Графики подачи поршневых насосов

В правильно работающем насосе жидкость непрерывно следует за поршнем. Объем жидкости, подаваемой в каждый данный момент Q_мг, равен мгновенной скорости поршня, умноженной на его площадь. Последняя - величина постоянная, следовательно, подача жидкости насосом изменяется так же, как изменяется скорость поршня.

Зная закон изменения скорости движения поршня с кривошипным приводом, получим выражение для определения мгновенного объема подаваемой жидкости:

Q_мг = F · u =  F · r · ω · sinα

Так как правая часть полученного выражения отличается от скорости u только постоянным множителем F, то изменение подачи наcoca в течение хода поршня может быть графически изображено также синусоидой (рис. 1.3, а), причем ординаты ее будут изображать мгновенные подачи жидкости.

Рис. 1.3. Подача жидкости поршневыми насосами

За один оборот кривошипа насоса жидкость вытесняется в напорный трубопровод дважды. Если не учитывать объема штока в одной из полостей насоса, то график подачи жидкости будет образован двумя положительными частями двух синусоид (рис. 1.3, б).

Кривошипы двухцилиндровых насосов двойного действия смещены на 90° по отношению друг к другу. График подачи насосом жидкости будет образован четырьмя синусоидами (рис. 1.3, в). Характерно, что нулевых значений подачи насоса за полный оборот вала насоса при этом нет, т. е. жидкость поступает в нагнетательный трубопровод непрерывно.

Кривошипы насоса расположены под углом 120º один по отношению к другому, поэтому суммарная подача всех трех цилиндров будет характеризоваться графиком, полученным в результате сложения трех синусоид, сдвинутых на 120º по отношению друг к другу.

Важнейший показатель, характеризующий насос объемного действия, - степень неравномерности его подачи, отражающая отношение максимальной подачи к средней за один оборот кривошипа. Степень неравномерности m может быть определена как отношение максимальной ординаты графика Q_maх к высоте прямоугольника, равновеликого по площади к этим графикам Q_ср (см. рис. 1.3).

Для одноцилиндрового насоса одинарного действия:

т.е. максимальная подача превышает среднюю в 3,14 раза.

Неравномерная подача жидкости приводит к пульсации ее потока во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, увеличивая нагрузку на привод насоса.

Неравномерность подачи насосов двойного действия и с большим числом цилиндров определяется аналогичным образом. Коэффициент неравномерности подачи жидкости для некоторых насосов имеет следующие значения:

Одноцилиндровый насос одинарного действия .......................... 3,14
Одноцилиндровый насос двойного действия ............................... 1,57
Двухцилиндровый насос двойного действия ................................. 1,1
Трехцилиндровый насос одинарного действия .......................... 1,047
Пятицилиндровый насос одинарного действия .......................... 1,021

Поршневые насосы с нечетным количеством цилиндров более совершенны, так как обеспечивают более равномерную подачу жидкости. Увеличение числа цилиндров больше трех нерационально, поскольку достигаемый эффект незначителен, а конструкция насоса резко усложняется.