Меню

Мощность поршневого насоса это

Основы гидравлики

Поршневые насосы

Как и следует из названия этого типа гидравлических машин, принцип работы поршневых насосов заключается в циклическом засасывании и вытеснении объемов жидкости посредством рабочих органов – поршней.
Очевидно, что поршневые насосы относятся к классу объемных насосов.

Эти насосы имеют общий для объемных насосов недостаток – неравномерность подачи, но выгодно отличаются от насосов динамического типа высоким КПД и напором. В конструкциях поршневых насосов может быть предусмотрено два типа приводов – ручной и механический (включая электромеханический привод посредством электродвигателя).

Поршневые насосы с ручным приводом

Для перекачивания малых объемов жидкости и выполнения других вспомогательных функций применяют насосы с ручным приводом. Схемы таких насосов представлены на рис. 1.

При начальных движениях рукоятки 4 поршень 2 совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре 7 (рис. 1,а).
В насосе имеются две рабочие камеры, расположенные по обе стороны насоса. При движении поршня в любом направлении объем одной из камер будет увеличиваться, и тогда в нее поступает (засасывается) жидкость, а другой камеры – уменьшаться, и жидкость из нее вытесняется в нагнетательную магистраль.
Для регулирования направления движения жидкости в обеих камерах имеются нагнетательные 1 и 3 и всасывающие 5 и 6 клапаны.
Так как часть объем правой рабочей камеры занимает объем штока, то объем жидкости, поступающий в левую камеру (см. рис. 1,а), будет несколько больше, чем в правую.

Расчетная подача за один ход поршня (при отсутствии потерь из-за перетока из одной камеры в другую) равна объему, определяемому как произведение площади днища поршня на его рабочий ход.
Так, при движении поршня вправо этот объем составит:

q пр = π(D 2 – d 2 )L/4,

при движении поршня влево:

где:
D и d – диаметры соответственно поршня и штока;
L – рабочий ход поршня.

Подача за одно двойное качание рукоятки (полный цикл насоса) будет равна:

q пр = π(2D 2 – d 2 )L/4.

На рис. 1,б показана схема двухцилиндрового ручного поршневого насоса, обеспечивающего равные подачи жидкости при движении рукоятки в любую сторону.

Поршневые насосы с механическим приводом

При необходимости использовать поршневой насос в работе продолжительное время для его функционирования применяют механический привод, в качестве которого широкое распространение получил кривошипно-шатунный механизм (рис. 2).
Возвратно-поступательное движение поршня 4 в цилиндре осуществляется при вращении привода 1 вокруг оси О 2, отстоящей на величину радиуса r от оси вращения. За один оборот привода поршень совершает два хода, из которых один служит для всасывания, а другой – для вытеснения (нагнетания) жидкости.
Для обеспечения этих процессов имеются два самодействующих клапана – всасывающий 5 и нагнетательный 6.

Подача Q такого поршневого насоса простого действия определяется объемом жидкости V п, вытесняемым при одном ходе поршня, т. е. произведением площади днища поршня F п на его ход L, и умноженном на количество рабочих ходов за единицу времени, т. е. – на частоту вращения привода n:

Q = V пn = F пLn = πD 2 Ln/4, (м 3 /с или м 3 /мин и т. п.).

Очевидно, что подача поршневого насоса неравномерная – недостаток, присущий всем типам и конструкциям объемных насосов. Если представить движение вытесняемой из цилиндра жидкости как поток, перемещающийся по участку трубы, то подачу насоса за цикл вытеснения можно выразить через скорость перемещения поршня (потока):

где: v п — скорость поршня.

Для определения скорости перемещения поршня используем схему на рис. 2.
При повороте привода на угол φ поршень в цилиндре переместится на расстояние x, равное

Читайте также:  Как выбрать мощность электрического кабеля

x = (r + R) – r cos φ + R cos α.

Если учесть, что скорость поршня v п является производной пути x ко времени t, и принимая во внимание, что изменение угла φ поворота привода во времени равно его угловой скорости ω, после соответствующих преобразований получим:

v п = rω 0 sin φ.

Отсюда следует, что

Q = v пF п = rω 0 sin φ F п.

Таким образом, подача поршневого насоса во времени изменяется по синусоидальной зависимости, при этом процесс нагнетания чередуется с процессом всасывания через каждые 180˚ поворота привода.
На рис. 3 приведены графики подачи поршневых насосов: одноцилиндрового (а), двухцилиндрового (б) и трехцилиндрового (в). Из графика видно, что максимальной величины подача достигает при угле поворота φ = 90˚.

Среднюю скорость перемещения поршня можно вычислить по формуле:

v п.ср = (ω 0r∫ sin φ dφ)/π = ω 0r/2π.

За один оборот привода (φ = 360˚) средняя подача однопоршневого насоса будет равна

Неравномерность подачи а поршневого насоса характеризуется отношением его максимальной подачи Q max к величине средней подачи Q ср:

Если проанализировать формулы, приведенные выше, то становится очевидным, что для данного типа насосов неравномерность подачи составляет a = π. Этот недостаток поршневых насосов стараются уменьшить применением насосов двойного действия, а также применением многоцилиндровых насосов.

Индикаторные диаграммы и КПД поршневых насосов

Работу поршневых насосов исследуют путем снятия индикаторных диаграмм. На рис. 4 приведена индикаторная диаграмма насоса простого действия.
В начале всасывания (точка а) и нагнетания (точка b) наблюдается некоторое изменение давления, обусловленное инерционностью жидкости и работой клапанов насоса.
Полное давление, определяющее работу, совершаемую за один оборот вала (заштрихованная область), называется индикаторным давлением Р i и определяется выражением:

В соответствии с этим индикаторная мощность N i будет равна:

Для насосов двойного и многократного действия индикаторная мощность равна сумме мощностей, определенных для насосов простого действия, входящих в конструкцию.

Механический КПД насоса выражается величиной потерь мощности N в, подводимой к валу, на трение в процессе работы, и может быть определен по формуле:

Для поршневых насосов величина КПД обычно составляет 0,90…0,95.
Помимо механических потерь в таких насосах имеются гидравлические и объемные потери, которые учитываются индикаторным КПД η i:

где N п – полезная мощность.

Мощность на валу при этом составляет

Отношение полезной мощности к мощности на валу называется полным КПД насоса:

Для приводных насосов полный КПД находится в пределах 0,65…0,85.

Маркировка и рабочие характеристики поршневых насосов

На рис. 5,а приведен общий вид насосного агрегата ПН 1,6/16Б, состоящего из горизонтального двухпоршневого насоса двухстороннего действия 1, клиноременной передачи 2, электродвигателя 3, коробки клапанов 4 и всасывающего патрубка 5.

Маркировка насосного агрегата означает:

  • ПН – питательный насосный агрегат;
  • 1,6 – подача, м 3 /ч;
  • 16 – давление на выходе из насоса;
  • Б – модернизация.

Рабочие характеристики поршневых насосов обычно представляют в виде графических зависимостей между потребляемой мощностью и основными рабочими параметрами насоса.
На рис. 5,б приведена характеристика насоса, т. е. зависимость подачи Q, полного КПД η и потребляемой мощности N от давления P.

Источник

Мощность и к.п.д. поршневого насоса

Мощность, потребляемая насосом NДВ, расходуется на полезную мощность Nn и потери мощности на утечки через неплотности ∆NY, на гидравлические сопротивления в клапанах, каналах насоса и участках трубопроводов до мест установки приборов давления ∆NГ, на механическое трение ∆Nмех уплотнениях, опорах, кривошипно-шатунном механизме, редукторе и др. (см.рис.6.25).

Читайте также:  Трактор fendt 936 мощность

Полезная мощность равна

где Q, р, Н — подача, давление, напор, замеряемые соответственно расходомером, манометром М на нагнетании и мановакуумметром МВ на всасывании насоса с учетом их установки, а именно:

где р — давление окружающей среды; (zH -zB) – расстояние между

центрами тяжести установки приборов давления.

Если воспользоваться индикаторной диаграммой изменения давления в цилиндре, полученной расчетным или опытным путем (рисунок 6.23 или 6.27), то определив средне индикаторное давление найти работу, совершаемую поршнем:

Тогда индикаторная мощность насоса определится

где F,S,n — площадь, длина хода и число двойных ходов поршня в секунду.

Так как идеальная подача однопоршневого насоса одностороннего действия QТ= FSn, то индикаторная мощность такого насоса составит:

Для насосов, имеющих много рабочих камер, индикаторная мощность определяется для каждой камеры отдельно и суммируется.

Важным показателем работы насоса является его к.п.д., который характеризует насос с точки зрения его конструкции, состояния, качества изготовления деталей и условий эксплуатации. Это есть отношение полезной мощности и потребляемой

Если сравнить мощность полезную с индикаторной, то получим индикаторный к.п.д, дающий оценку эффективности работы гидравлической части насоса:

Известно, что потери мощности на утечки можно оценить объемным коэффициентам (коэффициентом подачи)

а потери мощности на гидравлические сопротивления — гидравлическим к.п.д.

поэтому индикаторный к.п.д. равен

Сравнение индикаторной мощности с потребляемом позволяет оценить влияние механических потерь мощности, т.е. определить механический к.п.д.

Таким образом, к.п.д. насоса — это произведение индикаторного к.п.д. на механический

К.п.д. поршневых насосов обычно составляет 0,6-0,85, нижний предел относится к малым насосам, более высокие к.п.д. имеют насосы больших размеров.

При выборе двигателя для приводных насосов учитываются потери мощности в передаче между двигателем и насосом, в самом двигателе, а также возможные перегрузки при отклонениях режима работы насоса от расчетного (коэффициент запаса выбирается для малых насосов 1.2 ÷1.5, а для больших —1.1 ÷1.5).

Испытание поршневого насоса

Испытание насоса производится с целью определения затрат мощности в отдельных частях насоса.

При испытании снимаются индикаторная диаграмма, показания мановакуумметра на всасывании и манометра на нагнетании, расходомера и по электроприборам фиксируется мощность, потребляемая двигателем.

Наибольший интерес представляет индикаторная диаграмма, по которой можно выявить неисправности, возникающие в гидравлической части насоса.

Для слияния диаграмм можно воспользоваться механическим индикатором давления.

На рисунке 6.26 представлена принципиальная схема механического индикатора, установленного на цилиндре насоса. Индикатор состоит из барабана 1, на который надевается бумага, и гидроцилиндра 2, присоединяемого к цилиндру насоса 4 через кран 3. При открытии крана давление из полости цилиндра насоса передается в гидроцилиндр индикатора, вызывая перемещение поршня последнего. Поршень индикатора на своем штоке имеет тарированную на определенное давление пружину 5 с рычагом, на конце которою крепится карандаш 6. Барабан тягой 7 соединен с одной из деталей насоса, движущееся возвратно-поступательно (шток 8), что приводит к возвратно-поступательному движению барабана, соответствующее ходу поршня.

На бумаге барабана, прочерчиваются линии, равные или пропорциональные длине хода поршня при атмосферном давлении Р при открытом ранее З΄ и закрытом кране З и линии давления за два хода поршня РВ и РН при открытом кране З и закрытом кране З΄. Полученная таким путем индикаторная диаграмма имеет вид (рисунок 6.27), где рв, рн, рi — давления всасывания, нагнетания и индикаторное; fD — площадь диаграммы; l— длина диаграммы, равная или пропорциональная длине хода поршня S.

Читайте также:  Spl номинальная мощность чувствительность

Чтобы определить средне индикаторное давление по диаграмме, надо знать постоянную пружины индикатора — масштаб диаграммы пo высоте т (мм=1кгс/см2).

На индикаторной диаграмме, полученной при испытании насоса в начале всасывания и нагнетания происходят неоднократные колебания клапанов, что вызывается изменением их гидравлического сопротивления при подъеме с седла и последующим свободным движением; при значительных давлениях линии подъема и падения давления не строго вертикальны из-за сжимаемости жидкости и выделения из нее пузырьков газа.

По виду индикаторной диаграммы можно установить различные неисправности в работе насоса. На рисунке 6.28 показаны диаграммы при работе насоса с различными неисправностями: 1 — насос вместе с жидкостью всасывает воздух, который сжимает по линии “a” в начале процесса нагнетания; 2 — в цилиндре имеется воздушный мешок, который сжимается по лини “a” в начале процесса нагнетания и расширяется по линии “в” в начале процесса всасывания; 3 – пропускает всасывающий клапан; 4 – пропускает нагнетательный клапан; 5 – недостаточный (отсутствует) объем воздушной подушки пневмокомпенсаторов.

Источник



Мощность и КПД поршневого насоса

Мощность, потребляемая насосом NДВ, расходуется на полезную мощность Nn и потери мощности на утечки через неплотности ∆NY, на гидравлические сопротивления в клапанах, каналах насоса и участках трубопроводов до мест установки приборов давления ∆NГ, на механическое трение ∆Nмех уплотнениях, опорах, кривошипно-шатунном механизме, редукторе и др. (см.рисунок 6.25).

Полезная мощность равна

где Q, р, Н — подача, давление, напор, замеряемые соответственно расходомером, манометром М на нагнетании и мановакуумметром МВ на всасывании насоса с учетом их установки, а именно:

где р — давление окружающей среды;

(zH -zB) – расстояние между центрами тяжести установки приборов давления.

Если воспользоваться индикаторной диаграммой изменения давления в цилиндре, полученной расчетным или опытным путем (рисунок 6.23 или 6.27), то, определив среднее индикаторное давление, можно найти работу, совершаемую поршнем:

Тогда индикаторная мощность насоса определится

где F,S,n — площадь, длина хода и число двойных ходов поршня в секунду.

Так как идеальная подача однопоршневого насоса одностороннего действия

QТ= FSn, то индикаторная мощность такого насоса составит

Для насосов, имеющих много рабочих камер, индикаторная мощность определяется для каждой камеры отдельно и суммируется.

Важным показателем работы насоса является его КПД, который характеризует насос с точки зрения его конструкции, состояния, качества изготовления деталей и условий эксплуатации. Это есть отношение полезной мощности и потребляемой:

Если сравнить мощность полезную с индикаторной, то получим индикаторный КПД, дающий оценку эффективности работы гидравлической части насоса:

Известно, что потери мощности на утечки можно оценить объемным коэффициентом (коэффициентом подачи):

а потери мощности на гидравлические сопротивления — гидравлическим КПД:

поэтому индикаторный КПД равен

Сравнение индикаторной мощности с потребляемом позволяет оценить влияние механических потерь мощности, т.е. определить механический КПД

Таким образом, КПД насоса — это произведение индикаторного КПД на механический:

КПД поршневых насосов обычно составляет 0,6-0,85, нижний предел относится к малым насосам, более высокие КПД имеют насосы больших размеров.

При выборе двигателя для приводных насосов учитываются потери мощности в передаче между двигателем и насосом, в самом двигателе, а также возможные перегрузки при отклонениях режима работы насоса от расчетного (коэффициент запаса выбирается для малых насосов 1.2 ÷1.5, а для больших —1.1 ÷1.5).

Дата добавления: 2015-07-10 ; просмотров: 934 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник