книги из ГПНТБ / Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций

87

где Fgc - сечение всасывающего трубопровода. Тогда

и следовательно,

Н СП

Сопротивление всасывающего клапана Н к может быть принято равным его гидростатической нагрузке

где G - вес тарелки клапана и его пружины в перекачиваемой жидкости;

R - сила сжатия пружины;

f г- площадь тарелки клапана; у - объемный вес жидкости.

Определение напора И , затрачиваемого на ускорение жид­ кости, производим следующим образом.

Следуя за движением поршня, ускорение получает вся жидкость,

где J - ускорение поршня.-

88

Тогда сила инерции жидкости О будет

Отнеся эту силу к единице площади сечения трубы и разделив на объемный вес жидкости, получим искомую величину Н ин , выра­ женную в метрах столба жидкости

и= ІІ£ . — і

вѳтствующѳй давлению парообразования перекачиваемой жидкости. Для обеспечения бѳскавитацирнной работы насоса необходимо вы­ полнение следующего неравенства:

90

Так как

F

Vн- г 'нг С 1

то изменение скоростного потока можно записать в виде

с

’г ч

Нин - напор, расходуемый на преодоление сил инерции нерав­

номерно движущейся жидкости, который аналогично рассмотренному в процессе всасывания будет равен

KtF ;

9Нш

Сучетом значений рассмотренных выше величин уравнение (3.5) перѳпишетоя следующим образом:

Предел давления р п в поршневом насосе определяется лишь прочностью деталей насоса и мощностью приводящего его в движе­ ние двигателя. Эти же факторы ограничивают и величины отдель­ ных слагаемых уравнения (З.б).

Следует отметить, что при отсутствии нагнетательного воз­ душного колпака и в период нагнетания может произойти отрыв жидкости от поршня. Причина этого заключается в том, что выра­ жение для силы инерции в уравнении (З.б) становится отрицатель­ ным во второй половине хода поршня (когда j отрицательно). Жидкость, движущаяся в первой половине хода ускоренно, во вто­ рой половине хода может оторваться от поршня, если сопротив­ ления движению жидкости в напорном трубопроводе окажутся недо­ статочными, чтобы замедлить движение последней в соответствии с замедлением движения поршня.

Кроме того, во избежание отрыва жидкости от поршня величи­ на рм должна быть всегда больше p t (упругости паров перека­ чиваемой жидкости).

При установке напорного воздушного колпака силами инерции неравномерно движущейся жидкости (между поршнем и колпаком)

91

можно пренебречь. Тогда влияние сил инерции устраняется и раз­ рыва струи перекачиваемой жидкости не происходит.

§ 3.6. МОЩНОСТЬ И К.П.Д.

Полезная мощность, развиваемая насосом, может быть опреде­ лена по формуле

Т СА/

квт,

~ ш г

где J - объемный вес жидкости, кгс/м3;

d- действительная производительность насоса, м3/сѳк;

И- полный напор насоса в метрах, равный геометрической высоте подъема жидкости Н г (рис.3.7), сложенной с

сумной потерь напоров на пути всасывания и нагне­ тания.

Гидравлическая мощность насоса /Ѵ2 выражается формулой

N„

92

где к - коэффициент аапаса, изменяющийся в пределах от 1,1 до 1,5 (большее значение к соответствует насосам меньшей производительности);

%.пр- Е.п.д. кривошипно-шатунного механизма.

§ 3.7. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПОРШНЕВЫХ НАСОСОВ

Работу поршневых насосов можно регулировать только путем изменения их производительности. Однако изменять производитель­ ность путем прикрытия задвижки в поршневых насосах нельзя, так как увеличение сопротивления в сети создает лишь большее давле­ ние, производительность же насоса от этого не мѳняѳтоя. Полное закрытие задвижки может привести к такому повышению давления, при котором насос либо остановится (если нѳхватит мощности дви­ гателя), либо разрушится.

Регулирование производительности поршневых насосов дости­ гается путем изменения числа ходов поршня в единицу времени или путем изменения длины хода поршня за счет изменения радиуса кри­ вошипа.

§ 3.8. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОРШНЕВЫХ НАСОСОВ

Как правило, при давлениях до 15 атм применяются насосы с дисковым поршнем, а при больших давлениях предпочтение от­ дается плунжерным насосам.. В качестве материалов для цилиндра, поршней, плунжеров применяются чугун, сталь, бронеа.

Для уплотнения цилиндра и поршня применяются уплотнитель­ ные кольца (манжеты), изготовленные из следующих материалов: кожи, дерева, эбонита, резины, прорезиненных тканей, мягкого металла и др.

Клапаны поршневых насосов.по конструкции разделяются на тарельчатые и кольцевые (рис.3.8а,б). Преимущество кольцевого, клапана состоит в том, что при подъеме клапана жидкость выте­ кает по наружному и по внутреннему периметрам кольца. Таким образом, при одном и том же наружном диаметре в кольцевом кла­ пане длина щели для прохода жидкости получается больше, чем в тарельчатом.

Для бесперебойной работы насос нуждается в смазке трущихся деталей. Однако смазка поршней маслом не применяется. Уменьше­ ние трения уплотнительных колец поршня о внутреннюю поверхность

93

Рис.3.8. Схемы клапанов:

а) тарельчатый; б) кольцевой: I - седло; 2 - тарелка (кольцо); 3 - пружина; 4 - направляющая

цилиндра происходит за счет просачивания перекачиваемой жид­ кости черев неплотности колец. Плунжеры и штоки обычно смазы­ ваются маслом, подводимым к фонарным кольцам сальников. Меха­ низм привода насоса, как правило, имеет картерную смазку.

Основные положительные качества поршневых насосов следую­

щие:

1)независимость подачи от развиваемого напора;

2)пригодность для перекачки вязких жидкостей;

3)возможность получения больших давлений при высоких

к.п.д.;

4)способность к всасыванию без заливки.

Недостатками поршневых насосов являются:

1)сравнительная сложность конструкции;

2)тихоходность по сравнению с другими типами насосов, обусловливающая большие габариты и вес и усложняющая соедине­ ние насоса с быстроходными двигателями;

3)неравномерность подачи;

4)чувствительность к загрязнению перекачиваемой жидкости вследствие малых зазоров между цилиндром и поршнем.

Г л а в. а 4

ПОРШНЕВЫЕ РОТАЦИОННЫЕ НАСОСЫ

§ 4.1. СХЕМА УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Насосы данного типа разделяются на радиально-поршневые и аксиально-поршневые (аксиально-плунжерные).

94

2

Радиально-поршнѳвыѳ насосы создают давления до 200 кгс/cu и имеют производительность до 500 л/мин. Аксиальные насосы вы­ полняются для давлений до 100 кгс/см2 и производительностью до 100 л/мив. Число оборотов насосов обоих типов колеблется в пре­ делах от 500 до 1200 об/мин.

Схема радиально-поршневого насоса показана на рис.4.1. Ро­ тор насоса I имеет радиально расточенные отверстия 2, выпол­

няющие назначение цилиндров. Пор­ шеньки 3, входящие в отверстия 2, своими наружными концами упираются во внутреннюю поверхность направляю­ щего корпуса 4 (под действием пружин, не показанных на схеме). Ротор I рас­ положен в корпусе 4 эксцентрично. Внутри осевой расточки ротора по­

Схема аксиально-поршневого насоса представлена на рис.4.2. В неподвижный корпус I вставлен ротор 2, свободно вращающийся вокруг оси 0-0. В теле ротора 2 выполнены сверления б с осями, параллельными 0-0, выполняющие роль цилиндров насоса. Торцы ци­ линдров имеют сквозные отверстия 5. Ротор 2 сопряжен карда­ ном 9 с наклонной вращающейся шайбой 12, сидящей на валу элек­

этому поршни 7 движутся в цилиндрах б, проходя вдоль оси путь, равный 2 R sin р . При этом объемы, замыкаемые поршнями в ци­ линдрах, непрерывно изменяются. Так, например, если шарнир 13 перемещается ив крайнего нижнего положения вверх, то поршень

95

движется вправо и через всасывающий штуцер 3, полукольцѳвую

канавку 4 в торце корпуса и отверстие 5 происходит всасывание. Дальнейшее движение шарнира из крайнего верхнего положения вниз повлечет за собой подачу жидкости данным цилиндром через другую полукольцѳвую канавку в напорный штуцер.

Аналогично работают все цилиндры.

Аксиально-плунжерный насос обладает реверсивностью и об­ ратимостью, т.е. может работать в качестве гидродвигателя.

§4.2. ПОДАЧА РОТОРНО-ПОРШНЕВЫХ НАСОСОВ

Мгновенная подача жидкости q одним поршнем радиального

(4-1)

Найдем вначале относительное пе­ ремещение поршня в цилиндре, для чего воспользуемся расчетной схемой, пред­ ставленной на рис.4.3. На этой схеме приняты следующие обозначения: Oj -