Индикаторная диаграмма

Изменение давления в рабочей камере насоса изображается индикаторной диаграммой в координатах Р- S

Индикаторная диаграмма имеет вид прямоугольника 1-2-3-4. При движении поршня в право давление в полости насоса перед поршнем (Р₁) ниже атмосферного (Ра), что объясняется расположением уровня жидкости в приемной емкости ниже оси цилиндров насоса и наличием гидравлических сопротивлений во всасывающем коллекторе.

В точке 1 поршень начинает двигаться в обратную сторону (влево). При этом всасывающий клапан закрывается, а давление в полости резко возрастает до величины Р₂, превышающей давление в начале нагнетательной линии Рк (точка 2). Это превышение обусловлено действием веса нагнетательного клапана и натяжением пружины. При дальнейшем перемещении, жидкость вытесняется в нагнетательный трубопровод до точки 3 (крайнее положение поршня). При изменении направления движения поршня, нагнетательный клапан закрывается, после чего открывается всасывающий клапан и т.д.

Действительная диаграмма отличается от теоретической наличием различных факторов:

-наличием инерционных сил жидкости в трубопроводе и компенсаторе, передающиеся в рабочую камеру;

-колебание клапанов из-за отклонений точности изготовления различных элементов клапана, жесткости пружины.

-линии подъема 1-2 и спада 3-4 нестрого вертикальны из-за некоторой сжимаемости жидкости, наличие в ней пузырьков воздуха, газа, упругой деформации элементов привода и цилиндро- поршневой группы.

Действительные индикаторные диаграммы снимают с помощью индикаторов.

Примеры действительных диаграмм:

1 - вместе с жидкостью по линии а сжимается воздух. Подача насоса умень­шается в пропорции к отношению длин l₁ и l, так как на отрезке с происходит сжатие воздуха;

2 - в рабочей камере вследствие неправильной конструкции образуется газовый мешок. Всасывающий клапан открывается после того, как газ в мешке расширится по линии b, вследствие чего также снижается подача насоса;

3 - запаздывание с посадкой всасывающего клапана, пропускающего жидкость на отрезке l , в результате чего задерживается возрастание давления в рабочей камере;

4 - при запаздывании с закрытием нагнетательного клапана задерживаются спад давления в цилиндре и открытие всасывающего клапана;

5,6 – неплотность клапанов. Перетекание жидкости особенно заметно окало мертвых точек на участках d диаграмм;

7 - насас рабатает без пневмокомпенсаторов или при их не эффективном действии (недостаточный объем и давление газа в компенсаторе);

8 – жидкость неравномерно подходит к насосу при давлении выше атмосферного.

Характеристики поршневых насосов

Основной характеристикой поршневых насосов является зависимость между подачей и давлением. Форма характеристики определяется из уравнения:

Q= FSn η_о, т.е подача не зависит от давления

Характеристика выглядит в виде вертикальных (или горизонтальных линий) для каждого значения частоты вращения или диаметра цилиндро-поршневой группы. Действительные характеристики отличаются от теоретических наличием объемных потерь с увеличением давления.

Мощность и КПД поршневого насоса

Гидравлическая мощность поршневого насоса (как и любого другого) определяется из выражения:

Nг =QρgH

Приводная мощность насоса будет отличаться от гидравлической на величину непроизводительных потерь, учитываемых КПД.

.η = ηг ηм ηо

ηг = h_м/h_{i ,} где h_м , h_i - манометрический и индикаторный напор соответственно.

.ηм =η₁ η₂ η₃ η₄

η₁ - КПД подшипников валов (0,98-0,99)

η₂ - КПД зубчатой передачи (0,98-0,99)

η₃ – КПД КШМ (0,95)

η₄ - КПД поршней, сальников (0,92)

Таким образом, приводная мощность будет составлять

N = Nг/ η = QρgН/ ηг ηм ηо

Где: Q – фактическая подача, м³/сек

Н – полный напор развиваемый насосом, м

Подбор двигателя следует производить с учетом возможных перегрузок (φ) и КПД передачи (ηп)

Nдв = φ N/ ηп

Где: φ – коэффициент запаса (для больших насосов

φ=1-1,15 для малых насосов φ=1,2-1,5)

. ηп –КПД передачи между двигателем и насосом (для клиноременной передачи ηп =0,92; для цепной передачи ηп=0,98)