Пульсация давления

Колебания потока вызывают колебания (пульсации) давления на выходе насоса, амплитуда которых может значительно превышать амплитуду колебания потока. Пульсация давления может привести к усталостному разрушению труб, а также вызвать вибрацию клапанов и прочей гидроаппаратуры.

Пульсация давления связана с колебаниями подачи зависимостью, вытекающей из теории гидравлического удара:

где и - изменения давления и расхода жидкости в некоторой точке трубопровода;

- плотность жидкости

s – площадь сечения канала;

а – скорость распространения звука в трубопроводе, заполненном жидкостью.

Как показали испытания, колебания подачи и пульсации давления, вычисленные с учетом лишь кинематики насоса, могут значительно отличаться от фактических данных, полученных при испытаниях.

В общем случае допустимая пульсация потока жидкости на выходе насоса (отношение величины размаха колебаний подачи к средней ее величине) при номинальном режиме работы не должна превышать 5%; при этом пульсация давления не должна быть больше 15% от средней величины давления.

Радикальным средством снижения пульсации подачи и, соответственно, давления является установка непосредственно на выходе насоса жесткой емкости в виде отрезка трубы диаметром примерно в 5 раз больше диаметра выходного канала; длина этого отрезка 5-6 диаметров трубы.

Действующие силы и крутящий момент

Усилие давления жидкости

Усилие давления жидкости на поршень цилиндра (рис. 6), соединенного в данный момент с рабочей полостью насоса, направлено по его оси и равно (при нулевом противодавлении)

где d – диаметр поршня;

р – давление жидкости.

В точке контакта поршня со статорным кольцом (допускаем, что эта точка находится на оси поршня и учитываем лишь усилие давления жидкости) возникает в результате воздействия этой силы нормальная к поверхности кольца сила N реакции кольца, которую можно разложить на составляющие:

Р – направленную по оси поршня,

Т – направленную перпендикулярно к оси последнего.

Из условия равновесия поршня следует, что составляющая Р равна по величине и обратна по знаку алгебраической сумме сил, действующих со стороны поршня по его оси. К этим силам относятся указанное усилие давления жидкости на поршень, усилие сжатия пружины, сила инерции поршня в относительном движении, сила трения и др. В дальнейшем будем учитывать лишь силу Р давления жидкости.

Дата добавления: 2014-01-07