Поршневые насосы
Основы теории работы клапанов Клапаны запаздывают с открытием и закрытием, по сравнению со скоростью движения поршня V на угол '0 и ''0 для всасывающего и нагнетательного клапанов. при резком изменении давления в цилиндре от Рн до Рв и наоборот клапан испытывает значительные перегрузки, так как в это время поршень уже движется со скоростью V и V", а высота подъема клапана падает до нуля. Это может вызвать посадку клапана на седло с ударом. Работа клапана без стука имеет место при правильном выборе высоты подъема запирающего органа в соответствии с числом оборотов насоса. Установлено, что скорость при которой клапан начинает садиться с ударом составляет VКЛ = 50÷ 60 мм/с для клапанов без уплотнений.
Основы теории работы клапановравновесия следует Из условия P=R+G или (р1–p 2)*f. KЛ=R+G, где Р= (р1–p 2)*f. KЛ – гидростатическая сила давления; f. KЛ – площадь клапана диаметром d; R – сила сжатия пружины; G – вес тарели; р1 и p 2 – давление жидкости напор движения жидкости через щель расход движения жидкости через щель μ – коэффициент расхода клапана, зависит от h и гидр. сопротивления f. ЩЕЛ=πdh – площадь щели с высотой h.
Основы теории работы клапанов скорость истечения из щели Из условия неразрывности потока QЩЕЛ=QС (расход через седло клапана) тогда откуда - скорость подъема клапана Полученный закон движения клапанов не точен, так как работа клапана представлена из условия, что он открыт и находится в равновесии. Чтобы оторвать клапан с конечной скоростью в начале хода (cos 0=1), необходимо придать бесконечно большое ускорение, т. е. приложить бесконечно большую силу (давление).
Основы теории работы клапанов В действительности клапан находится в движении, при этом под тарелкой клапана в период подъема будет задерживаться жидкость и через седло будет проходить больше жидкости, т. е. при подъеме Qс>μ·f. ЩЕЛ·V ЩЕЛ , а при опускании клапана Qс <μ ·f. ЩЕЛ·V ЩЕЛ Уравнение расхода движущегося клапана записывается с внесением поправки Вестфаля: VKJl - принята с некоторым допущением по вышеприведенной формуле. Теперь высота подъема клапана равна
Основы теории работы клапанов Графическое сложение синусоиды 1 и косинусоиды 2 на рисунке позволяет определить угол запаздывания клапана φ0 и высоту запаздывания посадки клапана h 0. Такая работа клапана ведет к утечке жидкости и посадке клапана с ударом Так как при угле φ = 180° поршень имеет скорость V = 0, затем при движении поршня в противоположную сторону при открытом клапане резко меняется давление в цилиндре, что и приводит к посадке клапана с ударом. При угле φ = 180° , V = 0, клапан еще не открыт. Клапан запаздывает на φ0 (угол запаздывания).
Безударная работа клапанов Одним из требований, предъявляемых к клапанам, является условие спокойной безударной работы. Скорость Установлено, что эта скорость движения клапана не должна превышать VКЛ = 50÷ 60 мм/с при работе клапанов без уплотнений. Максимальная скорость движения клапана и максимальная высота подъем клапана: Сравнивая VМАХ и h. МАХ , получим VМАХ =ω·h. МАХ или VКЛ = 50÷ 60≤ VМАХ =ω·h. МАХ или 500÷ 600≤ n·h. МАХ где n(об/мин), h. МАХ (мм) Таким образом, «границу стука» можно определяеть по формуле nh. МАХ = 500÷ 600.
Критическая высота всасывания насоса В начале хода ускорение поршня amax и силы инерции жидкости под поршнем максимальны. или Минимальное давление в рабочей камере с учетом сил инерции: pmin≥pn где p 0 – атмосферное давление; z 1 – высота всасывания; h 1, 0 - потери напора в начале хода поршня в всасывающем коллекторе (до разветвления к рабочим камерам); Δр. И, О - инерционный перепад давления в момент начала хода всасывания; Δр. К, О - перепад давления во всасывающем клапане, наибольший в момент его открытия
Критическая высота всасывания насоса Давление в цилиндре с учётом влияния сил инерции при всасывании определяется уравнением неустановившегося движения: где p 0 – давление на поверхности всасываемой жидкости; HВС – расстояние по вертикали от поверхности всасываемой жидкости до верхней точки полости цилиндра; h. ВС – потери напора во всасывающем тракте; p. ИН– понижение давления, обусловленное инерцией неравномерно всасываемой жидкости. Pин=ρLFвс*а. П, где ρ – плотность жидкости; L – длина всасывающей линии, Fвс – площадь всасывающей линии; а. ВС – ускорение жидкости во всасывающей линии.
Критическая высота всасывания насоса Скорость жидкости в полости всасывания: Vвс= Vп*Fп/Fвс; т. к. cosφ=1 -x/r, то r – длина кривошипа насоса, x – путь, пройденный поршнем от нулевой точки Сила инерции: Давление , где
Критическая высота всасывания насоса Таким образом, в итоге Наименьшее значение p. ВС достигается в начале хода всасывания при x=0. Отрыв поршня от жидкости (явление кавитации) происходит при понижении давления в полости всасывания до давления насыщенного пара p. НП при данной температуре жидкости. Поэтому полагаем в уравнении где 20000 Н/м 2 – запас давления, обеспечивающий безотрывность поршня от жидкости. Получаем допустимую высоту всасывания:
Основы расчета клапанов Наибольший силы удар достигает, когда между поверхностями клапана и седла вследствие осасывания совершенно отсутствует слой жидкости. Для тарельчатого клапана h 0=0, 004 d По закону Вестфаля где h – высота подъема кл. ν – скорость истечения ж-ти; w – скорость движения кл. Знак «-» - опускание клапана; «+» - подъем клапана при опускании клапана
Основы расчета клапанов При φ=90° при подстановке в h 0=0, 004 d → При φ=180° при подстановке → Таким образом, т. к. p·fк=G+K, то величина нагрузки клапана в двух крайних положениях: Где G – вес клапана, К – сила клапанной пружины
Скачать презентацию Поршневые насосы Основы теории работы клапанов Клапаны
8 Поршневые насосы теория клапанов.ppt