Рівномірність подачі (потоку) рідини Теоретична рівномірність подачі

Миттєва розрахункова (геометрична) подача одного поршня пропорційна відносної швидкості v його руху в циліндрі

Підставивши в дане вираження раніше отримане значення v, одержимо вираження для миттєвої подачі одного поршня:

Поточна подача рідини насосом має нерівномірний пульсуючий характер. Вона складається із суми подач окремих поршнів, що роблять у сучасний момент робочий цикл:

де і - поточні значення розрахункової подачі насоса й одного циліндра;

- число циліндрів, з'єднаних у сучасний момент із порожниною нагнітання.

У порожнині нагнітання може одночасно знаходиться поршнів:

• при непарному числі циліндрів - ;

• при парному числі циліндрів - .

Сумарна миттєва подача всіх поршнів, що знаходяться в робочій порожнині, складе

де - поточні кути повороту, утворені осями циліндрів – віссю мертвих положень.

З вираження сумарної миттєвої подачі всіх поршнів ( ) випливає, що оскільки одночасно діє кілька поршнів (замикачів), кожний з яких бере участь у процесі нагнітання протягом кінцевого, досить короткого проміжку часу, і подача носить дискретний характер, розрахункова подача рідини насосом буде пульсуючої, причому чим більше число поршнів, тим менше буде амплітуда і більше частота пульсацій подачі. Для однорядних насосів з парним числом циліндрів число пік, що приходиться на кут повороту 180⁰, дорівнює числу циліндрів, а для насосів з непарним числом – подвоєному числу циліндрів. Амплітуда пульсацій подачі при непарному числі циліндрів буде відповідно меншої, чим при парному.

Так як по окружності блоку циліндрів розташовано z поршнів, то утвориться z зрушених по фазі криві подачі окремих поршнів. У результаті коливання сумарної витрати поршнів складає відносно невелику величину.

На мал. 4 приведені розрахункові графіки коливання подачі рідини з числом циліндрів z = 5 і z = 6 у функції кута повороту циліндрового блоку, розраховані по формулі . Заштриховані ділянки характеризують ступінь нерівномірності подачі. Більш висока нерівномірність подачі при парному числі циліндрів обумовлена тим, що циліндри розташовані діаметрально протилежно, тобто в мертвому положенні тут одночасно будуть знаходиться два циліндри.

φ

φ

М ал. 4. Графік коливання подачі в радіально-поршневому насосі

Оскільки величина R значно перевищує величину ексцентриситету е, другим членом рівняння можна зневажити; у результаті одержимо чисто синусоїдальний закон миттєвої подачі одним поршнем

Застосування цієї спрощеної формули відіб'ється на характері пульсацій подачі, характер коливань яких буде гармонійним.

На мал. 5 приведені графіки коливань подачі, побудовані за законом синуса.

Пульсація подачі рідини впливає на поводження системи в перехідних режимах роботи, збуджуючи коливання тиску рідини.

Нерівномірність (пульсацію) потоку рідини звичайно оцінюють коефіцієнтом, що характеризує відношення зміни поточної витрати (амплітуди хвилі миттєвої подачі) до середнього його значення:

де і - максимальне і мінімальне значення сумарної миттєвої подачі;

- середнє значення подачі.

Мал. 5. Графік коливання подачі в радіально-поршневому насосі при синусоїдальному законі її зміни

Коефіцієнт нерівномірності подачі, обумовлений пульсуючим характером функції , залежить як від кількості z циліндрів, так і від парності або непарності їхнього числа.

При парному числі z циліндрів коливання подачі

при непарному z

При багаторядному розташуванні циліндрів з рядами, не зміщеними один щодо іншого, величина подачі і моменту збільшуються пропорційно числу рядів, однак коефіцієнт пульсації зберігається таким же, як і у випадку однорядного насоса.

Очевидно, що для одержання мінімальної пульсації рекомендується розташовувати циліндри так, щоб усі вони працювали по черзі, зі зсувом фаз на кут

де - сумарне число циліндрів у всіх рядах.

У деяких гідросистемах застосовують демпфірування змушених коливань тиску, що виникають у гідросистемі внаслідок нерівномірності (пульсації) подачі насоса. Демпфірування здійснюється установкою безпосередньо за насосом демпфера коливань (антипульсатора мембранного типу або гідроакумулятора, а також інших емкостей і інерційних опорів).

Фактична нерівномірність

Дослідження показують, що фактична пульсація потоку і тиски визначаються не тільки розглянутою розрахунковою нерівномірністю подачі рідини насосом, але і значною мірою недосконалістю фазораспределения рідини в гідромашині, а також гідродинамічними процесами, що виникають при регулюванні гідроприводу.

Величина цієї нерівномірності, обумовленої зворотним потоком рідини, залежить від перепаду тиску між порожниною нагнітання й усмоктування і може значно перевищувати розрахункову нерівномірність.

У силу сказаного, у практиці застосовують переважно насоси з непарним числом циліндрів; поширені насоси з z = 5;7 і 9.