Файл: Петрина, Н. П. Объемные гидромашины (насосы и двигатели).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 73

Скачиваний: 0

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

машины передается через яатунно-кривошипный механизмколен­ чатый вал насоса дает поршню возвратно-поступательное движе­ ние через шатун и шток.

К. середине XIX столетия создаются паровые прямодействующие насосы. Наиболее удачной конструкцией оказались прямодействующие насосы типа "Вортингтон".

До появления электродвигателей и паровых турбин на ко­ раблях (судах) всех стран мира очень широко применялись на­ сосы типа "Вортингтон" и его различные модафикации. Эти на­ сосы обслуживали все гидравлические системы кораблей. Благо­ даря ряду положительных свойств - хорошая надежность дейст­ вия и экономичность,' независимость напора от подачи и числа оборотов - эти насосы в ряде случаев применяются на кораб­ лях и в настоящее время для перекачивания морской воды, жидкого топливасмазочного масла.

Поршневые насосы в XIX столетии усовершенствовались главным образом на основе опытных исследований..Значительные теоретические исследования были проведены в XX столетии рус­ скими (А.П.Герман, И.Г.Есьман, И.И.Куколевский, А.А.Бурдаков, В.Л.Сурвилло, И.А.Чиняев и др.) и иностранными (Бах, Вестфаль, Берг и др.) учеными.

Эти исследования легли в основу разработки конструкций

исоздания теории поршневых роторных насосов. Появление этих насосов сначала было вызвано развитием гидроавтоматики

игидравлических передач в металлорежущих станках, а затем на самолетах, кораблях и тепловозах.

Особенно быстрыми темпами внедряется гидрооборудование в СССР - за десять лет с 1950 по 1961 г. оно возросло в 22 раза, в то время как за 15 лет ( I 9 4 5 - I 9 6 I гг . ) в США - в 10 раз, в Англии - в 6 раз*.

1 Академия Наук СССР. Отделение механики и процессов управ­ ления. Автоматизация привода и управления машин. Изд."Наука",

66

Радиальный роторно-поршневой насос был изобретен ь

1909 году Хил Шоу, а аксиально-поршневой B I 9 I 2 году англи­ чанином Дженни и немцем Тома.

В настоящее время существует очень много различных кон­ струкций роторных насосов, которые применяются' в различных# гидросистемах. В развитие конструкций и разработку теории роторных насосов внесен большой вклад отечественными учеными (Т.М.Башта, В.В.Ермаков, И.З.Зайченко, Е.М.Хаймович и д р . ) .

§ 2 . 3 . Уравнения и графики подачи (производительности, расхода)

I . Средняя подача (секундная,

минутная, часовая)

- это

подача, определяемая площадью поршня (конструктивными па­

раметрами насоса) и средней скоростью поршня.

 

Поршень поршневого насоса.движется в цилиндре с перемен­

ной скоростью, которую приобретает

и перекачиваемая

жидкость,

т. е. движение жидкости в рабочей

полости насоса неустано­

вившееся. Рассмотрим уравнения подачи насоса, допустив сна­ чала, что его поршень движется с некоторой постоянной (сред­ ней) скоростью; этому условию будет соответствовать средняя подача по времени.

Насос простого действия (рис. 2 . 1 и 2.2) имеет одну ра­ бочую полость, в которую засасывается или из которой вытал­ кивается за один оборот зала теоретический объем жидкости

(подача за любой промежуток

времени) V T = F 5

М3 /о5 ,

чему

соответствует т е о р е т и ч е с к а я

подача

за п

оборотов вала в единицу

времени

 

(2.6)

или

Q< T .cp-=-60P-S-n

где п - число оборотов" вала или двойных ходов поршня

в минуту.

67

 


Движение жидкости в трубопроводах этого насоса будет не постоянным, а периодическим, и кроме того вторая, т. е. правая, полость цилиндра не используется.

Подача одноцилиндрового насоса двукратного действия (рис. 2. 4 и 2 . 5) будет равна сумме подач левой полости

0 . ' т = Р - 5 щ

и правой полости Q"= (F - f)Sg[j >

где f - площадь

сечения штока. Следовательно,

 

 

Q a x c p = ( 2 F - f ) S ^ - -

(2.7)

Вводя вместо F и

F - f

среднюю площадь поршня

FC p ?

т. е. 2FiP= 2 F - f , получим

 

 

 

^ е т . с р =

2F c p Sgg •

(2.8)

Насосы большей кратности действия конструируются путем соединения цилиндров насосов простого или двукратного дей­ ствия в один блок. Насос трехкратного действия получают путем соединения в один блок трех насосов простого действия; уравнение подачи при этом имеет вид

Q^T.cp—^F5gQ" •

(2.9)

Подача насоса четырехкратного действия, полученного пу­ тем соединения двух одноцилиндровых насосов двукратного действия, равна

 

Q M T c p = 2 ( 2 F - f ) S ^ -

(2.10)

Учитывая уравнения (2.7) и ( 2 . 8 ) ,

получим

 

 

^ r e p - f F c p S ^ j - -

C2

.II)

В правых

частях уравнений ( 2 . 8 ) ,

( 2 . 9 ) ,

( 2 . I I ) числен­

ные коэффициенты соответствуют кратности действия, поэтому

 

теоретическая

подача насоса Z -й кратности

действия будет

 

68


Q T . C P - z F c p S R n

 

(2.12)

В теории объемных гидромашин величину VT =

2 Р с р

S

принято называть удельной подачей или удельным расходом;

иногда эту величину называют рабочим объемом насоса.

 

Как уже отмечалось, в основе конструктивных

схем

ротор­

ных насосов принят шатунно-кривошипный механизм. Поэтому у этих насосов уравнения подачи могут иметь тот же вид, что и у обычных поршневых насосов. Средняя подача роторных насо­

сов

определяется по уравнению вида ( 2 . 1 2 ) .

Такое уравнение

для

 

а к с и а л ь н ы х

р о т о р н о -

п о р ш н е -

е ы х

 

насосов можно получить, пользуясь кинетической схе­

мой,

 

показанной на рис. 2.10. Шток поршня подвижно связан

с шайбой в точке А. При

 

 

вращении ротора в

сторону,

 

 

указанную стрелкой,

ход

 

 

поршня будет увеличивать­

 

 

ся -

 

в положении

D

он

 

 

равен нулю, а в положении

 

 

Е

5

имеет наибольшее

 

 

значение. Таким образом,

 

 

при движении точки А по

 

 

дуге

окружности

DAE

 

 

поршень будет засасывать

 

 

жидкость, а затем при

 

 

движении точки А по дуге

 

 

EFI)

 

ход поршня будет

 

 

уменьшаться, чему

соот­

 

 

ветствует процесс

нагне­

 

 

тания

(выталкивания

 

 

 

жидкости из цилиндра).

Обозначив диаметр

цилиндра

d , число

ци­

линдров z

и число

обо-

Рис. 2.10. Кинематическая схема роторно-поршневого аксиального

насоса

69



ротов ротора п об/мин, получим

 

 

 

 

Q

 

_ г-, _

п

м3

 

 

 

 

ж А г

 

 

 

 

60

"С"

'

 

 

 

 

т

с р =

 

 

( 2 Л З )

где

F= —ц

-

площадь

поршня

(плунжера);

 

 

S = 2Rtgji> -

длина хода поршня;

 

 

 

 

 

R - радиус окружности, на которой находятся

 

 

 

 

оси поршней;

 

 

 

 

 

 

Ji=Z.EDCугол наклона шайбы.

 

 

 

У р о т о р н о - п о р ш н е в ы х

р а д и а л ь ­

н ы х

н а с о с о в

(рис.

2.9)

длина хода поршня равна

двум эксцентриситетам

5=

2 6 ,

а остальные

величины те

же,

что

и у

аксиальных роторно-поршневых. Поэтому уравнения

(2.12) и (2.13)

справедливы и для

радиально-поршневых

насо­

сов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Мгновенная теоретическая подача - это подача, опре­ деляемая за бесконечно малый промежуток времени, когда учитывается истинная скорость (характер движения жидкости)

вцилиндре.

А.Подача кривошипно-поршневого насоса простого дейст­ вия. С целью выявления истинной скорости жидкости и опреде­ ления мгновенной (истинной) теоретической подачи примем

следующие

обозначения

(рис.

2 . 1 ) : V -

радиус

кривошипа;

i - длина шатуна; со

-

угловая

скорость

кривошипа и

ф —

угол поворота кривошипа. Пренебрегая косвенным влиянием

длины шатуна» напишем уравнение

пути поршня

х.

в зависимо­

сти от угла поворота

кривошипа

ф

 

 

 

 

 

Х = г ( ^ - С 0 5 Ц ) > ) ,

 

 

 

(2.14)

чему соответствует уравнение

скорости движения поршня

 

С ~

т1 со sin

Ц> .

 

 

 

(2.15)

На основании уравнения неразрывности можно получить

следующее

выражение для

м г н о в е н н о й

 

т е о р е т и ­

ч е с к о й

п о д а ч и

н а с о с а

простого

дейст­

вия:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70