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.

 

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.

 

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 .

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 (рис. 2.7 в), то сила предварительного поджатия пружины удерживает поршень в крайнем правом положении и . То есть характеристика насосной установки при этом соответствует характеристике объемного насоса с теоретической подачей

При поршень под действием силы давления начинает перемещаться влево, уменьшая угол и, следовательно, уменьшая рабочий объем насоса . В результате уменьшается и подача насосной установки.

Уравнение характеристики насосной установки при можно записать в виде

 

(2.19)

 

где – постоянный коэффициент регулятора;

– подача насосной установки при .

 

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 () при максимальной теоретической подаче насоса, принимая ,

 

.

 

Вторая точка определяется для произвольно выбранного давления по объёмному кпд насоса , который по условию задачи задан не численно, а через коэффициент объёмных утечек по формуле

 

.

 

Расход в точке определяется по формуле

 

.

 

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

 

. (2.20)

Рисунок 2.8 – Характеристика объёмного насоса

 

Первая точка характеристики насосной установки при работе регулятора определяется как точка пересечения горизонтали, соответствующей давлению настройки регулятора , с характеристикой насоса на рисунке 2.9.

Из уравнения линии (2) находим расход насосной установки в точке В при давлении

 

.

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

 

. (2.21)

 

Откуда находим давление в точке С при расходе равном нулю

 

.

 

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

 

(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.