2018-04-10

Поршневой насос

По виду приводного механизма различают два вида поршневых насосов:

• кривошипные
• кулачковые

Принцип работы поршневого насоса

Устройство кривошипного поршневого насоса показано на рисунке.

Конструкция кривошипного насоса позволяет отделить приводную часть от качающей, и реализовать самостоятельную систему смазки приводных механизмов. Это позволяет использовать кривошипные поршневые насосы для перекачивания загрязненных и агрессивных жидкостей. В корпусе насоса 7 установлен поршень 3, который приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом 8. При перемещении поршня изменяется объем рабочей камеры.

При увеличении объема давление в рабочей камере снижается, в результате действия атмосферного давления открывается всасывающий клапан 4, жидкость через всасывающий патрубок 5 поступает в полость насоса. При уменьшении объема давление в рабочей камере возрастает, под действием этого давления всасывающий клапан зарывается, а напорный 2 - открывается, жидкость вытесняется из рабочей камеры в напорную линию насоса 1.

Поршневой двойного действия

Всасывание жидкости из источника 7 осуществляется при движении поршня 3 влево (по рисунку). При перемещении поршня вправо, всасывающий клапан 6 закрывается, напорный 2 открывается, часть жидкость поступает к потребителю - в бак 1, а часть заполняет штоковую полость 5 насоса. При движении поршня влево, он будет вытеснять жидкость из штоковой полости, поршневая полость 4 при этом будет заполняться жидкостью из всасывающего патрубка.

Получается, что насос за один оборот приводного вала делает два цикла всасывания - нагнетания, поэтому его называют насосом двойного действия или насосом с дифференциальным поршнем.

Площадь штока можно подобрать таким образом, что подача, при прямом и обратном ходе поршня будет одинаковой.

Конструкция с дифференциальным поршнем позволяет снизить пульсации при работе поршневого насоса.

---

---

Кулачковый поршневой насос

Схема кулачкового поршневого насоса представлена на следующем рисунке.

Поршень 3 под действием усилия пружины 2 прижимается к кулачку 5 через башмак 4. Кулачок представляет собой вращающийся эксцентрик, закрепленный на приводном валу 6. При вращении вала за счет эксцентриситета кулачка поршень будет совершать возвратно-поступательное движение в гильзе 1, изменяя объем рабочей камеры.

Кулачковый приводной механизм позволяет компактно разместить несколько качающих блоков около одного приводного механизма. Из-за наличия большего числа пар трения, кулачковые насосы целесообразно применять для работы с жидкостями, обладающими хорошими смазывающими способностями.

По принципу кулачкового насоса работают и некоторые роторно-поршневые машины, например радиально-поршневые насосы.

Расчет подачи поршневого насоса

Подача поршневого насоса определяется количеством объемом жидкости за один оборот приводного вала, и частотой вращения этого вала.

• V - объем вытесняемой жидкости;
• S - площадь поршня;
• h - ход поршня;
• n - частота вращения.

Индикаторная диаграмма поршневого насоса

На рисунке слева показана индикаторная диаграмма совершенного поршневого насоса, в котором отсутствуют утечки, обратные клапаны срабатывают мгновенно.

При всасывающем ходе поршня (линия cd) давление в камере ниже атмосферного, поэтому жидкость будет следовать за поршнем, поднимаясь по всасывающему патрубку.

---

---

При при нагнетании (линия ab) давление в камере выше атмосферного, поршень вытесняет жидкость из рабочей камеры насоса, преодолевая сопротивление жидкости в напорной линии.

Площадь индикаторной диаграммы отражает работу, которую поршень сообщает жидкости за один оборот.

Индикаторная диаграмма с учетом, времени запаздывания срабатывания клапанов показана на рисунке справа.

Наклон участков (ac и db) объясняется тем, что изменение давления в рабочей камеры происходит не мгновенно, а за некоторый промежуток времени t1. Колебания на начальных этапах всасывания и нагнетания вызваны открытием и закрытием клапанов и инерцией жидкости.