Равномерность подачи (потока) жидкости Теоретическая равномерность подачи

Мгновенная расчетная (геометрическая) подача одного поршня пропорциональна относительной скорости v его движения в цилиндре

Подставив в данное выражение ранее полученное значение v, получим выражение для мгновенной подачи одного поршня:

Текущая подача жидкости насосом имеет неравномерный пульсирующий характер. Она слагается из суммы подач отдельных поршней, совершающих в текущий момент рабочий цикл:

где и - текущие значения расчетной подачи насоса и одного цилиндра;

- число цилиндров, соединенных в текущий момент с полостью нагнетания.

В полости нагнетания может одновременно находится поршней:

• при нечетном числе цилиндров - ;

• при четном числе цилиндров - .

Суммарная мгновенная подача всех поршней, находящихся в рабочей полости, составит

где - текущие углы поворота, образованные осями цилиндров – осью мертвых положений.

Из выражения суммарной мгновенной подачи всех поршней ( ) следует, что поскольку одновременно действует несколько поршней (замыкателей), каждый из которых принимает участие в процессе нагнетания в течение конечного, весьма короткого промежутка времени, и подача носит дискретный характер, расчетная подача жидкости насосом будет пульсирующей, причем чем больше число поршней, тем меньше будет амплитуда и больше частота пульсаций подачи. Для однорядных насосов с четным числом цилиндров число пик, приходящееся на угол поворота 180⁰, равно числу цилиндров, а для насосов с нечетным числом – удвоенному числу цилиндров. Амплитуда пульсаций подачи при нечетном числе цилиндров будет соответственно меньшей, чем при четном.

Т.к. по окружности блока цилиндров расположено z поршней, то образуется z сдвинутых по фазе кривых подачи отдельных поршней. В результате колебание суммарного расхода поршней составляет относительно небольшую величину.

На рис. 4 приведены расчетные графики колебания подачи жидкости с числом цилиндров z = 5 и z = 6 в функции угла поворота цилиндрового блока, расчитанные по формуле . Заштрихованные участки характеризуют степень неравномерности подачи. Более высокая неравномерность подачи при четном числе цилиндров обусловлена тем, что цилиндры расположены диаметрально противоположно, т.е. в мертвом положении здесь одновременно б

φ

удут находится два цилиндра.

Р

φ

ис. 4. График колебания подачи в радиально-поршневом насосе

Поскольку величина R значительно превышает величину эксцентриситета е, вторым членом уравнения можно пренебречь; в результате получим чисто синусоидальный закон мгновенной подачи одним поршнем

Применение этой упрощенной формулы отразится на характере пульсаций подачи, характер колебаний которых будет гармоническим.

На рис. 5 приведены графики колебаний подачи, построенные по закону синуса.

Пульсация подачи жидкости оказывает влияние на поведение системы в переходных режимах работы, возбуждая колебания давления жидкости.

Неравномерность (пульсацию) потока жидкости обычно оценивают коэффициентом, характеризующим отношение изменения текущего расхода (амплитуды волны мгновенной подачи) к среднему его значению:

г де и - максимальное и минимальное значения суммарной мгновенной подачи;

- среднее значение подачи.

φ

Р

φ

ис. 5. График колебания подачи в радиально-поршневом насосе при синусоидальном законе ее изменения

Коэффициент неравномерности подачи, обусловленный пульсирующим характером функции , зависит как от количества z цилиндров, так и от четности или нечетности их числа.

При четном числе z цилиндров колебания подачи

при нечетном z

При многорядном расположении цилиндров с рядами, не смещенными один относительно другого, величина подачи и момента увеличиваются пропорционально числу рядов, однако коэффициент пульсации сохраняется таким же, как и в случае однорядного насоса.

Очевидно, что для получения минимальной пульсации рекомендуется располагать цилиндры так, чтобы все они работали поочередно, со смещением фаз на угол

где - суммарное число цилиндров во всех рядах.

В некоторых гидросистемах применяют демпфирование вынужденных колебаний давления, возникающих в гидросистеме вследствие неравномерности (пульсации) подачи насоса. Демпфирование осуществляется установкой непосредственно за насосом демпфера колебаний (антипульсатора мембранного типа или гидроаккумулятора, а также иных емкостей и инерционных сопротивлений).

Фактическая неравномерность

Исследования показывают, что фактическая пульсация потока и давления определяются не только рассмотренной расчетной неравномерностью подачи жидкости насосом, но и в значительной мере несовершенством фазораспределения жидкости в гидромашине, а также гидродинамическими процессами, возникающими при регулировании гидропривода.

Величина этой неравномерности, обусловленной обратным потоком жидкости, зависит от перепада давления между полостью нагнетания и всасывания и может значительно превышать расчетную неравномерность.

В силу сказанного, в практике применяют преимущественно насосы с нечетным числом цилиндров; распространены насосы с z = 5;7 и 9.