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

лении для кривых 6 и 4, изображена под номером 1. Поскольку в этом случае

к , = к;,

эта зависимость представляет собой прямую линию, параллель­ ную оси абсцисс.

Действительное изменение объема камеры защемления опи­ сывается кривой 3, а не 4. Поэтому для реального насоса кри­ вая суммарного объема 2 заметно отличается от кривой 1. Кри­ вой 2 соответствует область несбалансированных объемов, за­ штрихованная на рис. 1.14.

До сих пор мы не учитывали компрессии жидкости в рабо­ чей камере при ее переносе из полости всасывания в полость нагнетания. В момент соединения с окном нагнетания происхо­ дит практически мгновенное повышение давления в камере от давления всасывания до давления нагнетания, сопровождаемое характерным акустическим эффектом, величина которого ра­ стет с увеличением разности (/?н—Рве)- Это явление значитель­ но увеличивает уровень шума, создаваемый насосом, отражает­ ся на величине динамических нагрузок на элементы насоса. Помимо этого, в значительной степени увеличивается неравно­ мерность подачи насоса, так как часть жидкости из полости нагнетания под действием разности давлений перетекает в ра­ бочую камеру в момент ее соединения с окном нагнетания.

В нерегулируемых пластинчатых насосах (работа которых также сопровождается этим эффектом) для обеспечения плав­ ного повышения давления в камере у кромок окон нагнетания выполняют дросселирующие прорези различной формы.

Следовательно, недостаток методов устранения запирания жидкости, .при которых давление в камере на участке защемле­ ния остается близким к рвс, заключается в том, что помимо ка­ налов, предназначенных для разгрузки защемленных объемов, необходимо выполнять еще канавки (прорези), снижающие влияние _ударных явлений, описанных выше.

Теперь рассмотрим второй путь, предусматривающий плав­ ное повышение давления жидкости в рабочей камере на участке защемления до давления нагнетания. В этом случае представля­ ет интерес использование описанных выше дросселирующих или аналогичных прорезей одновременно для двух целей: предот­ вращения гидравлического удара в момент соединения камеры

сокном нагнетания и устранения вредного влияния запираемой

вкамерах жидкости. Для одновременного удовлетворения обо­ им этим требованиям прорезь у окна нагнетания должна выпол­ няться так, чтобы были обеспечены следующие условия:

а) плавное нарастание давления в рабочей камере, перено­ симой из полости всасывания в полость нагнетания, при макси­

мальной подаче (а = 0);

45

положении органа, регулирующего подачу (0 < а < а т ах); в) выполнение пп. а и 6 при реверсе потока жидкости. Дру­

гими словами, дросселирующие прорези должны выполняться по обеим сторонам каждого из распределительных окон, при этом форма и параметры каждой из них должны выбираться из условия выполнения пунктов а, о, в.

Из изложенного вытекает, что при рассмотренном ранее способе разгрузки запертых объемов путем соединения канала­ ми камер защемления с камерами разрежения выбор сопротив­ лений этих каналов должен производиться исходя из тех же усло;вий (пп. а, б ив).

Следует остановиться еще на одном методе разгрузки, а именно, на разгрузке с помощью клапанных устройств.

В связи с тем, что время протекания процесса находится в пределах от нескольких тысячных до десятитысячных долей секунды в зависимости от скорости ротора насоса и углового расстояния между распределительными окнами, пружинные клапанные устройства не могут решить проблемы, так как не обеспечат открытие и закрытие перепускного отверстия за столь малый отрезок времени.

Осуществимость применения самодействующих клапанов, открываемых и закрываемых изменяющимся перепадом давле­ ния до и после клапана, близка к нулю из-за практической не­ возможности одновременного удовлетворения таких разноречи­ вых требований, как: ничтожно малой массы клапана, необхо­ димой для обеспечения его срабатывания за весьма малые про­ межутки времени, заданной поверхности клапана, достаточной для его открытия при малых перепадах давления, и, наконец, жесткости, достаточной для обеспечения плотного прилегания клапана к своему седлу при больших перепадах давления.

Таким образом, наиболее рациональными методами, обеспе­ чивающими плавное нарастание давления в рабочих камерах при их движении по участкам между распределительными ок­ нами, являются:

а) метод, использующий соединение камер, в которых про­ исходит защемление жидкости, с камерами, в которых образу­ ется вакуум (разрежение);

б) метод, использующий выполнения дросселирующих про­ резей, расположенных по бокам распределительных окон. .

Переходим к анализу каждого из этих методов.

§5. Метод соединения камер защемления

скамерами разрежения

Для того чтобы оценить эффективность метода, необходимо установить теоретическую зависимость ;между изменением дав­ ления в рабочей камере, на участке защемления и переменным

46

углом поворота ротора при конкретных конструктивных испол­ нениях устройств, осуществляющих этот метод.

Одно из конструктивных исполнений подобных устройств схематически изображено на рис. 1.15. На этом рисунке показа­ ны только те элементы, которые необходимы для объяснения принципа действия устройства. Окна всасывания 1,8 и окна на­ гнетания 4, 12 смещены относительно профиля 9 статора 13. Рас­ пределительный орган выполнен таким образом, что все четыре окна могут смещаться одновременно. Вместе с ними смещаются и радиальные каналы 3, 6, 11, 14, каждый из которых сообща-

Р и с. 1.15. Схема насоса с соединением камер.

ется с кольцевой полостью 5. На перемычках между окнами выполнены сверления 2, 10, 15, 7, которые сообщаются с ради­ альными каналами.

Насос работает следующим образом (рассматривается уста­ новившийся режим работы насоса). При вращении ротора в на­ правлении против часовой стрелки, когда одна из рабочих ка­ мер, например б, попадает на перемычку между окнами 1 и 4 (перемычка расположена против профиля статора, имеющего переменный радиус кривизны), ее объем уменьшается. В резуль­ тате часть жидкости вытесняется через демпфирующее отверс­ тие 2, канал 3, кольцевую полость 5, каналы 6 и 14, отверстия 7 и 15 в камеры а и в. Таким же путем происходит вытеснение жидкости из камеры г.

Для получения дифференциального уравнения, описываю­ щего процессы в одной из рабочих камер, движущейся от окна всасывания к окну нагнетания, воспользуемся уравнением 1.54,

47

сматриваемом методе разгрузки в начальный объем рабочей камеры должен быть включен объем каналов, соединяющих камеру защемления с камерой разрежения.

Принимая это во внимание, имеем

Р и с . 1Л6. Схема к расчету мгновенного объема рабочей камеры.

выражениями (1.17) и (1.18), рассмотрим одно из мгновенных положений камеры на участке защемления (рис. 1.16).

Начнем с определения ее поперечного сечения. Обозначим площадь секторов

аос = S, cod — S2; doe = S3; eok = S4; to c = S 1(<p); eof = S2(cp); bof = S ( <p).

48

Из анализа геометрических соотношений рис. 1.16 получим

Обозначим площадь bfgrn через Sft, площадь сектора mog через

S ’ ( Ф ) = - ^ .

Тогда мгновенная площадь рабочей камеры

S K = S ( < P ) - S ' (ф),

а ее мгновенный объем

Фv/2