Файл: Петрина, Н. П. Объемные гидромашины (насосы и двигатели).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 70
Скачиваний: 0
Г л а в а П
ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ И ЩЦРОДВИГАТЕЖ
§ 2 . 1 . Устройство, действие и классификация
I . Устройство кривошипно-поршневого насоса простого (одинарного) действия. На рис. 2 . 1 изображена схема устрой ства поршневого насоса простого действия. В цилиндре 4
Рис. 2 . 1 . Принципиальная схема насоса простого дей ствия, снабженного поршнем
помещен поршень 5, соединенный штоком 3 с приводной частью - шатуном 2 и кривошипом I (шатунно-кривошипным механизмом) или штоком паровой поршневой машины. К цилиндру присоединена клапанная коробка 10, в которой расположены два клапана: приемный (всасывающий) 9 и напорный (нагнетательный) 8. Пространство, заключенное между поршнем и клапанами, называ ется рабочей камерой, или рабочей полостью йасоса. Вышеука занные детали (за исключением I и 2) составляют гидравличе скую часть насосного агрегата, что принято называть насосом (на рис. 2 . 1 насос показан более толстыми линиями).
К -фланцу I I нижней части клапанной коробки присоединяет ся приемная^ или всасывающая труба 12, по которой из прием ного резервуара 13 жидкость подается к насосу. От насоса жидкость подается к соответствующим потребителям по напорной трубе 6, которая своим фланцем 7 присоединяется к фланцу клапанной коробки.
Один и тот |
же насос может обслуживать разные системы, |
||||||
где трубопроводы могут |
отличаться |
один от |
другого. Поэтому |
||||
в с а с ы в а ю щ и й |
и н а п о р н ы й |
т р у б о |
|||||
п р о в о д ы |
н е |
м о г у т |
я в л я т ь с я |
с о |
|||
с т а в н о й |
ч а с т ь ю |
н а с о с а |
- |
они |
являются |
||
принадлежностью насосной установки (системы). |
|
|
|||||
Насос, состоящий из одного цилиндра и одной рабочей |
|||||||
камеры, называется насосом |
п р о с т о г о |
|
или |
о д и |
|||
н а р н о г о |
д е й с т в и я . |
|
|
|
|
||
Боковая поверхность поршня плотно прилегает к внутренней |
|||||||
стенке цилиндра, препятствуя утечке жидкости |
между поршнем |
||||||
и цилиндром. От указанного |
на рис. |
2 . 1 положения поршень |
может перемещаться вправо и влево, такое перемещение называ ется возвратно-поступательным. При этом крайнее левое и край нее правое положения поршня соответственно называются поло жением во внутренней мертвой точке и положением в наружной мертвой точке. Расстояние между мертвыми положениями поршня называется его ходом (длиной хода).
2 . Принцип действия насоса простого действия. Предполо-
54
жим, что насос и трубопроводы заполнены воздухом, а поршень находится в крайнем левом (мертвом) положении. Тогда объем рабочей камеры будет равен объему клапанной коробки VKA , давление в которой будет равно атмосферному (барометрическо
му) давлению р а . При движении поршня вправо |
объем рабочей |
||||||||||
камеры увеличится за счет увеличения объема V , |
описываемого |
||||||||||
поршнем. В связи с увеличением объема рабочей |
камеры давление |
||||||||||
в ней |
р * |
уменьшится и |
станет |
меньше |
давления р а |
. При |
|||||
некоторой разности |
давлений |
А р = р а - р х |
откроется всасы |
||||||||
вающий клапан 9 и в рабочую камеру поступит |
воздух |
из вса |
|||||||||
сывающего трубопровода. Таким образом, совершается первый |
|||||||||||
период рабочего цикла поршневого насоса |
- |
п р о ц е с с |
|||||||||
в с а с ы в а н и я |
з а |
с ч е т |
в с а с ы в а ю щ е |
||||||||
г о |
х о д а |
п о р ш н я . |
Достигнув крайнего |
правого |
|||||||
(мертвого) |
положения, пройдя расстояние |
5 , |
поршень |
начнет |
|||||||
возвращаться в крайнее |
левое |
(мертвое) |
положение, т. е . |
||||||||
начнется второй период цикла - п р о ц е с с |
|
н а г н е |
|||||||||
т а н и я . |
При этом воздух в цилиндре насоса сожмется и |
||||||||||
давление рк |
увеличится,яиледствие |
чего |
закроется всасываю |
||||||||
щий клапан |
9 и откроется напорный |
(нагнетательный)клапан 8, |
|||||||||
через который воздух устремится в напорный |
трубопровод. |
||||||||||
В результате повторения |
этих циклов |
воздух |
из |
всасывающего |
трубопровода будет постепенно удаляться, давление в трубо проводе снизится, и вслед за вытесняемым воздухом начнет
подниматься |
и перемещаться (перекачиваться) жидкость. |
|||
Величину механической работы поршневого насоса можно |
||||
представить |
идеальной |
и н д и к а т о р н о й |
д и а г |
|
р а м м о й |
ВСЕМВ (рис.2.1),где линией АА обозначено ат |
|||
мосферное давление р а , а линией |
00 - абсолютный |
вакуум. |
||
Предположим, |
что трубопроводы |
и полости насоса |
заполнены |
жидкостью, а тарелки клапанов 8 и 9 плотно сидят в своих гнездах. В момент начала движения поршня вправо сразу же откроется всасывающий клапан и начнется процесс заполнения полости цилиндра жидкостью,при этом,пренебрегая гидравли
ческими сопротивлениями, получим рх *Р6 |
за весь ход всасыва |
ния 5 ' ВС . |
55 |
В конце хода всасывания или в начале хода нагнетания, что одно и то же, закроется всасывающий клапан 9_и откро ется клапан 8, т. е. давление, характеризуемое точкой С, мгновенно возрастет до величины, отмеченной точкой Е, и
станет равным р н |
за весь ход нагнетания |
ЕМ. В конце хода |
нагнетания ( х = 0 ) |
клапан 8 закроется, начнется ход всасы |
|
вания и в момент |
закрытия нагнетательного |
клапана откроется |
всасывающий клапан, чему соответствует мгновенное уменьше
ние давления от |
р н |
(точка М) |
до р в (точка |
В ) . |
В результате |
совершенного |
поршнем одного |
цикла работы |
жидкость переместится из всасывающего трубопровода в напор ный в объеме, описанном поршнем и равном
|
Л . |
3tD 2 |
|
оо" |
|
|
|
V T = — S |
= F S |
ш > |
|
<гл) |
|
что пропорционально длине линии всасывания ВС. При этом |
||||||
давление |
возрастает |
на величину |
p-t =pH —рь , |
называемую |
||
и н д и к а т о р н ы м |
д а в л е н и е м . |
На совершение |
||||
этого цикла должна быть затрачена |
работа, |
определяемая урав |
||||
нением, |
которое получают |
из индикаторной |
диаграммы |
|||
L p P j V |
кГм. Эта работа |
называется индикаторной или внутрен |
ней. Если бы потерь энергии не было, то механическая работа, затраченная на действие насоса за время одного двойного хода, точно равнялась бы приращению механической энергии жидкости.
Таким образом, приращение энергии жидкости и ее движение являются результатом того, что порпень при всасывании и нагнетании описывает в цилиндре объем и непосредственно давит на жидкость, вытесняя ее из цилиндра, т. е. происходит приращение потенциальной энергии перекачиваемой жидкости. Величиной кинетической энергии жидкости практически можно пренебречь,так как средняя скорость поршня и связанная с
ним скорость жидкости в цилиндре насоса редко |
превышает |
I м/сек.На основании такого принципа действия |
поршневые |
насосы относят группе так называемых объемных насосов или насосов вытеснения (гидростатического действия).
56
Если в течение минуты поршень |
насоса совершает |
п двой |
|||
ных ходов, то гидравлическая мощность такого идеального |
|||||
насоса будет |
равна |
|
|
|
|
|
|
P j V T n |
КГС-М |
|
(2.2) |
|
|
6 0 |
С |
|
|
|
|
|
|
||
Действительная мощность из-за потерь энергии будет мень |
|||||
ше. |
|
|
|
|
|
3 . Классификация насосов. Поршневые насосы |
классифици |
||||
руются по многим признакам: |
|
|
|
||
а) по |
у с т р о й с т в у |
рабочего |
органа |
||
(поршня) - собственно поршневые, у которых поршень имеет |
|||||
форму диска |
(рис. 1.2) |
и п л у н ж е р н ы е , |
или |
||
с к а л ь ч а т ы е |
(рис. 2.2 |
и 2 . 3 ) , у которых |
поршень |
||
|
|
|
|
|
1 |
|
< 4 д — |
Рис. 2 . 2 . Принципиальная схема |
Рис. 2 . 3 . Принци- |
насоса простого действия,снаб |
. пиальная схема вер |
женного плунжером |
тикального насоса |
|
простого действия |
имеет удлиненную цилиндрическую форму. Удлиненная форма
цилиндра |
позволяет применять более |
развитые |
(конструктивно |
|
сложные и более надежные) уплотнения, поэтому плунжерные |
||||
насосы применяют для высоких давлений, обычно для |
р н > |
|||
40 кгс/см2; |
|
|
|
|
б) по р а с п о л о ж е н и ю |
о с и |
ц и л и н д |
||
р о в |
относительно горизонтальной |
плоскости |
- |
в е р т и - |
|
|
|
|
57 |
к а л ь |
н ы е (рис. |
2.3) |
|
и |
г о р и з о н т а л ь н ы е |
||||||||||
(рис. 2 . 1 , 2 . 2 ) ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
в) по с п о с о б у |
|
п р и в е д е н и я |
|
в д е й |
|||||||||||
с т в и е - |
кривошипно-поршневыг |
( п р и в о д н ы е |
, валь- |
||||||||||||
ные), у которых гидравлическая часть связывается с двигате |
|||||||||||||||
лем при помощи шатунно-кривошипного механизма; |
п р я м о - |
||||||||||||||
д е й с т в у ю щ и е |
- |
поршни двигателя |
и насоса |
соединены |
|||||||||||
общим штоком |
(прямо), |
р у ч н ы е |
, |
которые |
приводятся в |
||||||||||
действие |
вручную; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
г) |
по |
к р а т н о с т и |
|
действия. Кратностью дей |
|||||||||||
ствия насоса является число его рабочих камер. Существуют |
|||||||||||||||
насосы |
п р о с т о г о |
( о д и н а р н о г о ) |
|
и м н о г о |
|||||||||||
к р а т н о г о |
д е й с т в и я . |
Насос |
простого, или |
||||||||||||
одинарного |
действия |
(рис. |
2.1) имеет |
одну |
рабочую |
камеру, |
|||||||||
|
|
2 |
|
iO |
|
|
|
но если |
к правой полости |
||||||
|
|
|
|
|
|
цилиндра |
W T |
присоеди |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нить клапанную |
коробку, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
то |
получится одноцилинд |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ровый насос |
двойного |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(двукратного) |
действия. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На примере |
плунжер |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ного насоса (рис. 2.4) |
||||||
Рис. 2 . 4 . Принципиальная |
схема |
рассмотрим принцип дей |
|||||||||||||
ствия насосов |
двойного |
||||||||||||||
горизонтального |
плунжерного |
|
|||||||||||||
|
действия. Предположим, |
||||||||||||||
насоса |
двойного |
действия |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
что |
плунжер движется |
|||||
вправо, |
тогда |
объем левой |
рабочей |
камеры V T |
увеличивается, |
||||||||||
а правой |
WT |
- уменьшается. При этом через клапан 5 |
|||||||||||||
жидкость будет засасываться в левую камеру, а из |
правой |
||||||||||||||
камеры через |
клапан 8 жидкость |
будет нагнетаться. С измене |
нием направления движения плунжера изменится и работа клапа нов: при движении плунжера влево всасывающим будет клапан б, а напорным - клапан 7 . Таким образом, за один двойной ход плунжера I , или один оборот вала, будет подано два теоре тических (геометрических) объема жидкости:
58