4.3. Регулируемый объёмный насос с регулятором подачи

Для изменения подачи насоса используют регулятор подачи, являющийся составной частью конструкции насоса. Регулирование подачи насосной установки осуществляется за счёт изменения рабочего объёма W_н насоса. Рассмотрим работу регулятора подачи на примере аксиально – поршневого насоса с наклонным диском (рис. 20).

Рис. 20. Схема работы регулятора подачи аксиально – поршневого насоса

с наклонным диском:

1 – распределительная шайба; 2 – блок цилиндров; 3 – плунжер; 4 – наклонный диск;

5, 6 – пружина; 7 – поршень регулятора подачи

Насос работает следующим образом. При вращении блока цилиндров 2 плунжер 3 перемещается вдоль своей оси, опираясь на наклонный диск 4. При этом происходит всасывание из подводящей линии и нагнетание рабочей жидкости в напорную линию через отверстия распределительного диска 1. Пружина 5 обеспечивает поджим плунжера к опорной поверхности наклонного диска. Рабочий объём насоса будет равен:

, (59)

где S_пл – площадь плунжера;

l_пл – ход плунжера;

k – количество плунжеров.

При повышении давления р_н в напорной линии давление действует на поршень 7 регулятора подачи, преодолевая сопротивление пружины 6. Шток поршня кинематически связан с наклонным диском. При перемещении поршня наклонный диск изменяет угол γ наклона, вращаясь вокруг точки О, в меньшую сторону. Так как при этом уменьшается ход плунжера

,

то и рабочий объём W_н насоса, определяемый по формуле (59), изменит своё значение в сторону уменьшения.

Поршень 7 начинает перемещаться только при достижении в напорной линии некоторого минимального давления р_{н min}, преодолевая усилие предварительного поджатия пружины F_пр. Давление р_{н min}, которое при действии на поршень регулятора подачи уравновешивается силой F_пр, называют давлением настройки регулятора подачи.

Характеристику насосной установки с регулятором подачи строят следующим образом.

а) б)

Рис. 21. Насосная установка с регулятором подачи:

а) – условное обозначение регулируемого насоса; б) – построение характеристики

насосной установки с регулятором подачи

Если давление насоса меньше давления настройки регулятора подачи (р_н < р_{н min}), то сила предварительного поджатия пружины F_пр удерживает поршень в крайнем правом положении, и угол наклона диска 4 имеет максимальное значение (γ = γ_max). Тогда рабочий объём насоса тоже имеет максимальное значение (W_н = W_{н max}), и подача насосной установки равна подаче насоса (Q_ну = Q_н). На этом этапе характеристика насосной установки с регулятором подачи совпадает с характеристикой насосной установки с предохранительным клапаном. В координатах р – Q строят характеристику насосной установки аналогично методике построения, изложенной в разделе 4.1 (рис. 21, б, линия 1).

Затем по заданному значению давления настройки р_{н min} определяют точку В и соответствующую ей величину максимальной подачи Q_н насоса (при γ = γ_max).

Если давление насоса превысит давление настройки регулятора подачи (р_н > р_{н min}), поршень под действием силы давления перемещается влево, уменьшая угол γ наклона диска 4. Подача насосной установки уменьшается, и величину подачи в этом случае определяют по формуле:

, (60)

где K_p – постоянный коэффициент регулятора, зависящий от жёсткости пружины;

p_н – текущее (расчётное) давление насоса (р_{н min} ≤ p_н ≤ р_{н max}).

Задаваясь некоторым бóльшим значением p_н > р_{н min} (значение р_н выбирают примерно как p_н = 1,1р_{н min}), определяют подачу насосной установки по формуле (60). Используя полученные значения p_н и Q_ну, определяют координаты точки С. Затем проводят линию, соединяющую точки В и С до пересечения с осью ординат (линия BD, рис. 21, б)

Ломаная линия АВD – характеристика насосной установки с регулятором подачи при р_н = р_{н max}. Линия АВD имеет тот же внешний вид, что и характеристика насосной установки с переливным клапаном (рис. 19, б). Однако снижение подачи при использовании переливного клапана обеспечивается за счёт слива части рабочей жидкости в гидробак, что менее эффективно, чем при использовании насосной установки с регулятором подачи.

Для насосной установки, состоящей из регулируемого насоса и регулятора подачи, рабочая точка R при совмещений характеристик насосной установки и трубопровода с гидроцилиндром может лежать на участке АВ характеристики, или на участке ВD (рис. 21, б).

Если точка лежит на участке АВ характеристики, то мощность определяется аналогично определению мощности для насосной установки с предохранительным клапаном (см. раздел 4.1).

Если точка R лежит на участке ВD характеристики (рис. 22), то согласно принципу работы регулируемого насоса с регулятором подачи при некотором давлении p_н > р_{н min} происходит изменение рабочего объёма насоса в меньшую сторону, и соответственно, изменяется его подача.

Координатами точки R будут:

- по оси давлений текущее (расчётное) давление р_н насоса;

- по оси подач действительное Q_нд значение подачи.

Ломаная линия ERD – новая характеристика насосной установки с регулятором подачи при некотором давлении p_н > р_{н min}. Линия ER параллельна линии АВ.

Рис. 22. Схема к определению параметров (р_н и Q_нд) регулируемого насоса

с регулятором подачи:

1 – характеристика насоса; 2, 4 – характеристика насосной установки;

3 – характеристика трубопровода; R – рабочая точка

Мощность в этом случае определяют по формуле (55) с учётом действительной подачи:

- при давлении p_н = р_{н min} ; (61)

- при давлении p_н > р_{н min} . (62)