Поршневые насосы

НАСОСЫ

Гидравлические машины

Гидравлической машиной (гидромашиной) называется машина, предназначенная для преобразования различных видов механической энергии в механическую энергию жидкости, или наоборот. Гидравли­ческие машины разделяются на насосы и гидродвигатели, причем те и другие также делятся на динамические и объемные. К динамическим насосам относятся лопастные (центробежные, осевые) и насосы трения (шнековые, червячные и др.). К динамическим гидродвигателям от­носятся турбины (активные и реактивные). Все остальные объемные гидромашины и гидроаппаратура для них предназначены для объемного гидропривода. Ниже рассматриваются основные конструкции и принцип действия насосов, применяемых в гидроприводах.

Насос служит для преобразования энергии двигателя, приводящего его в действие, в энергию потока рабочей жидкости. Наиболее широко применяют пластинчатые, шестерённые, аксиально- и радиально-поршневые насосы. Независимо от их конструктивных особенностей, все они имеют изолированные рабочие камеры. В процессе работы объем части камер сначала увеличивается, масло из всасывающей линии заполняет их, а объем другой части камер уменьшается и масло вытесняется в на­порную линию.

Устройство и принцип действия

Поршневые насосы для подачи воды и других жидкостей представ­ляют собой простейшие объемные гидравлические машины с возвратно-поступательным движением поршня в гидроцилиндре.

На рис. 1 приведена схема поршневого насоса одностороннего действия. В гидроцилиндре 1 поршень 2 со штоком 6 диаметром d совершает возвратно-поступательное движение. При движении порш­ня вправо объем жидкости в рабочей камере 4 увеличивается, а давле­ние в ней уменьшается и жидкость из резервуара по всасывающей тру­бе 3 через всасывающий гидроклапан К_в поступает в рабочую камеру. Так происходит процесс всасывания при закрытом напорном гидрокла­пане К_н. При движении поршня влево объем жидкости в рабочей каме­ре уменьшается, а давление в ней повышается. Под действием давле­ния всасывающий гидроклапан К_в закрывается, а напорный гидро­клапан К_н открывается и жидкость из рабочей камеры вытесняется через напорный гидроклапан К_н в напорный трубопровод 5. Далее при вращении кривошипа 7 описанный цикл поршневого насоса повто­ряется.

В поршневом насосе одностороннего действия при ходе поршня вправо в гидроцилиндр засасывается объем жидкости, равный

V = FS,

где F — площадь поршня F = nD²/4; S — ход поршня, S = 2 r для насосов с кривошипно-шатунным механизмом (r – радиус кривошипа).

Рис. 1

При ходе поршня влево этот объем выталкивается в напорный трубопровод. Следовательно, поршневой насос одностороннего действия за один оборот кривошипа делает одно всасывание и одну подачу.

Теоретическая подача поршневого насоса одностороннего действия определяется по формуле Q_т = FSn, где п — частота вращения кривошипа.

Действительная подача Q_Д будет несколько меньше теоретической, так как открытие и закрытие напорного и всасывающего клапанов происходит с некоторым запаздыванием, а также вследствие пропуска жидкости через уплотнения поршня и штока. Эта разница учитывается объемным коэффициентом полезного действия n₀. Тогда действительная подача порш­невого насоса одностороннего действия.

Q_Д = h₀FSn, (1)

т. е. подача поршневого насоса пропорциональна частоте вращения кривошипа и не зависит от напора.

Рис. 2

Схема однопоршневого насоса двустороннего действия показана на рис. 2, где 1 — рабочая камера, 2 — напорный трубопровод, 3 — цилиндр, 4 — поршень, 5 — шток, 6 — всасывающий трубопровод. При движении поршня влево всасывающий гидроклапан К^’_в закрыт, а напорный гидроклапан К^’_н открыт и через него насос подает в напорный трубопровод за один ход S в одном направлении объем жидкости V₁ = FS.

В это время в правой рабочей камере жидкость будет засасываться через всасывающий гидроклапан К“_в, а напорный гидроклапан К^”_Н будет закрыт. При движении поршня вправо засасывание будет происходить через всасывающий гидроклапан К^’_в, а подача - через напорный гидроклапан К^”_Н; при этом насос за один ход S в другом направлении с учетом площади штока f подаст объем жидкости V₂ = (F – f) S, где f = pd²/4.

Следовательно, за один двойной ход поршня (один оборот коленчатого вала) объём подаваемой жидкости насосом в напорный трубопровод равен

V = V₁ + V₂ = FS + (F – f) S = (2 F – f) S.

Действительная подача однопоршневого насоса двустороннего действия

Q = h₀ (2 F – f) Sn. (2)

Трехпоршневой насос одностороннего действия (рис.3) состоит из трех однопоршневых насосов одностороннего действия, имеющих общий коленчатый вал.

Рис. 3

Кривошипы таких насосов расположены под углом 120° по отношению друг к другу. Подача жидкости трехпоршневым насосом за один оборот коленчатого вала составляет V = 3 FS. Действительная подача трехпоршневого насоса одностороннего действия равна

Q = 3 h₀FSn. (3)

Трехпоршневые насосы имеют общие всасывающий и напорный трубопроводы.

Дата добавления: 2014-01-07