3.4 Поршневые насосы

3.4.1 Устройство, рабочий процесс, классификация поршневых насосов

К поршневым насосам относят возвратно-поступательные насосы, у которых рабочие органы выполнены в виде поршней. Весьма рас­пространенной разновидностью поршневых насосов являются насосы плунжерного типа, применяемые, например, в качестве топливных насосов высокого давления в двигателях внутреннего сгорания.

П

оршневые насосы классифицируют:

— по числу поршней: одно-, двух-, трех- и многопоршневые;

— по организации процессов всасывания и нагнетания: одно-, двухстороннего и дифференциального действия;

— по кинематике приводного механизма: вальные насосы с кривошипно-шатунным механизмом, кулачковые и прямодействующие;

• по другим признакам — быстроходности, подаче и т. д.

Н

Рис.3.5

аиболее простым является поршневой насос одностороннего дей­ствия с кривошипно-шатунным механизмом (рис.3.5). В нем для вытеснения жидкости используется движение поршня лишь в одну сторону. При движении поршня вправо объем замкнутой части ци­линдра возрастает, что приводит к возникновению в ней вакуума, под действием которого открывается всасывающий клапан 3 и жид­кость заполняет цилиндр /, следуя за поршнем 2. При обратном ходе поршня (справа налево) объем замкнутой части цилиндра уменьшается, давление при этом резко возрастает, вследствие чего открывается на­гнетательный клапан 4 и жидкость, вытесняемая поршнем, поступает в напорный трубопровод.

Н

Рис.3.6

Рис.3.7

асос двухстороннего действия (рис. 3.6) лишен наиболее суще­ственного недостатка насоса одностороннего действия — прекращение подачи в период всасывания. Вытеснение жидкости происходит при движении поршня в обе стороны. При движении поршня вправо проис­ходит всасывание жидкости в левую рабочую камеру и нагнетание из правой рабочей камеры. При, движении поршня влево процессы в камерах насоса меняются на обратные.

Поршневой насос диф­ференциального дейст­вия (рис.3.7) конструк­тивно отличается от опи­санного выше насоса двухстороннего действия тем, что всасывающий трубопровод подводится только к левой камере цилиндра насоса, а на выходе из правой каме­ры отсутствует нагнета­тельный клапан. Про­цесс всасывания проис­ходит так же, как и в насосе одностороннего действия, а процесс вытеснения характерен тем, что жидкость поступает одновременно в нагнетательный трубо­провод и в правую рабочую камеру. Всасывание жидкости в левую камеру сопровождается вытеснением жидкости из правой камеры. Таким образом, подача осуществляется за двойной ход поршня, а всасывание—за один его ход.

3.4.2. Подача поршневых насосов. Графики подачи

Идеальная подача насоса определяется по его рабочему объему и частоте вращения:

Q =V_o п

Если п — частота вращения в минуту, то идеальная секундная по­дача

Q =V_o п /60

Действительная подача меньше идеальной вследствие утечек жид­кости в сопряжениях деталей и уплотнениях насоса, некоторого за­паздывания открытия и закрытия клапанов, выделения воздуха из жидкости под действием вакуума:

где _о < 1 —- объемный КПД.

Рабочий объем V₀ определяется следующим образом:

— для насоса одностороннего действия:

V₀ =Sh,

где S — площадь поперечного сечения поршня, h = 2г — ход поршня

(r — радиус кривошипа);

— для насоса двухстороннего действия:

V₀ = Sh +(S-S_ш) h = (2S-S_ш) h,

где S_ш — площадь сечения штока;

— для насоса дифференциального действия:

V₀ =Sh - (S-S_ш ) h +(S-S_ш) h =Sh

Зависимость перемещения поршня х от угла поворота кривошипа (рис. 3.5) приближенно описывается выражением

х = r (l—cos)