Файл: Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 146

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

76

тѳнсивность воздействия лопаток на поток снижается. К.п.д. на­ соса с увеличением производительности повышается и при некото­ ром значении расхода достигает максимума. Происходит это как из-за роста величины расхода, так и из-за уменьшения гидравли­ ческих потерь в самом насосе вследствие меньшего вихрѳобразования и турбулизации потока в каналах. Характерным для вихревых насосов является и то, что при уменьшении производительности потребляемая мощность возрастает почти по линейному закону. Следовательно, вихревые насосы, так же как и насосы комбиниро­ ванного типа, имеющие характеристики, сходные с характеристи­ ками вихревых насосов, должны запускаться только при полностью открытой задвижке.

Регулирование производительности вихревых насосов достигает­ ся изменением оборотов рабочего колеса или дросселированием по­ тока на выходе. Однако последний способ невыгоден, так как при этом будут расти напор и потребляемая мощность. Поэтому иногда регулирование производительности обеспечивают за счет пере­ пуска части жидкости через обводную линию, открывая на ней задвижку и прикрывая задвижку на напорном трубопроводе. Насос при этом работает с полной производительностью, в напорную же сеть поступает только необходимое количество жидкости,а осталь­ ная ее часть возвращается обратно во всасывающую линию.

Самовсасывающие вихревые насосы заливают жидкостью только один раз после монтажа, в дальнейшем их пуск осуществляется бе8 заливки, так как благодаря конструктивным особенностям на­ соса в корпусе постоянно имеется необходимое количество жид­ кости.

Г л а в а 3

ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

§3.1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Поршневые насосы принадлежат к классу объемных насосов,ра­ бота которых основана на всасывании и вытеснении жидкости поршнями, движущимися в рабочих полостях.

На рис.3.1 изображена простейшая схема поршневого насоса, который состоит из всасывающего трубопровода I, клапанной ко­

77

робки 3, всасывающего клапана 2, нагнетательного клапана 4-, цилиндра 7, поршня 6 и нагнетательного трубопровода 5. Уст­ ройство клапанов таково, что в одном направлении (в данном слу­ чае снизу вверх) они пропускают жидкость, а в обратном - не пропускают.

Поршень б, соединенный штоком с приводом, может перемещать­

ся на величину

S

, называемую длиной хода. Крайние

положения

поршня

носят название

мерт­

 

 

 

 

вых точек.

 

 

 

 

 

 

 

При

движении

поршня из

 

 

 

 

левой мертвой

точки

вправо

 

 

 

 

объем

рабочей

камеры

ци­

4-— ' Й Р г т т

 

г | _

линдра увеличивается и через

 

J-—

1. Г) -

 

 

клапан 2

в нее

будет

посту­

= —

п

т

пать жидкость

под действием

г-—

- —

s

 

перепада

давлений.

В

насосе

 

 

 

 

совершается ход всасывания.

 

 

 

 

При

обратном

движении

 

 

 

 

поршень будет вытеснять жид­

 

 

 

 

кость

из рабочей

камеры че­

Рис.3.1. Схема поршневого

рез клапан 4 в

напорную тру­

 

насоса:

 

бу 5.

В

насосе

происходит

 

 

1 - всасывающий трубопровод;

процесс нагнетания.

 

2 - всасывающий

клапан; 3-кла­

 

панная коробка;

4- -

нагнета­

Величина напора, созда­

тельный

клапан;

5 -

нагнета­

ваемого

насосом

(давления

тельный

трубопровод;

б - пор­

жидкости)

зависит

от сопротив­

шень; 7 - цилиндр

 

 

 

 

лений в нагнетательном трубопроводе и определяется только под­ водимой мощностью и механической прочностью деталей насоса.

Скорость движения поршня не влияет на развиваемый насосом напор.

§ 3.2. КЛАССИФИКАЦИЯ

Поршневые насосы классифицируются по следующим основным признакам.

I.По типу поршня:

-поршневые, если рабочий орган - поршень выполнен в виде диска со штоком (см.рис.3.1). Уплотнение поршня производится

спомощью специальных уплотнительных колец;

-.с проходным поршнем, когда нагнетательный клапан уста­ новлен в самом поршне;

78

Рис.3.2. Схема приводного плунжерного насоса одинарного действия:

I - нагнетательная труба; 2 и 3 - нагнетательный и всасываю­ щий клапаны; 4 - всасывающий патрубок; 5 - плунжер; б-саль­

ник; 7 - кривошипно-шатунный механизм

-плунжерные (скальчатые). В этих насосах поршень выполнен

ввиде продолговатого цилиндра - плунжера (рис.3.2). Уплотне­ ніе плунжера достигается при помощи сальника. Плунжен не ка­ сается стенок цилиндра, благодаря чему они мало изнашиваются.

2.Во типу привода:

-прямодействующие, если шток наооса соединен непосредст­ венно со новом двигателя (паровой машины);

-приводные, если шток поршня насоса соединен с двигателем при помощи кривошипно-шатунного механизма (см.рис.3.2);

-ручные, приводимые в действие вручную.

3.По кратности действия:

-простого (одинарного) действия;

-двойного действия, если обе полости цилиндра имеют кла­ панные коробки со всасывающими и нагнетательными клапанами (рис.3.3). Насосы двойного действия за каждый ход совершают

Рис.3.3. Схема наооса двойного действия

всасывание и нагнетание; - многократного дей­ ствия: тройного, четвер­

ного и т.д. Насос трой­ ного действия получают соединением трех насосов одинарного действия,имею­ щих общую всасывающую и нагнетательную трубы. На­ сос четверного действия получают соединением двух, насосов двойного дѳйотвия.

79

§3.3. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И ГРАФИКИ ПОДАЧИ

Количество жидкооти, подаваемое насосом простого действия за один двойной ход поршня (за один оборот приводного вала), может быть определено по формуле

 

 

JTD*

 

 

 

 

V = ~~Ч~ S

F S

9

где

D - наружный диаметр поршня (внутренний диаметр цилиндра)

 

S

- ход поршня;

 

 

 

F

- площадь сечения поршня.

 

 

Производительность насоса простого действия Q.T за одну секунду при числе оборотов п будет

“3/оея-

Форнула(З.І) определяет теоретическое количество жидкости, которое могло бы быть подано насосом при данном числе двойных ходов. В действительности насос подает меньшее количество жид­ кости

Q = oLа т ,

где оі - коэффициент

подачи,

изменяющийся

в пределах

 

0,85

- 0,97

(большее

значение

соответствует

на­

сосам

большей производительности);

 

 

Q - действительная производительность насоса.

 

Снижение производительности насоса от теоретической проис­

ходит по следующим причинам:

 

 

 

 

1. При ходе

всасывания вместе с жидкостью

или через

не­

плотности во всасывающей линии в рабочую камеру попадает воз­ дух, уменьшающий количество поступающей жидкости. Это уменьше­ ние учитывается коэффициентом наполнения сL H .

2. При нагнетательном ходе поршня имеют место утечки жид­ кости через несвоевременнозакрывающиеся всасывающие клапаны и через зазоры в уплотнениях поршней и сальников. Эти утечки учитываются коэффициентом утечки oL^..

Таким образом, ot = oLHoLy . \

В насосах двойного действия с одним поршнем (см.рис.ЗІЗ) рабочий обьѳм камеры, через которую проходит шток с площадью поперечного сечения Р , уменьшается на величину PS .

80

Тогда подача насоса двойного действия за один двойной ход поршня будет

V = S (.IF-f),

а производительность

Q = ^ ( 2 F-П.

Действительная производительность насоса тройного дейст­ вия, представляющего собой три насоса одинарного действия, со­ единенные в одной агрегате, находится из выражения

3 d AS/?

ЦВО

Производительность насоса четверного действия в зависи­ мости от того, по какой схеме выполнены его цилиндры, опреде­ ляется по формуле

 

^oLFSn

 

 

ВО

или

 

 

п -

/7

{ I F - П .

У

60

 

Для того чтобы судить о равномерности подачи поршневого насоса,строят кривые (графики) изменения подачи в зависимости от хода поршня.

 

Подача

насоса в данный момент согласно уравнению сплош­

ности может быть выражена как произведение

 

 

 

ö r= F c м/сек,

 

где

с -

мгновенная скорость поршня, м/сек.

 

Следовательно, характер изменения

будет зависеть от

изменения скорости поршня. В прямодействующих насосах характер изменения скорости поршня определяется только на основании опытных данных. Для приводных насосов можно получить аналити­ ческое выражение зависимости скорости с от угла поворота кри­ вошипа.

81

Обозначим (рис.3.2):

р -

радиус кривошипа, м;

х -

путь,

проходимый поршнем от крайнего

положения, м;

ср -

угол пово­

рота кривошипа, град.

 

 

 

 

 

Полагая, что длина шатуна

L бесконечно

велика,

получим

 

х = р(1- coscp).

 

 

 

Для определения скорости поршня возьмем производную

d x .

Имея в виду, что (j>=

, найдем

 

 

 

 

° - |

f

■

где

о) - угловая скорость

вращения кривошипа.

 

Тогда

 

 

Qr= Frcoslntp,

Следовательно, расход изменяется по синусоиде. Из графика зависимости Q T = /(ср) (рис.3.4а) следует, что подача насоса непрерывно изменяется от £?= 0 при cp=D до Q.max при Cj>= -7p

и снова становится рав­

ной нулю при

ср = ЗС .

 

Аналогично

этому

можно

получить

кривые

Q.J =

? ( ср)

и для на­

соса двойного

действия

(рис.3.46). У этого на­

соса благодаря

наличию

штока

подача

рабочей

камеры,

через

которую

проходит шток,несколько меньше подачи другой камеры.

График Q_T= /(Ср) насоса тройного дейст­ вия, состоящего из трех насосов одиночного дей­

ствия

с расположением

кривошипов под

углом

120°

по

отношению друг

к другу,

показан

на

Рис.3.4. Графики подачи:

а) насоса одинарного действия; б) на­

соса двойного действия (с учетом влияния штока)

82

рис.3.5. Данный графин изображается тремя одинаковыми сину­ соидами, смещенными друг относительно друга на 120°. Суммар­ ная кривая подачи имеет шесть максимумов за один оборот криво­ шипа.

Из сравнения графиков Qr = f(tp) насосов двойного и трой­ ного действия видно, что насос тройного действия обеспечивает более равномерную подачу.

Для сравнения неравномерности подачи насосов различной кратности вводят понятие о степени неравномерности подачи.

Рис.3.5. График подачи насоса тройного действия

Степенью неравномерности подачи т называется отношение мак­ симальной подачи насоса к средней подаче за полный оборот ко­ ленчатого вала:

„ ^ max

,

 

m = —

 

ся

 

 

где

 

 

,= Frio =

Гг

м3/сек;

о

= -£Ал = lFm.=JL£ü мз/сек

 

во

во

зо .

Для насосов простого действия степень неравномерности по­

дачи. будет

 

 

 

т

Жп Fr 50 = SC

 

= ' ЪОгРп

 

 
Рис.3.6. Схема поршневого насоса с воздушными колпаками:
I - всасывающий колпак; 2 - всасываю- «■» Ж Г 4 "“

83

Насосы двойного действия имеют степень неравномерности по­ дачи, равную

x n F r W __$: ЪО-lrFn 1 ’

а насосы тройного действия

F r 30 St

ЗО-ЗрГп ~ 3 '

Можно показать, что насос четверного действия (состоящий из двух насосов двойного действия со смещением кривошипов на 90°) имеет большую степень неравномерности подачи, чем насос тройно­ го действия. Поэтому насосы с кратностью более трех строятся редко и, главным образом, с нечетным числом цилиндров.

§ 3.4. ВОЗДУШНЫЕ КОЛПАКИ

Неравномерная подача жидкости поршневым насосом и связан­ ное с этим неравномерное ее движение во всасывающей и напорной трубах отрицательно сказываются на работе Насосной установки.

Жидкости, заполняющей трубопроводы, необхо­ димо сообщать дополни­ тельную энергию для периодического созда­ ния ускорений ее дви­ жения и преодоления инерции.

При неравномерности подачи, например, в случае применения на­ сосов одинарного дей­ ствия могут возникать гидравлические удары в трубопроводах, вызы­ вающие вибрации, а иногда и аварии.

Для уменьшения пульсации жидкости в трубопроводах приае-

Смотрите также файлы