Устройство и принцип действия поршневого насоса. Воздушные колпаки. Индикаторная диаграмма. Диаграмма подачи.

Насос – гидравлическая машина, преобразующая энергию двигателя в механическую энергию перемещаемой жидкости.

1-Поршень 2- Цилиндр 3,4-всасывающие и нагнетательные клапаны 5,6 – воздушные колпаки (буферные ёмкости примерно на ½ заполненные воздухом) 7,8- линия всасывания и нагнетания 9- шток 10- шатун 11- кривошип

Вращательное движение вала двигателя трансформируется в возвратно-поступательное движение поршня с помощью кривошипно-шатунного механизма.

При движении поршня из крайнего левого положения вправо в цилиндре за поршнем образуется вакуум, при этом 3 открывается, а 4 закрывается и жидкость из линии 7 устремляется в цилиндр вслед за поршнем, происходит всасывание жидкости при давлении Рвс. При движении поршня из крайнего правого положения влево давление подскакивает от Рвс до Рн, при этом 3 закрывается, а 4 открывается и происходит выталкивание жидкости из цилиндра под давлением Рн в линию 8, т.е. нагнетание (участок с-d), затем рабочий цикл повторяется.

На схеме ПН простого действия, в нём за 1 поворот кривошипа – 1 всасывание и 1 нагнетание (диаграмма б)

На диаграмме а) зависимость абсолютного давления в цилиндре от расстояния (объема), описываемого поршнем в пространистве Рвс, Рн – давление всасывания и нагнетания. На диаграмме б) зависимость объемной подачи ПН простого действия от угла поворота кривошипа: 1рад = 360/2П = 57°18’ ≈ 57,3°.

Для ПН простого действия характерна прирывистость подачи жидкости, т.е. пульсирующий характер подачи. Это приводит к гидроудару при закрывании клапана. Гидроудары вызывают шум, треск, вибрацию и сокращают срок службы ПН. Понизить степень пульсации подачи ПН можно 2 способами:

1)установкой на линиях всасывания и нагнетания воздушных колпаков, они играют роль воздушных подушек – это объясняется способностью воздуха сжиматься при повышении давления; 2)вместо ПН простого действия использовать ПН кратного действия (1,2,3,4-кратного). ПН 2го действия – цилиндр снабжают двойной крышкой с парой клапанов, в нём за 1 оборот кривошипа – 2 всасывания и 2 нагнетания. При этом подача насоса становится более плавной и увеличиваются все основные показатели ПН, в 1ю очередь растет производительность насоса.

Для увеличения производительности применяют многоцилиндровые компрессоры (привод от одного коленчатого вала).

V, м³/с

 

α, рад У ПН з-го и 4-го действия подача ещё более плавная и равно .

мерная и выше производительность

 

 

6.Устройство и принцип действия центробежного насоса. Конструкция рабочего колеса

Центробежный насос состоит из колеса с лопатками, сидящего на валу внутри улиткообразного корпуса.

Схема ЦБН: 1-лопастное рабочее колесо, 2-вал, 3-улиткообразный (спиральный) корпус, 4,5-всасывающий и нагнетательный потоки, 6-лопатка (лопасть), 7-расщиряющийся спиральный канал между колесом и корпусом

Жидкость поступает в центральную часть колеса из всасывающего патрубка 4 параллельно валу иначинает вращаться. Центробежной силой жидкость отбрасывается от центра колеса к его перефирии. В результате в центре колеса образуется разряжение, обеспечивающее непрерывный, плавный и равномерный подсос жидкости. Пройдя через криволинейные каналы колеса, образованные лопастями и поверхностями дисков, жидкость выбрасывается из колеса в расширяющийся канал7, а затем через патрубок 5 выталкивается в нагнетательные линии.

При движении через рабочее колесо и спиральную камеру часть кинетической энергии жидкости переходит в потенциальную энергию давления (за счетрасширения каналов между лопастями и спиральной камеры). Т.е. скорость жидкости уменьшается, а давление растет. Переход энергии происходит согласно уравнению Бернулли

Перед пуском ЦБН заливают перекачиваемой жидкостью.

На схеме – одноступенчатый ЦБН. Напор одноступенчатых ЦБН (с одним рабочим колесом) обычно не превышает 50 м.. Для получения более высоких напоров используют многоступенчатые ЦБН. Напор многоступенчатых ЦБН (с несколькими колесами в одном корпусе на одном валу) обычно не превышает 20 Мпа.

Рабочее колесо образуют два диска, соединенные между собой лопатками:

1 – сплошной диск; 2 – диск с отверстием для входа перекачиваемой жидкости.

Лопасть делят пространство между дисками на ряд криволинейных каналов, расширяющихся от центра к периферии.