Устройство, рабочий процесс, классификация поршневых насосов

К поршневым насосам относят возвратно-поступательные насосы, у которых рабочие органы выполнены в виде поршней. Весьма рас­пространенной разновидностью поршневых насосов являются насосы плунжерного типа, применяемые, например, в качестве топливных насосов высокого давления в двигателях внутреннего сгорания.

Поршневые насосы классифицируют:

— по числу поршней: одно-, двух-, трех- и многопоршневые;

— по организации процессов всасывания и нагнетания: одно-, двухстороннего и дифференциального действия;

— по кинематике приводного механизма: вальные насосы с кри-вошипно-шатунным механизмом, кулачковые и прямодействующие;

— по другим признакам — быстроходности, подаче и т. д.

Наиболее простым является поршневой насос одностороннего дей­ствия с кривошипно-шатунным механизмом (рис. 11.1). В нем для вытеснения жидкости используется движение' поршня лишь в одну сторону. При движении поршня вправо объем замкнутой части ци­линдра возрастает, что приводит к возникновению в ней вакуума, под действием которого открывается всасывающий клапан 3 и жид­кость заполняет цилиндр /, следуя за поршнем 2. При обратном ходе поршня (справа налево) объем замкнутой части цилиндра уменьшается, давление при этом резко возрастает, вследствие чего открывается на­гнетательный клапан 4 и жидкость, вытесняемая поршнем, поступает в напорный трубопровод.

Насос двухстороннего действия (рис. 11.2) лишен наиболее суще­ственного недостатка насоса одностороннего действия — прекращение подачи в период всасывания. Вытеснение жидкости происходит при движении поршня в обе стороны. При движении поршня вправо проис­ходит всасывание жидкости в левую рабочую камеру и нагнетание из правой рабочей камеры. При движении поршня влево процессы в камерах насоса меняются на обратные.

Поршневой насос диф­ференциального дейст­вия (рис. 11.3) конструк­тивно отличается от опи­санного выше насоса двухстороннего действия тем, что всасывающий трубопровод подводится только к левой камере цилиндра насоса, а на выходе из правой каме­ры отсутствует нагнета­тельный клапан. Про­цесс всасывания проис­ходит так же, как и в

насеке одностороннего действия, а процесс вытеснения характерен тем, что жидкость поступает одновременно в нагнетательный трубо­провод и в правую рабочую камеру. Всасывание жидкости в левую камеру сопровождается вытеснением жидкости из правой камеры. Таким образом, подача осуществляется за двойной ход поршня, а всасывание — за один его код.

41.2. Подача поршневых насосов. Графики подачи идеальная подача насоса определяется по его рабочему объему и частоте вращения:

Если п — частота вращения в минуту, то секундная идеальная по­дача

Действительная подача меньше идеальной вследствие утечек жид­кости в сопряжениях деталей и уплотнениях насоса, некоторого запаздывания открытия и закрытия клапанов, выделения воздуха из жидкости под действием вакуума:

где

объемный КПД.

Рабочий объем v ₀ определяется следующим образом; ­­для насоса одностороннего действия (рис. 11.1);

где S— площадь поперечного сечения поршня, h == 2г — ход поршня (г-радиус кривошипа);

где S_ш — площадь сечения штока;

-- для насоса двухстороннего действия (рис. 11.2):

— для насоса дифференциального действия (рис. 11.3):

Зависимость перемещения поршня х от угла поворота кривошипа (рис 11.11 поиближенно описывается выражением

Скорость перемещения поршня

где — угловая скорость кривошипа; ускорение поршня, а, следо­вательно, и жидкости, следующей за ним

Текущее значение идеальной подачи

Формула (11.8) показывает, что мгновенная подача насоса является величиной переменной: она изменяется по синусоидальному закону. На рис. 11.4 приведены для примера графики подачи поршневых на­сосов: а) одностороннего действия; б) двухстороннего действия; в) трехпоршневого одностороннего действия со смещением фаз рабочих цик­лов на 120°.

Из приведенных графиков видно, что наименьшей неравномерно­стью подачи обладают трехпоршневые насосы одностороннего дейст­вия, наибольшей — однопоршневые насосы одностороннего действия.

Неравномерность подачи насоса оценивается коэффициентом не­равномерности

Если пренебречь площадью сечения штока Sш, которая значительно меньше площади поперечного сечения поршня S, то после подста­новки значений Qmax, Qmin и Qи в формулу (11.9) и преобразований по­лучим = 0,5 = 1,57.

Аналогично можно показать, что для трехпоршневого насоса од­ностороннего где Qmax и Qmin — соответственно максимальная и минимальная мгновенные подачи насоса.

Для однопоршневого насоса одностороннего действия Qmjn = 0,

Qmax = r S sin 90° = r S (рис. 11.4, а), а идеальная подача

Подставляя значения Qmax,Qmin и Qи в формулу (11.9)и принимая во внимание то,что угловая скорость =,после преобразовании получаем = = 3,14.

Для насоса двухсторон­него действия Qmax = r sin 90° = r S, Qmin = 0 (рис. 11.4, б), а идеальная подача

од­ностороннего действия со смещением фаз рабочих циклов на 120° коэффициент неравномерности подачи = 1,05.

Дата добавления: 2015-08-26