Вакина В.В., Денисенко И.Д., Столяров А.Л. - Машиностроительная гидравлика (1067412), страница 23
Текст из файла (страница 23)
— У 3,46 Определяем ход поршня и диаметр штоки [) *= 1,5Р= 1,5 ° 142 = 243 мм, ([ =0,2О= 0,2 ° 142 28 мм. Определяем скорость течения и потери напора в трубопроводе насосной установки: 4Я 4 ° 0,01 3,14 о,)' — — 1,27 м7с, ))о=(Л е +2~)' 2 =(0~03 01 +25) 2 98! —— 4,03 м. Потребный напор насоса Н = Н„+ Ь„= 40+ 4,03 = 44,03 м.
Мощность насоса Л) л(о Рео)( 1ооо 0,81. о,о) . 44,оз 5400 Вт = 5 4 кВт 0,8 11.3. Поршневой насос дифференциального действия (рис. 11.3)' имеет диаметр поршня 0 = 250 мм, ход поршня [) = 300 мм, объемный КПД т[, = 0,9. Определить подачу насоса при частоте вращения и = 60 мин — ', а также диаметр его штока из условия равенства подачи при прямом н обратном ходе поршня. Решение. Подачу насоса определяем по формуле (11.1) с учетом формулы (11.4): ))ол Зал пРоал 3 14 2,6о 3 0 ° 60 = — Ч = — г[ = т[ = ' ' ' 0,9=132л/с.
60 о 60 о 4 60 о 240 Подача насоса прн прямом и обратном ходе поршня будет одинаковой, если сечение штока в два раза меньше площади сечения поршня поощ лР! Р 230 2 — "= — ([ =====1?7мм. 4 4 11.4. Трехпоршневой насос одностороннего действия развивает давление Р = 0,64 МПа и подачу () = 10 л/с. Определить частоту вращения вала насоса и его мощность, если диаметр поршня Р = 150 мм, радиус кривошипа г = 60 мм, объемный КПД насоса г[, = 0,94, полный КПД т[ = 0,80.
Решение. Рабочий объем насоса )го —- 387)= 3 — 2г= 3 ' ' 2 ° 0,6=6,36 л. Частоту вращения вала насоса находим из (11.1)! 600 60 ° 10 — ! и= ~ — — 636 004 -— 100 мин о))о ' ю 144 Полезная мощность насоса !т'„рЯ = 0,64 ° 10' ° 0,01 6400 Вт = 6,4 иВт. Мощность насоса гУ= — "= — ' 80 нВт. гтн 64 1 = О,В 44.3. Допускаемая высота всасываннк поршневого насоса. Воздушные ковпаки Во всасывающем трубопроводе поршневого насоса одностороннего действия жидкость находится в условиях неустановившегося движения, то есть движется с ускорением, для определения которого можно воспользоваться следующими соображениями.
В любой момент времена расход жидкости во всех сечениях трубопровода одинаков лп Я = олсона = Онон~ Паа = Пн и в аа где о„— скорость жидкости во всасывающем трубопроводе; о„— скорость поршня; Я„и 5„— площадь поперечного сечения всасывающего трубопровода и поршня соответственно. Ускорение жидкости во всасывающем трубопроводе а„= — = — — а„— = гаг — соз ~р, (11.10) и"ас Лнн Лн 5н а 5н нн СТ ЛТ .ч " 3 3 где а„— ускорение поршня, определяемое по формуле (11.7); г— радиус кривошипа; в — угловая скорость кривошипа; гр — угол между осью цилиндра и ирнвошипом (рис. 11.!).
Часть напора поршневого насоса тратится на преодоление инерционных сил и сопротивления всасывающего клапана. Из формулы (11.10) следует, что максимальное ускорение, а, следовательно, и силы инерции, имеют место при р = О, я, 2я н т. д., то есть в начальные моменты движения поршня, когда скорость его (а зйачит, и скорость жидкости во всасывающем трубопроводе) теоретически равна нулю. Кроме того, в начальные моменты движения поршня при всасывании происходит и открытие всасывающего клапана. Для определения допускаемой высоты всасывания поршневого насоса одностороннего действия (рис. 11.1) воспользуемся уравнением Бернулли (5.3) для сечений а — а и б — б относительно плоскости сравнения Π— 0 агг — + — '+ Еа = — + — '+ ге+ "н+ йнн+ Лнл, (11 11) 2Я РЫ ' 2Я РЫ в котором о, = 0; г, = 0; р, — атмосферное давление; гс = й„; п~ = 0 и й„ = 0 (для начального момента движения поршня, когда и Ь наибольшее).
Давление в цилиндре рс должно быть меньше давления насыщенных паров рн„ а инерционный напор 1ас н Ян 1нс (11,12) где ! — длина всасывающего трубопровода. 14б р После подстановки указанных значений в уравнение (11.11) получаем — '> — '"" +Ьт+Ь +Ь, Рй Рй Л ( — ' — —" — Й,— Ь . (11.13) Рй Рй Для выравнивания подачи поршневых насосов и уменьшения инерционных сил, возникающих при их работе, и тем самым для увеличения допустимой высоты всасывания применяют воздушные колпаки. Последние представляют собой разновидность гидравлического аккумулятора и устанавливаются в конРис. 11.5 це всасывающего трубопровода и в начале на- гнетательного, как можно ближе к насосу (рис. ! 1.5). В периоды рабочего цикла, когда мгновенная подача насоса Я' больше средней 9, происходит заполнение нагнетательного воздушного колпака 1 и сжатие воздуха под его сводом.
Когда же Я' ( Я, жидкость покидает полость колпака под давлением сжатого воздушного объема и дополняет тем самым основную подачу насоса, поступающую из цилиндра. 'Во всасывающем воздушном колпаке 2 происходит обратный процесс: в период, когда мгновенный расход всасывания насоса Я' больше его среднего значения Я, жидкость поступает в цилиндр насоса одновременно из всасывающего трубопровода и из воздушного колпака под действием давления воздуха в последнем.
Когда же 1;г ( ф, жидкость во всасывающем трубопроводе, двигаясь по инерции, накапливается в воздушном колпаке, сжимая воздух под его сводом и таким образом заряжая аккумулятор. Описанные процессы приводят к выравниванию подачи жидкости, ее скорости в обоих трубопроводах, приближая характер движения жидкости в них к установившемуся и тем в большей степени, чем больше объем воздушных колпаков.
Неустановившееся движение жидкости сохраняется лишь на коротких участках системы между всасывающим и нагнетательным воздушными колпаками. При наличии всасывающего воздушного колпака допускаемая высота всасывания насоса может быть получена по формуле . где йм — потери напора по длине всасывающей трубы от клапана до места включения воздушного колпака; 1, — длина всасывающего трубопровода от места включения воздушного колпака до входного отверстия насоса.
Объемы воздушных колпаков зависят от допустимых пределов колебаний давлений р ,'„ — р ы, которые принято характеризовать коэффициентом неравномерности: Ртах Рт~п Ртах Рппп Рар Рар ' Опыт показывает, что средний объем воздуха о„в воздушном колпаке должен составлять примерно Р7, полного объема р'„колпака, т. е. У,р = — )г„, причем )г„У,р + У, где У вЂ” аккумулирующий 2 объем воздушного колпака.
Из закона Бойля — Мариотта следует У ар уср откуда получаем (11.15) ор Значения и по опытным данным принимают в пределах 0,02... ...0,05, причем меньшие значения и выбирают для длинных трубопроводов, в которых влияние инерционного напора больше. Обычно принимают: — для однопоршневых насосов У,р 1ОЗЬ, — для двухпоршневых насосов У,р = 5ЗЬ.
ПРИМЕРЫ 11.5. Определить допускаемую высоту всасывания поршневого насоса двухстороннего действия при частоте вращения и = 60 мин — ', если диаметр цилиндра Р = 220 мм, диаметр штока д 50 ьпа, ход поршня Ь 240 мм, объемный КПД г)р 0,9, сопротивление всасывающего клапана Ь =0,7 м, температура воды г = 20'С. Всасывающая труба длиной 1 = 8,0 м и диаметром Ы 150 мм имеет три колена (ь„= 0,3), задвижку (ь, 4,5) и приемный клапан (ь = 2,5). Коэффициент потерь на трение Х 0,03. Как изменится допустимая высота всасывания насоса после установки воздушного колпака, разделяющего всасывающий трубопровод на два участка: 1,=7ми1, 1м7 Решение.
Йнерционный напор определяем по формуле (11.12)1 Принимая атмосферное давление р, 100 кПа, давление насыщенных паров при 20 С р„= 2,4 кПа (прил. 3), находим допускаемую высоту всасывания насоса без воздушного колпака по формуле (11.13): Р рнп 1О~ 2,4 1Оэ Ь„= — ' — — — Ь вЂ” Ь ри Ре 1О' 9,81 1У. ° 9,81 — 8,3 — 0,7 = 0,95 м. Определяем среднюю подачу насоса, скорость воды во всасывающей трубе и потери напора на нижнем участке трубопровода длиной 1, = 7 м! (23 З.)аа п(20' — 4)! 60 Чо 4 60 Чо 3,14 (2.'2,2' — о,зз) 2,4 ° 60 0 9 240 40 4Ш1Оз щ~Я 3 14 0 16$0,90 м(с, !1ы=(Л++Х~) 2 =(003 0'16 +3 ° 03+45+25) 2 '331 эв = 0,38 м.
Допускаемую высоту всасывания после установки воздушного колпака определяем по формуле (11.14) Р, ~~ип Ьво Ьп! Ьнн2 Ьмл = РЫ РЫ где Следовательно, после установки воздушного колпака допускаемая высота всасывания увеличилась на 7,83 — 0,95 = 6,88 м. 11.8. Определить допускаемую частоту вращения кривошипа поршневого насоса двухстороннего действия (рис. 11.2), который откачивает воду с температурой ! 10 'С из колодца глубиной Ь„3,8 м, если диаметр цилиндра О = 200 мм, диаметр штока д„, = 80 мм, ход поршня Ь ° 250 мм, объемный КПД Ч, = 0,95, потери напора во всасывающем клапане Ь = 0,6 м. Всасывающая труба имеет длину ! = 10 м и диаметр 1( = 140 мм, суммарный козффициент сопротивления Л вЂ” + Еь 15.
1 л Как изменится допускаемая частота вращения кривошипа после установки перед насосом воздушного колпака, разделяющего всасывающий трубопровод на два участка длиной 1, = 9 м и 1, = 1 м? Решение. Допустимую частоту вращения вала насоса до установки воздушного колпака находим из (11.!3), которую перепишем в виде Ь < — а- — — — Ьм — Ь, р Рт РЫ РЫ или 143 Решение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
