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
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