)
4. Лучшая равномерность подачи
5. Способность работать только на чистых, неагрессивных жидкостях, обладающих хорошими смазывающими свойствами.
Шестерёнчатые насосы
Шестеренчатые насосы имеют наиболее простую конструкцию, широко применяются в качестве нерегулируемых насосов для питания гидропередач небольшой мощности, для подачи смазки, для питания систем управления. Главные детали – корпус 1, в который с небольшими зазорами (0,01÷0,03 мм) вставлены две одинаковые шестерни 2, одна из которых приводится в движение от электродвигателя. Шестерни вращаются в противоположные стороны (левая – по часовой стрелке, правая - против). В полости всасывания 3 зубья шестерён выходят из зацепления, впадины заполняются жидкостью; далее жидкость переносится вращающимися шестернями в полость нагнетания 4; зубья, входя в зацепление, вытесняют жидкость из пространства впадин в нагнетательную линию.
Производительность насоса определяется:
Q = ηо ∙ = ηо ∙
где q – рабочий объём впадины, ηо – объёмный КПД, z – число впадин (зубьев), n – число оборотов в минуту.
Число оборотов шестерёнчатых насосов обычно 750÷3000, давление нагнетания 1÷2 МПа, КПД сравнительно невысок (0,6÷0,7). Равномерность подачи можно улучшить, применяя шестерни с косым, винтовым или шевронным зубом. Рабочие характеристики шестерёнчатых насосов представлены на рисунке (подача, мощность на валу и КПД как функции давления нагнетания).
Q На графике видно, что имеется
|
|
|
N в Q предельное значение давления
η η рпред, превышение которого
N в резко ухудшает работу насоса
(падает КПД, растёт
потребляемая мощность,
уменьшается подача).
pпред рн
Поэтому насосы снабжаются разгрузочными клапанами, которые часть жидкости сбрасывают во всасывающую линию, не допуская превышения рпред.
|
|
|
