3. Поршневые насосы

Подача одного цилиндра поршневого насоса простого (однократного) действия определяется выражением:

Q = πD² Sn η₀ /4/60;

где: Q – подача, м³/с; S – ход поршня, м; D – диаметр поршня, м; n – число двойных ходов поршня в минуту.

Подача одного цилиндра поршневого насоса двойного действия определяется по формуле:

Q = (2πD² – πd²)Sn η₀ /4/60;

где: d – диаметр штока, м.

Индикаторное давление поршневого насоса равно сумме избыточного давления, развиваемого насосом при нагнетании, и вакуума, возникающем в цилиндре насоса, при всасывании жидкости:

Р_инд = Р_и + Р_вак.

Допустимая высота всасывания поршневого насоса:

h_вс ≤ Р_ат/(ρg) – Р_нп/(ρg) - U_вх²/(2g) – h_{вх тр} ;

где: U_вх – значение максимальной скорости жидкости во входном патрубке; h_{вх тр} – потери во входном патрубке, определяемые по величине U_вх.

3. Гидроприводы

Совокупность гидромашин, гидроаппаратов и вспомогательных устройств, предназначенных для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости, называется гидроприводом.

По типу гидроприводы делят на объемные и гидродинамические (лопастные). По характеру движения выходного звена объемные гидроприводы делятся на три класса: поступательного, поворотного и вращательного движения. В соответствии с этим в качестве гидродвигателей используются гидроцилиндры, поворотные гидродвигатели и гидромоторы. Различают объемные гидроприводы без управления и с управлением. Существуют два основных способа управления гидроприводом: дроссельный и машинный. Дроссельнон управление заключается в том, что часть подачи насоса отводится через гидродроссель или гидроклапан на слив, минуя гидродвигатель. При этом способе управления возможны два варианта включения дросселя: последовательно с гидродвигателем и параллельно гидродвигателю.

Для гидродвигателя поступательного движения с последовательным включением дросселя скорость выходного звена определяется выражением:

v = μ (S_др/S) [2(P_н – F/S_п)/ρ]^1/2;

где μ – коэффициент расхода через дроссель; S_др – площадь проходного сечения дросселя; S_п – площадь поршня со стороны нагнетания; F - нагрузка на выходном звене; P_н – давление на выходе из насоса.

При параллельном включении дросселя

v = {Q_н - μ S_др[2 F/S_п/ρ]^1/2}/ S_п;

где Q_н – подача насоса.

Машинное управление осуществляется за счет изменения рабочего объема насоса или гидродвигателя или того и другого вместе. Такое регулирование возможно только в гидроприводах вращательного движения. В общем случае частота ращения вала гидромотора определяется выражением:

n_м = n_н e_н V_н η_о/ e_м/ V_м;

где n_н – частота вращения насоса; V_н и V_м – соответственно максимальный рабочий объем насоса и гидромотора; e_н и e_м – безразмерный параметр регулирования соответственно насоса и гидромотора, равный отношению текущего значения рабочего объема к максимальному (изменяется от 0 до 1); η_о – объемный к.п.д. гидропривода, равный произведенияю объемных к.п.д. насоса и гидромотора.

К.п.д. гидропривода η – равен отношению мощности на выходном звене к мощности, потребляемой насосом. Для поступательного гидропривода

η = Fv/M_н /ω_н ,

а для вращательного

η = M_м ω_м /M_н /ω_н;

где M_м и M_н – соответственно момент на валу насоса и гидродвигателя; F – усилие на штоке гидроцилиндра; ω_м и ω_н – угловая скорость вращения вала насоса и гидромотора.

К,П,Д, гидропривода с машинным управлением равен

η = η_о η_м η_г;

где η_м – механический к.п.д. гидропривода, равный произведению механических к.п.д. насоса и гидродвигателя; η_г – гидравлический к.п.д., равный отношению потерь давления в гидролиниях к давлению на выходе из насоса.

При расчете к.п.д. гидропривода с дроссельным управлением учитывается также к.п.д. системы управления, который равен отношению мощности потока жидкости, подведенного к гидродвигателю, к мощности потока жидкости на выходе из насоса без учета потерь в гидролиниях. При последовательном включении дросселя

η_у = 0,385 S_др/ S_{др max}

а при параллельном включении дросселя

η_у = 1- Q_др/ Q_н

здесь S_др и S_{др max} – соответственно текущая и максимальная величина площади проходного сечения дросселя; Q_др – расход через дроссель.

Литература

Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу. Под ред. Б.Б. Некрасова. М.: Высшая школа. 1989.