Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 [ 116 ] 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162

вала через фо, а блоки - через ф, имеем, как известно, следующую зависимость:

tgф = tgф„-iif,

cos Oj

где 6i и 62 - углы, составляемые осью кардана и осью вала и блока (рис. 192, б).

Дифференцируя последнее уравнение по t, цолучим

со = СОо

/ cos б.

\ cos 61 j

I cos 61 V cos 62

cos 9o

где (Oo - угловая скорость вращения приводного вала.

Из полученной формулы следует, что равенство угловых скоростей (О = СОо и углов поворота ф) = фо будет иметь место при б) = 62. Очевидно, что при проектировании насоса желательно соблюдать это равенство, так как иначе возникают дополнительные силы, действующие на блок.

Опорные буртики

Расчет фаз распределения

Распределение потока жидкости в рассматриваемом насосе является золотниковым. Золотник, показанный на рис. 193, имеет два окна: всасывающее и нагнетательное. В течение одной половины оборота цилиндр блока соединяется со всасывающим окном, в течение второй - с нагнетательным окном. Определение правильного положения этих окон по углу имеет большое значение для рабочего процесса насоса и в частности для его акустических качеств. В момент перехода через межоконные перекрытия (перемычку) на диске замкнутые объемы жидкости перемещаются из зоны высокого давления в зону пониженного, и наоборот. Это вызывает высокочастотные ударные волны и высокоскоростные перетечки жидкости с последующей эрозией на межоконных перемычках.

Исследования этого явления показали, что уменьшение эрозии и вибрации, а следовательно, и шума, производимого насосом, достигается в том случае, когда жидкость в полости вра-


Нагнетание

Рис. 193. К расчету фаз распределения насоса



щающегося цилиндра предварительно сжимается на участке перехода от всасывания к нагнетанию и подвергается растяжению при переходе от нагнетания к всасыванию. В нереверсивных машинах это может быть достигнуто смещением напорного (всасывающего) отверстия по углу до положения, при котором перемещение поршня вызовет требуемое повышение (понижение) давления. Определим тот необходимый угол смещения окна, при котором достигается требуемая величина сжатия жидкости.

Выделим один из цилиндров ротора. Положение его будем определять углом ф = со поворота ротора от начального положения (рис. 193), где (О - угловая скорость вращения вала насоса, а t - время. За начальное примем такое положение ротора, при котором для выделенного цилиндра начинается такт нагнетания. Тогда при выполнении определенных условий в конструкции качающего узла насоса (см. стр. 350) скорость поршня выразится соотношением

V = R(u sin Р sin Ы,

где R - радиус окружности, на которой расположены центры головок штока в упорном кольце вала; р - угол наклона оси барабана к оси ведущего вала. Если при (0 > О цилиндр не сообщается ни с зоной всасывания, ни с зоной нагнетания, то уравнение неразрывности для замкнутого объема жидкости в цилиндре запишется в виде

i/?cosinPsincof = - .+ (?(/?), (122)

В dt

где F - площадь сечения поршня; В - модуль упругости жидкости; V- объем жидкости в цилиндре при со/ = 0. Левая часть уравнения (122) определяет расход, обусловленный движением поршня; первый член в правой части - расход за счет сжимаемости жидкости, второй - утечки из полости цилиндра.

Ввиду скоротечности процесса и незначительности утечек последним членом в уравнении (122) можно пренебречь. Тогда будем иметь

Fcoi?sinpsinco/ = - • (123)

В dt

Интегрируя равенство (123) и используя начальное условие, заключающееся в том, что при со/ = О /? = рве, где рве - давление во всасывающей магистрали насоса, получаем

- /=/? sin р cos со/= -P - sin р-- р,, (124)

р = р+ BFR sin у (I-cos <oty j25)



Соотношение (125) представляет собой зависимость давления в замкнутой полости цилиндра от угла поворота ротора. Переписав уравнение (124) в виде

1-- (Р - Рес)

(at = arccos

BFR sin p

(126)

И подставив сюда вместо р значение давления рн в нагнетательной магистрали, лолучим выражение величины того угла аь на который должен переместиться замкнутый объем от положения мертвой точки до точки начала открытия нагнетательного окна (в предположении нулевого начального промежутка);

{Рн-Рес) •

= arccos

BFR sin р

(127)

При обратном переходе условия более благоприятны, так как в этом случае из области нагнетания переносится только мертвый объем.

Интегрируя уравнение неразрывности

V dp

F(oR sin р sin со =

где V - объем жидкости в цилиндре при uit - п, с начальным условием, что при со = я; р = рн, будем иметь

BFR sinp(l - coscoQ V

Р = Рн-

(dt = arccos

BFRsmp

(Pk - P) - 1

(128) (129)

Принимая во внимание, что (at > О, т. е. оз = а -Ь я, и подставляя вместо р в равенство (129) значение давления во всасывающей магистрали, получаем величину угла, на который должен переместиться замкнутый объем V от положения мертвой точки до точки начала открытия всасывающего окна (при условии прекращения сообщения цилиндра с зоной нагнетания в точке (at = п):

(Рн-Рес)

«2 = arccos

BFR sin р

(130)

Формулы (127) и (128) дают требуемые значения фаз распределения. Спроектированные таким образом золотники были проверены экспериментом, который показал хорошие результаты: амплитуда колебаний давления и шум уменьшились почти в 3 раза.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 [ 116 ] 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162