Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи

На рисунке 2.6 в качестве примера дан разрез аксиально-поршневого насоса с наклонной шайбой, а на рисунке 2.7 а – схема насосной установки с аксиально-поршневым регулируемым насосом и простейшим регулятором подачи, которая на схеме гидропривода обычно обозначается как регулируемый насос как видно из рисунка 2.7 б.

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №1 - открытая онлайн библиотека

Рисунок 2.6 – Аксиально-поршневой насос с наклонной шайбой

Аксиально-поршневые насосы выполняются с наклонной шайбой или наклонным блоком. На рисунке 2.6 изображен аксиально-поршневой насос с наклонной шайбой 1, на которую опираются основания плунжеров 2, они вращаются вместе с блоком 3 и одновременно совершают возвратно-поступательные движения относительно него.

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №2 - открытая онлайн библиотека

Рисунок 2.7 –. Регулируемый насос с регулятором подачи

При этом рабочие камеры 4 и 5 меняют свой объем от минимальной величины (поз. 5 на рисунке 2.6) до максимальной (поз. 4) и обратно.

Для соединения рабочих камер с трубопроводами служит неподвижный распределитель 6 с дугообразными окнами 7 и 8. Он устроен таким образом, что при увеличении объема рабочей камеры она соединяется с всасывающим трубопроводом через окно 7, а при уменьшении – с напорным через окно 8. Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком имеет аналогичную конструкцию, но у него относительно оси вращения наклонен блок, а не шайба.

Аксиально-поршневые насосы являются наиболее технически совершенными из роторных. Они могут создавать высокие давления (до 30–45 МПа), работать в широком диапазоне изменения частоты вращения (500–5000 мин–1) и имеют высокие к.п.д. (до 0,90–0,92). Однако, они сложны в производстве (особенно регулируемые) и поэтому являются дорогими.

В такой насосной установке регулятор изменяет ее подачу за счет изменения рабочего объема насоса [1], поэтому всегда справедливо равенство Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №3 - открытая онлайн библиотека .

На поршень регулятора 1, шток которого связан с наклонной шайбой (или наклонным блоком) аксиально-поршневого насоса 2, действуют сила пружины и сила давления жидкости (рис. 2.7 а). Если давление Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №4 - открытая онлайн библиотека (рис. 2.7 в), то сила предварительного поджатия пружины удерживает поршень в крайнем правом положении и Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №5 - открытая онлайн библиотека Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №6 - открытая онлайн библиотека . То есть характеристика насосной установки при этом соответствует характеристике объемного насоса с теоретической подачей Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №7 - открытая онлайн библиотека

При Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №8 - открытая онлайн библиотека поршень под действием силы давления начинает перемещаться влево, уменьшая угол Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №9 - открытая онлайн библиотека и, следовательно, уменьшая рабочий объем насоса Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №10 - открытая онлайн библиотека . В результате уменьшается и подача насосной установки.

Уравнение характеристики насосной установки при Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №11 - открытая онлайн библиотека можно записать в виде

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №12 - открытая онлайн библиотека (2.19)

где Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №13 - открытая онлайн библиотека – постоянный коэффициент регулятора;

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №14 - открытая онлайн библиотека – подача насосной установки при Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №15 - открытая онлайн библиотека .

Учитывая линейность характеристик объёмного насоса и насосной установки с регулятором рабочего объёма насоса, построение каждой из них проводим по двум точкам.

Для насоса первая точка А на рисунке 2.8) определяется на линии абсцисс ( Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №16 - открытая онлайн библиотека ) при максимальной теоретической подаче насоса, принимая Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №17 - открытая онлайн библиотека ,

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №18 - открытая онлайн библиотека .

Вторая точка Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №19 - открытая онлайн библиотека определяется для произвольно выбранного давления Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №20 - открытая онлайн библиотека по объёмному кпд насоса Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №21 - открытая онлайн библиотека , который по условию задачи задан не численно, а через коэффициент объёмных утечек Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №22 - открытая онлайн библиотека по формуле

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №23 - открытая онлайн библиотека .

Расход в точке Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №24 - открытая онлайн библиотека определяется по формуле

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №25 - открытая онлайн библиотека .

Соединяя точки А и А' прямой, получаем характеристику насоса рисунке 2.8. Уравнение этой линии имеет вид

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №26 - открытая онлайн библиотека . (2.20)

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №27 - открытая онлайн библиотека

Рисунок 2.8 – Характеристика объёмного насоса

Первая точка Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №28 - открытая онлайн библиотека характеристики насосной установки при работе регулятора определяется как точка пересечения горизонтали, соответствующей давлению настройки регулятора Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №29 - открытая онлайн библиотека , с характеристикой насоса на рисунке 2.9.

Из уравнения линии Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №30 - открытая онлайн библиотека (2) находим расход Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №31 - открытая онлайн библиотека насосной установки в точке В при давлении Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №32 - открытая онлайн библиотека

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №33 - открытая онлайн библиотека Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №34 - открытая онлайн библиотека .

Уравнение характеристики насосной установки (2.19) при работе регулятора можно записать в виде

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №35 - открытая онлайн библиотека . (2.21)

Откуда находим давление в точкеС при расходе равном нулю

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №36 - открытая онлайн библиотека Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №37 - открытая онлайн библиотека .

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №38 - открытая онлайн библиотека

Рисунок 2.9 – Построение характеристики насосной установки ВС

Соединяя точки В и С, получаем характеристику насосной установки (ломаная линия ABC на рисунке 2.9).

Уравнение характеристики насосной установки в системе Mathcad может быть представлено условием

Построение характеристики объёмного насоса с регулятором подачи - №39 - открытая онлайн библиотека (2.22)

Полученная характеристика насосной установки с регулятором подачи внешне имеет тот же вид, что и характеристика объемного насоса с переливным клапаном. Однако, необходимо помнить, что при использовании переливного клапана эффект снижения подачи насосной установки получается за счет слива части подаваемой насосом жидкости обратно в гидробак, а при использовании регулятора подачи аналогичный эффект получается за счёт уменьшения рабочего объёма насоса, что более экономично.