Файл: Энгель, В. Ю. Основы теории и расчет объемных гидромашин с фазовым регулированием учебное пособие.pdf

ния, например с камерой разрежения (посредством демпфиру­ ющих отверстий и соединительных каналов).

Напрашивается вывод об объединении в одной конструкции как дросселирующих прорезей, так и демпфирующих отверстий. Однако непосредственное объединение не дает желаемого эф­ фекта из-за потерь энергии при нулевой подаче и в Шираком диапазоне малых и средних подач насоса.

При этих подачах распределительные окна смещены :на до­ статочно большой угол относительно профиля статора, следова­ тельно, когда рабочая камера вступает в контакт с дросселиру­ ющей прорезью нагнетания и начинает 13апол,нятыся жидкостью из окна нагнетания, другая камера, соединенная с первой посредством демпфирующих отверстий и системы каналов, уве­ личивается в объеме и более или менее интенсивно отсасывает из первой камеры жидкость. Это приводит к возврату значи­ тельной части жидкости й.з полости нагнетания обратно в по­ лость всасывания, что (сопровождается увеличением неравно­ мерности подачи насоса и снижением его производительности. Кроме того, перетекание увеличенных объемов жидкости через систему каналов ведет к (росту гидравлических потерь и, следо­ вательно, к снижению КПД насоса.

Чтобы избежать этого, необходимо (обеспечить разобщение дросселирующих прорезей и демпфирующих отверстий гари оп­ ределенных значениях угла ;а.

§ 7. Метод синхронного изменения сечений

Рассмотрим распределительный орган, объединяющий оба метода разгрузки и обеспечивающий разобщение дросселирую­ щих прорезей и демпфирующих отверстий при определенных величинах угла а (рис. 1.22).

Распределительный орган состоит из двух дисков, один из которых показан на рис. 1,22, а. Он включает окна 1 и 3, снаб­ женные дросселирующими прорезями 6 и 2. Последние (имеют конфигурацию, обеспечивающую линейное изменение давления в рабочих камерах, движущихся от окон всасывания к окнам нагнетания, в положении, когда окна расположены против учаCTKOiB переменной кривизны статора.

Середины перемычек между окнами соединены между собой попарно при помощи щелей и внутренних каналов. Так, напри­ мер, посредством щели 7 радиального каналн 8, кольцевого 5 и щели 4 сообщается между собой одна пара перемычек. Анало­ гичным путем сообщается и вторая пара перемычек. (Все щели расположены на одинаковом (расстоянии От оси диска.

Второй диск отличается от рассмотренного только располо­ жением окон. Они смещены на 90°.

60

Дросселирующие прорези в обоих дисках .выполнены на рав­ ных расстояниях от их осей, являющихся продолжением одна другой.

'При взаимном расположении распределительных окон, дрос­ селирующих прорезей, демпфирующих щелей относительно про­ филя статора, изображенном на рис. 1.22,6 (ia=iamaix), подача насоса равна нулю. При движении рабочих камер от окон 18 я9

кокнам 5 я 14 жидкость вытесняется через демпфирующие щели. Путь жидкости при .этом: камера (защемления, демпфи­ рующая щель 1 —каналы 3, 4, 15 —демпфирующая щель 16 — камера разрежения между пластинами, движущимися от окна 14

кокну 18. Аналогичным путем вытесняется жидкость через дросселирующую прорезь 11. При этом дросселирующие проре­ зи 2 и 12 не сообщаются ни с демпфирующими щелями, ни с рабочими камерами. Их разобщает профиль 19 статора.

Повернув распределительные диски «а угол 45°, получим взаимное расположение окон, прорезей и щелей относительно

профиля статора, изображенное на рис. 1.22, в (а = 0). При таком расположении подача насоса максимальна. Окна 5 я 14 выполняют функции нагнетания, а окна 18 и 9 — функции вса­ сывания. Дросселирующие прорези 2 и 12, соединенные с окна­ ми нагнетания, сообщаются с рабочими камерами, а демпфи­ рующие щели 7 я 17 перекрыты профилем 19 статора, вследст­ вие чего невозможно течение жидкости, например, (по пути щель 7 —система каналов —щель 17. Также невозможно тече­ ние жидкости по пути щель 11 — система каналов — щель 7.

При установке распределительных дисков в положение про­ межуточное то отношению к положениям, изображенным на рис. 1.22,6 и 1.22,б, дросселирующие прорези 2, 12 и демпфиру­ ющие щели 7, 17 будут частично перекрыты.

Для того чтобы получить уравнение, описывающее процессы, протекающие в рабочей камере при этом методе разгрузки, необ­ ходимо в уравнение (1.70) добавить члены, учитывающие расход жидкости через .системуканал ов идемпфирующие щели, а также объем этих каналов и исключить член, содержащий площадь поперечного сечения дросселирующей .прорези, расположенной со стороны окна всасывания, так как в рассматриваемом случае эта прорезь отсутствует. Тогда уравнение (4.70) примет (следую­ щий вид (принимая во внимание, что начальный объем рабочей камеры зависит от угла а ):

61

где |лз—коэффициент расхода через демпфирующие щели; 53(а; ф) — изменяющаяся в функции угла а площадь попереч­

ного сечения демпфирующих щелей; Рр~ Р о— давление в камере разрежения, соединенной систе­

мой каналов с рассматриваемой рабочей камерой. Решая это уравнение относительно площади поперечного се­

чения дросселирующей прорези и учитывая выражения (1.65),. (1.66), (1.67) и (1.68), получим

+ 5 3 (а; ф) {Рз 1 / — [Р (ф) — Р01

+ !=1 + (172>

Рассмотрим следующие частные случаи (рис. 1,22):

а) а=0

В этом случае пластины, проходящие перемычку между ок­ нами, движутся по -постоянному радиусу кривизны статора, вследствие чего второй член в числителе (1.72) обращается в нуль. С другой стороны, поскольку в этом случае демпфирую­ щие щели перекрыты профилем статора и течение жидкости из рассматриваемой рабочей камеры в камеру разрежения отсут­ ствует, обращается в нуль и последний член в числителе.

На рис. 1.23 приведены графики, построенные по выражению (1.73) для различных значений газооодержания :в жидкости.

Теоретическая форма дросселирующей прорези (в сечении — прямоугольник с (большей стороной, равной b), соответствующая

62

5% газовой фазы, изображена на рис. 1.24 в виде заштрихован­ ной фигуры. 'Криволинейные участки этой фигуры с достаточ­ ной степенью точности (могут 'быть апроксимированы отрезками прямых klmnq и k'l'm'n'q'. Размер b -прорези ограничен ордина тами ок и ок1, что свизано с

формы обеспечивает линейную зависимость давления в рабо­ чих камерах от угла их пово­ рота, поскольку при построе­

уравнение (1.71) относительно площади поперечного сечения щели и учитывая, что предпоследний член обращается в нуль, получим

Зависимость по выражению (1.74) представлена на рис. 1.26. Для того чтобы можно -было регулировать сечение демпфирую­ щей щели в функции угла поворота ротора по полученному за-

63

Р и с . 1.24. Теоретическая форма дросселирующей прорези.

Р и с . 1.25. Графики изменения дав­ ления в рабочей камере насоса:

1 — теоретическая зависимость; 2 — эксгте-

экспериментальная кривая при дроссели­ рующих прорезях в виде пирамид.

64

кону, необходимо ©нести серьезные усложнения в конструкцию насоса, что, в свою очередь, увеличит габариты и вес гидрома­ шины, а также трудоемкость ее изготовления.

Поэтому демпфирующие щели рациональнее выполнять с величиной сечения, не зависимой от угла поворота ротора, но изменяющейся в функции угла а. Размеры же сечения следует выбирать при максимальном значении угла <р (см. рис. 1.26). Это приведет к некоторой нелинейности графика давления в рабочей камере в функции угла ее поворота, зато обеспечит

главное, не требует усложнения конструкции насоса, о котором говорилось .выше.

Теперь рассмотрим весь диапазон изменения угла а (0 < а <

Clmax) •

Если в формуле (1.71) положить Sj (а; <р)=5з(<р; а) =0, то

Используя выражения (1.59), (1.65), (1.66), (1.67) и (1.68),

преобразуем последнее тождество (учитывая, что Рж=Рож):