§ 7.2. НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ВСАСЫВАНИЯ И ПОДАЧИ

Рассмотрим общий случай многокамерного насоса. В любой момент времени в некоторых его камерах поршни (или плунжеры) совершают ход всасывания. Мгновенный расход жидкости во всасывающем коллекторе равен сумме мгновенных расходов в раз­ветвлениях

Считаем, что жидкость несжимаемая, поток не имеет разрывов и строго следует за поршнями, утечки отсутствуют.

где u_i- мгновенная скорость; F_i- площадь поршня в i-й камере.

Скорость жидкости в подводящей трубе (индекс «н»)

где F_h- площадь сечения трубы. Соответствующее ускорение жидкости

где a_i- ускорение поршня в i- й камере.

Всё сказанное относится также к нагнетательному трубопроводу, если индекс «н»

заменить на «к».

Применительно к кривошипному насосу для построения графиков мгновенных

расходов и ускорений используем следующие формулы кинематики кривошипно­

Здесь s,u,a- текущие значения перемещения, скорости и ускорения поршня (жёстко связанного с крейцкопфом); ω- угловая скорость. Остальные обозначения см. на рис. 6.5, а.

В левом столбце - точные формулы, в правом - формулы для идеального механизма с бесконечной длиной шатуна, применяемые в качестве приближённых при λ£ 0,2.

Примеры графиков подачи и суммарного ускорения потока жидкости, построенных по приведенным формулам для односторонних насосов с различным числом камер zпри λ = 0,225, даны на рис.

Кривые, относящиеся к отдельным насосным камерам и показанные тонкими линиями, смещены по оси абсцисс относительно друг друга на угол, соответствующий углу смещения кривошипов на коренном валу: φ_o= 2π / z. Графики для суммарного потока представляются кривыми с разрывами линий ускорения, причем число колебаний равно z или 2z.Характерно, что при нечетном zсуммарное ускорение жидкости вдвое меньше, чем для одной камеры, и с увеличением числа камер не уменьшается.

Площадь на диаграмме, заключенная под линией мгновенного расхода, соответствует в некотором масштабе объему жидкости, всасываемой или поданной за один цикл действия насоса, а высота прямоугольника, равновеликого указанной площади и имеющего длину 2π,- среднему расходу жидкости в трубопроводе, при указанных условиях равному идеальной подаче Q_h.

Отношение двойной амплитуды колебания подачи к среднему ее значению называется степенью неравномерности подачи (табл. 3):

Неравномерность подачи насоса двухстороннего действия зависит от соотношения площадей поршней Fи F -f.На рис. 7.1, в изображены графики мгновенной подачи Q двухпоршневого насоса двухстороннего действия со сменными цилиндровыми втулками двух размеров при постоянном диаметре Dштока.

Рис.7.1. Графики изменения:

а, б - расхода и ускорения жидкости в трубопроводах насосов

одностороннего действия; в, г - расхода жидкости в трубопров

дах насосов двустороннего действия

Таблица

График подачи прямодействующего насоса существенно отличается от графиков кривошипных насосов (рис.

Незаполнение рабочих камер и перетекания жидкости искажают вид графиков подачи и ускорения как по фазам, так и по амплитудам, вследствие чего теоретические графики могут рассматриваться как предельный случай действительных при a = 1.

Колебания скорости потока в трубопроводах и пульсации давления, обусловленные неравномерной подачей, порождают ряд нежелательных явлений в насосных установках. Появляется вибрация в трубопроводах, а колебания напряжений в деталях трубной обвязки приводят к усталостным разрушениям. Пульсации давления могут неблагоприятно отражаться на технологическом процессе. Чтобы максимум переменного давления не превышал допускаемое для данной гидравлической системы (трубы, соединения, уплотнения), в ряде случаев приходится снижать мощность насоса ниже располагаемой. Колебания давления во всасывающем тракте - причина нарушения процесса всасывания, снижения наполнения цилиндров жидкостью или даже полного прекращения (срыва) подачи.