Розрахунок миттєвої подачі насоса

Миттєва подача одним поршнем пропорційна відносній швидкості руху поршня:

,

де  відносна швидкість руху поршня.

Встановимо витрату насоса у функції кута повороту (дивись рисунок 7.10). Якщо ротор з поршнями повернувся на кут , то переміщення поршня вздовж осі складе:

.

Відносна швидкість поршня:

_1.

Миттєва витрата одного поршня:

_1.

Графік витрати одним поршнем має вид, показаний на рисунку 7.11 (крива 2); крива 1  сумарна витрата від усіх поршнів.

Нагнітання всмоктування

Рисунок 7.11  Графік витрати аксіально-поршневого насоса

Результуюча миттєва витрата гідромотора визначається сумою поршнів, що одночасно знаходяться в напірній порожнині (крива 2).

,

де  число поршнів у напірній порожнині.

Графік витрати гідронасоса, побудований на підставі рівняння (10), зображується кусочно-безупинною функцією у вигляді відрізків синусоїд (крива 2).

З метою усунення зносу голівок поршнів на них встановлюють гідростатичні підп'ятники ( дивись рисунок 7.10, б).

Відносне прискорення руху поршня вздовж осі:

.

Переносне прискорення ; повне прискорення

Сила інерції, що діє на поршень вздовж осі

,

де  маса поршня, зосереджена в центрі ( ).

Пластинчасті насоси

Принципова схема пластинчастого насоса однократної дії представлена на рисунку 7.12.

Насос складається зі статора 1, розташованого в корпусі і ротора 2 з радіальними пазами, у яких розміщені пластини, 3 – витискачі. Ротор розташований ексцентрично щодо статора. Робочі камери насоса обмежені двома сусідніми пластинами і поверхнями статора та ротора. В торцях статора виконані два вікна: прийомне 4 і що віддає 5. Величина ущільнювальної перемички між вікнами 4 і 5 звичайно перевищує величину дуги між двома сусідніми пластинами. Величина її

,

де  кут між пластинами,

 число пластин.

Рисунок 7.12  Принципова схема пластинчастого насосу

При обертанні ротора 2 у напрямку, зазначеному стрілкою, пластини роблять зворотно-поступальні переміщення щодо ротора. Під дією відцентрових сил і тиску рідини пластини завжди контактують із внутрішньою циліндричною поверхнею статора, зміщеного щодо ротора на величину ексцентриситету.

Збільшення робочої камери, що відбувається при обертанні ротора площею СДД₁С₁, що знаходиться напроти прийомного вікна викликає збільшення її обсягу, тому в ній утвориться розрідження і вона заповнюється робочою рідиною. Одночасно з цим зменшення площі АВВ₁А₁ робочої камери, що знаходиться напроти вікна, що віддає, викликає зменшення обсягу робочої камери, тому рідина з її витісняється в нагнітальну (напірну) магістраль.

Визначення продуктивності насоса

Поточне значення теоретичної продуктивності можна визначити як добуток швидкості центра тиску пластини на її робочу площу , h=АА_1.

Елементарна витрата рідини переміщуваною пластиною:

,

де = ;

 ширина пластини.

Повна теоретична продуктивність, з урахуванням вираження кутової швидкості , буде:

.

В отриманій формулі продуктивності не врахований вплив обсягу, займаного пластинами.

З метою зменшення ефекту заклинювання пластин вони нахилені в пазу ротора під кутом (рисунок 7.13). Заклинюванню пластини сприяє нормальна сила N, що розкладається на тангенціальну силу Т і радіальну R.

а)

б)

Рисунок 7.13  Розташування пластини на роторі:

а)  загальний вид;

б)  до розрахунку обсягу пластини.

При товщині пластини S максимальне значення цього обсягу буде

( дивись рисунок 7.13, б).

З урахуванням останнього виразу, одержуємо:

.

Звідки

,

де D = 2·R.

Навантаження, що діє на ротор, передається на вал і далі на опори. Тому пластинчасті насоси одинарної дії звичайно не проектуються на тиск, що перевищує 7 МПа.

Цього недоліку позбавлені насоси подвійної дії, у яких за один оборот ротора кожен витискач (пластина) робить два зворотно-поступальних рухи щодо ротора. При цьому всмоктування рідини відбувається двічі, і двічі відбувається її нагнітання.

Принципова схема насоса подвійної дії представлена на рисунку 7.14.

Рисунок 7.14  Принципова схема пластинчастого насоса подвійної дії

Статор має криволінійну симетричну форму з двома діаметрально розташованими вхідними 1 і 2 і двома (нагнітаючими) каналами 3 і 4, що віддають.

Всмоктування і витиснення рідини відбувається два рази за один оберт ротора. Так як тиск рідини діє на діаметрально протилежні сторони ротора, то підшипники розвантажені від цього тиску. Для повної зрівноваженості число камер, рівне числу лопаток, повинне бути парним.

Пластини 5 вільно переміщаються в пазах ротора 1, при пуску насоса викидаються відцентровою силою. Надалі при роботі контакт їх із внутрішньою поверхнею статора 3 здійснюється за рахунок відцентрової сили і тиску нагнітання, що для цієї мети підводиться в кільцеву камеру 8.

Профіль статора всередині кута утвориться радіусом ₀ , проведеним з центра О.

За один оберт ротора через перетин (дивись рисунок 7.14) надійде обсяг рідини дорівнює обсягу кільця з радіусом R, r і шириною b.

Продуктивність насоса складатиме:

,

де .

Підставляючи отриманий вираз у формулу витрати насоса і з огляду на обсяг рідини, займаного пластинами, одержимо:

.

Звідки, після перетворень, маємо:

.