1−Камера;2–нагнетательныйтрубопровод;3–сальник;4–поршень;5–цилиндр;6–нагнетательныйклапан;7–всасывающийклапан

Так,приходепоршнявлевоизвспомогательнойкамерывнагнетатель-ныйтрубопровод2вытесняетсяобъемжидкости,равный(S_п–S_шт)l_x;приходепоршнявправоизосновнойкамерывытесняетсяобъемжидкости,рав-

ныйS_шт∙l_xТакимобразом, заобаходапоршнявнагнетательныйтрубопроводбудетподанобъемжидкости,равный:

(S_пS_шт)l_X

• S_штl_X

^S_п^l_X. (3.20)

т.е.столькоже,сколькоподаетсянасосомпростогодействия.Разницалишьвтом,чтоэтотобъемжидкостиподаетсяза оба хода поршня,следовательно,иподачапроисходитболееравномерно.

Подачанасосатройногодействия,состоящегоизтрехнасосовпростогодействия,приS_штS_{псоставит:}

Q_ДQ_Т

_V

_3S_пl_Xn_V

60

. (3.21)

Значение^_V

зависитотразмеровнасосаиегоизноса.Для большихна-

сосов(диаметромпоршнябольше150мм)^_V

99%.

можетсоставлятьот95до

Изменениеподачипоршневогонасосазаодиноборотвалакривошипаможноизобразитьграфически,чтодаетнаглядноепредставлениеопоследо-вательностипроцессоввсасыванияинагнетания,атакжевозможностьоце-нитьстепеньнеравномерностиподачи.

Изменениемгновеннойскоростидвиженияw_{nпоршня}вовременисдостаточнойстепеньюприближенияследуетсинусоидальномузакону:

^w_п^{rsin,} (3.22)

где

rl_X/2

• радиускривошипа,м;

2n/60–угловаяскоростьс^-1;

f()

• уголповоротакривошипа;

–время,с.

Соответственномгновеннаяподачанасосасоставит:

^QS_п^w_п^{Frsin.} (3.23)

Извыражения(3.23)следует,чтоскоростьпоршняравнанулювобоих

крайнихположениях(0

(90º).

и180º)имаксимальнапосрединехода

Изменениефункции(3.23)заодиноборотвалакривошипапоказанонарисунках3.28-3.30.



Рис.3.28–Диаграммаподачижидкостипоршневымнасосомпростогодействия



Рис.3.29–Диаграммаподачижидкостипоршневымнасосомдвойногодействия

Q,м³/с

^Qmax

π

π

^3π _2π 5π

2 2 ₂

3^π _

Рис.3.30–Диаграммаподачижидкостипоршневымнасосомтройногодействия

Рабочийциклпоршневогонасосаможетбытьграфическиописаннабумагеспециальнымприбором−индикатором.Графикизменениядавлениявцилиндрезаодинполныйобороткривошипаназываетсяиндикаторнойдиа-граммой.Нарисунке3.31показанатакаядиаграмманасосапростогодейст-вия.

Рис.3.31–Индикаторнаядиаграмма

Придвижениипоршняслеванаправо(см.рисунок3.21)(процессвса-сывания)давлениевцилиндренасосарезкопадаетдодавлениявсасыванияP_всполинииаб.Из-заподатливостистенокцилиндраисжимаемостижидко-стилинияабневертикальна,аслегканаклоненаипереходитзатемвволни-стуюлиниюбв.Далеенавсасывающейлинииподдерживаетсяпостоянноедавлениеилиниявгостаетсяпрактическигоризонтальнойнапротяжениивсегоходавсасывания.Приобратномдвижениипоршня(ходнагнетания)давлениевцилиндреотP_{всподнимается}додавленияP_нагнпопрямойгд,на-клонкоторойвлевоотвертикалиобъясняетсятемижесамымипричинами,чтоидлялинииаб.Началосжатияжидкостисопровождаетсяколебаниямидавлениявцилиндре(линияде).ВдальнейшемдавлениеP_{нагностается}неиз-меннымнапротяжениивсегоходанагнетания (линияеа).Приповторном ра-бочемциклеэтотграфикбудетповторяться.

Неисправности,возникающиевгидравлическойчастипоршневогона-сосаизменяютхарактериндикаторнойдиаграммы.Анализируяразличныеиндикаторныедиаграммыстемиилиинымианомалиями,можнобезоши-бочносказатьонеисправностинасоса(рисунки3.32-3.34).

Принеплотномприлеганиивсасывающегоинагнетательногоклапанаксвоимопорнымповерхностяминдикаторнаядиаграмманасосаимеетвид,представленныйнарисунке3.32.

д

Р _{а е}

_в г

б

lx

а б

Рис.3.32–Индикаторнаядиаграммапринеисправнойработеклапанов:

а–неплотноеприлеганиевсасывающегоклапанакопорнойповерхности;б–неплотноеприлеганиенагнетательногоклапанакопорнойповерхности

Призапаздываниизакрытиявсасывающегоинагнетательногоклапананавремяtиндикаторнаядиаграмманасосаимеетследующийвид(см.рис.3.33):

д

^Р а ^е д а ^е

t

t

_в г _в гб _б

lx _х lx

а б

Рис.3.33–Индикаторнаядиаграммаприотставаниивработеклапанов:

а–запаздываниезакрытиявсасывающегоклапанананавремяt;б–запаздываниезакрытиянагнетательногоклапанананавремяt

Приподсосевоздуха(газа)илиналичиегазовой«пробки»врабочейкамереиндикаторнаядиаграмманасосаимеетвид,приведенныйнарисунке3.34.

Р _{а е} ^д Р _{а е}

_в г

б

lx ^х

_в г

б

lx х

а б

Рис.3.34–Индикаторнаядиаграммапривоздухаврабочейкамере:

а–существуетподсосевоздуха(газа);

б–наличиегазовой«пробки»врабочейкамере

Движущейсилойпроцессавсасываниявпоршневыхнасосахявляетсяразностьдавленийвисходномрезервуареиврабочейкамеренасоса.Эта

движущаясиларасходуетсянаподъемжидкостинавысотувсасывания

^hвс^;

h

напреодолениесопротивленийвсасывающеготрубопровода

h^вс;напреодо-

п

лениесопротивлениявсасывающегоклапана

всклап

;напреодолениесилинер-

циистолбажидкостивовсасывающемтрубопроводетери.Тогда:

^hин

–инерционныепо-

P_1P_x

вс вс

g

^hвс^hклап^hп

^h_ин, (3.24)

где

^P_1–давлениевисходномрезервуаре,Па;

^P_x–давлениеврабочейкамеренасоса,Па;

^–плотностьперекачиваемойжидкости,кг/м³;

^g–ускорениесвободногопадения,м/с²;

^hвс

h

всклап

пана,м;

вс

–высотавсасыванияпоршневогонасоса,м;

–потеринапоранапреодолениесопротивлениявсасывающегокла-

^h_п –потеринапоравовсасывающемтрубопроводе,м;

^h_ин–инерционныепотеринапора,м.

Инерционныепотеринапоравпоршневомнасосемогутбытьопреде-леныкак:

l

h_ин

g

S_п^Sтр

^2rcos_{, (3.25)}

где l–длинавсасывающейтрубы,м;

S_п–площадьпоперечногосеченияпоршнянасоса,м²;

2

^Sтр

• площадьпоперечногосечениявсасывающейтрубы,м;

rl_X/2

• радиускривошипа,м;

па;

2n/60

–время,с.

• угловаяскоростьс^-1;

f()

–уголповоротакривоши-

Однакодлянормальнойработыпоршневогонасосанеобходимочтобыдавлениев рабочейкамеренасосабылобольшедавлениянасыщенныхпаровперекачиваемойжидкости,впротивномслучаебудетпроисходитьвскипаниежидкостивнасосеикавитация.Дляобеспечениябезкавитационнойработынеобходимоопределитьпредельнуювысотувсасыванияпоршневогонасоса.Придостижениипредельнойвысотывсасываниякогдадавлениеврабочейкамерестановитсяравнымдавлениюнасыщенныхпаровперекачиваемойжидкости,уголповоротакривошипа=0иинерционныепотеринапорастановятсямаксимальными,тогда:

_h^max_^lSп

^2r

_ин ^ , (3.26)

gS_тр

п

в этотжемоментвремени,скорость движенияжидкостивтрубопроводеста-новитсяравнойнулюипотеринапоравовсасывающемтрубопроводетакже

становятсяравнынулю

^hвс=0.Тогдасогласноформуле(3.24)предельная

высотавсасываниябудетопределятьсякак:

_h^пред_^P1^Pнп_h^вс _^l

^{Sп2r,} (3.27)

^вс g

клап

gS_тр

вс

_гдеhпред

^Pнп

• предельнаявысотавсасыванияпоршневогонасоса,м;

• давлениенасыщенныхпаровперекачиваемойжидкостиприрабо-

чейтемпературе,Па.

Согласновыражению(3.27),сростомтемпературыичастотывращениявалакривошипно-шатунногомеханизмапредельнаявысотавсасыванияпоршневогонасосабудетуменьшаться.

ГрафическуюзависимостьмеждунапоромНиподачейнасосаQприпостояннойчастотевращениявалакривошипно-шатунногомеханизмаnназываетсяхарактеристикойпоршневогонасоса.Таккакпоршневыенасосыотносятсякобъемнымнасосам,принципдействиякоторыхоснованнавытеснениизамкнутыхобъемовжидкости,тохарактеристикапоршневогонасосаявляетсявертикальнойпрямойлинией,т.е.подачаестьвеличинапостоянная,независящаяотнапора.Однаковреальныхусловияработынасоса,вследствиеутечекжидкостичерезуплотнения,возрастающихсувеличениемдавления,действительная(рабочая)характеристикаотличаетсяоттеоретической(рисунок3.35).Точкапересеченияхарактеристикисетиихарактеристикипоршневогонасоса,работающегонаэтусеть,называетсярабочейточкойпоршневогонасоса(точкаАнарисунке3.35).

Рис.3.35–Совместнаяхарактеристикапоршневогонасосаисети:1–характеристикасети;2–основнаятеоретическаяхарактеристикапоршневогонасоса;3–основнаядействительнаяхарактеристикапоршневогонасоса