Сидоров Іван Олександрович

Мета і задачі
Актуальність
1. Пристрій поршневого насоса з кривошипний-шатуновим приводом
2. Визначення параметрів поршневого насоса
Список літератури

      Ціллю моєї магістерської роботи є розробка надійного устаткування для забезпечення процесу дозування в'язких кремів на основі поршневого насоса.
      Дана мета може бути досягнута шляхом рішення наступних задач:
- прискорення технологічного процесу;
- проаналізувати і вибрати найбільш ефективні засоби дозування;
- створити модель робочого процесу даної моделі;
- мінімізація участь людини в цьому процесі.

      Процес дозування в'язких кремів на підприємстві займає багато часу і має свою специфіку, тим самим обмежуючи об'єм готової продукції.

      Поршневі насоси з кривошипний-шатуновим приводом і клапанною системою розподілу відносяться до машин, використовуваних ще в глибокій старовині. Їх застосування для цілей водопостачання відоме з II в. до н. е., проте і в наші дні вони є одним з основних широко поширених типів машин для переміщення рідин.Конструктивна схема насосної установки з простим насосом такого типу представлена на рис. 1.

      Робочою камерою служить циліндр 6, а витіснювачем - плунжер 8 з поворотно-поступальною ходою, яка йому повідомляє кривошипний-шатуновий механізм. Система розподілу, що забезпечує з'єднання циліндра поперемінно зі всмоктуючою (що підводить) 1 і напірною(відвідною) 3 лініями, складається зі всмоктуючого 11 і нагнітача 5 клапанів. Клапани є самодіючими. При збільшенні об'єму робочої камери(при циклі заповнення), в ній встановлюється тиск менше, ніж тиск перед клапаном 11. Під дією виниклої різниці тиску клапан піднімається, і камера заповнюється рідиною зі всмоктуючої ЛІНІЇ 1.
      При зменшенні об'єму камери (при циклі витіснення), коли плунжер в неї всовується, тиск в камері починає підвищуватися, клапан 11 закривається і, коли тиск в камері досягне значення, більшого, ніж тиск за клапаном 5, рідина витіснятиметься через цей клапан в лінію 3.Если підвести до лінії 1 рідину під високим тиском, то плунжер під її дією не почне рухатися, оскільки клапани допустять вільну протоку рідини в лінію 3, де тиск менший. Отже, використовувати насос з самодіючими клапанами як гидродвігателя неможливо, він необратім.[1]

      По конструкції витіснювача поршневі насоси розділяють на власне поршневі (рис. 2) і плунжерні (рис. 1) - В поршневому насосі поршень 4 (рис. 2) переміщається в гладко обробленому циліндрі 5. Ущільненням поршня служить сальник 3 або малий зазор із стінкою циліндра. У плунжерном насосі (рис. 1) гладкий плунжер переміщається в робочій камері вільно, а ущільнення 7 розміщено нерухомо в корпусі камери. Оскільки точна обробка внутрішніх поверхонь більш трудомістка, ніж зовнішніх, а доступність ремонту і заміна нерухомого наружного ущільнення простіші, ніж рухомого внутрішнього, плунжерниє насоси завжди переважно, чим поршневі, якщо особливі конструктивні і експлуатаційні вимоги не виключають їх застосування.
      Приводні механізми поршневих насосів прийнято розділяти на власне кривошипні (рис. 1) і кулачкові (рис. 3). У останніх поршень 2 упирається в кулачок-ексцентрик, що обертається, 3 через ролик або, як показано на малюнку, шарнірну опору ковзання - черевик 5. Кулачкові насоси дозволяють зручно розташовувати біля загального приводного нала декілька гойдаючих вузлів, сполучених паралельно із загальним підведенням і відведенням, і отримувати тим самим безперервну і вирівняну подачу. Із-за великої кількості пар тертя такі насоси найбільш придатні до використання для роботи на змащуючих неагресивних і чистих рідинах.
      Кривошипний механізм (рис. 1) дозволяє зручно відокремити приводну частину від тієї, що гойдає і забезпечити приводну частину окремою системою мастила. Якщо при цьому застосований виносний повзун 9, то на поршень 8 не діють бічні контактні сили і ущільнення 7 не зношується. Такий насос здатний перекачувати будь-які, зокрема забруднені рідини.

      Основною величиною, що визначає розмір об'ємного насоса (об'ємного гидродвігателя) є його робочий об'єм. Робочий об'єм насоса і частота його робочих циклів визначають ідеальну подачу. Ідеальною подачею об'ємного насоса називають подачу в одиницю часу нестискуваної рідини за відсутності витоків через зазори. Усереднена за часом ідеальна подача: Qи= V0 n = Vk zk, де V0 - робочий об'єм насоса, тобто ідеальна подача насоса за один цикл (один оборот валу насоса); n - частота робочих циклів насоса (для обертальних насосів частота обертання валу); Vk — ідеальна додача з кожної робочої камери за один цикл; z - число робочих камер в насосі; до - кратність дії насоса, тобто число подач з кожної камери за одні робочий цикл (один оборот валу). Таким чином, робочий об'єм насоса: V0 = Vk zk. Найчастіше k = 1, але в деяких конструкціях k = 2 і більш. Дійсна подача насоса менше ідеальною унаслідок витоків через зазори з робочих камер і порожнини нагнітання, а при великому тиску насоса ще і за рахунок стисливості рідини. Відношення дійсної подачі Q до ідеальної називається - коефіцієнтом подачі: є = Q/Qи = (Qи -qу- qсж)/Qи, де qу - витрата витоків; qсж - витрата стиснення. Коли стиснення жадності нехтує мало, коефіцієнт подачі рівний об'ємному ККД насоса (є = n0): n0 = Q/Qи = Q/(Q+ qу) Повний приріст енергії рідини в об'ємному насосі зазвичай відносять до одиниці об'єму і, отже, виражають в одиницях тиск. Оскільки об'ємні насоси призначені в основному для створення значних приростів тиску, то приростом кінетичної енергії в насосі зазвичай нехтують. Тому тиск насоса є різниця між тиском P2 на виході з насоса і тиском P1 на вході в нього; Pн = P2 – P1, а натиск насоса: Hн = Pн / (pg). Корисна потужність насоса: Nп = Q Pн Потужність, споживана обертальним насосом (що витрачається двигуном, що приводить), Nн = Mн wн, де Mн - момент на валу насоса; wн - кутова швидкість його валу. ККД насоса є відношення корисної потужності до потужності, споживаної насосом nн = Nп /Nн = QPн/(Mн wн). Для об'ємних насосів розрізняють гідравлічні nг, об'ємний nо і механічний nм ККД, три види втрат енергії, що враховують: гідравлічні - втрати натиску (тиск), об'ємні, - втрати на перетікання рідини через зазори, і механічні - втрати па тертя в механізмі насоса: nг = (P2 – P1)/ Pин = Pн/Pин; nо = Q/(Q+ qу); nм = Nин/Nн, де Pин - індикаторний тиск, що створюється в робочій камері насоса; Nин - індикаторна потужність, що повідомляється рідині в робочій камері.ККД насоса (загальний) рівний твору три приватних ККД - гідравлічного, об'ємного і механічного: n = nг nо nо. Ідеальна подача Qи кожного гойдаючого вузла визначається робочим об'ємом: V0 = Vн = hS =2r S і частотою обертання п валу Qи = V0 п = hSп, де h = 2r - повний хід поршня; S = пd2/4 - площа поршня. Якщо в насосі z гойдаючих вузлів, то Qи = V0 п = hSпz. При експлуатації часто бажано змінювати подачу, залишаючи постійним п, оскільки регульовані двигуни дорогі. Можна змінювати подачу, відводячи частину рідини з напірної лінії назад у всмоктуючу, наприклад, через перепускний клапан 10 (рис. 1), який при цьому роблять керованим. Це неекономічно, оскільки вся енергія, повідомлена рідині, що відводиться, розсівається у вигляді тепла при тому, що дроселює в клапані. Найекономічніше змінювати Qи шляхом зміни на ходу насоса радіусу кривошипа r і, отже, його робочого об'єму V0. Конструктивно такі системи складні і застосовуються обмежено, тому регульовані поршневі насоси мало поширені.[4]

      Швидкість поршня щодо циліндра буде:

      де у - кут повороту кривошипа; w - кутова швидкість приводного двигуна; n - число оборотів валу двигуна в хвилину; площа поршня; L - довжина поршня, S=2R - хід поршня рівний двом радіусам кривошипа. Миттєва подача:

      міняється по синусоїді від q=0 при у =0 до qmax при у =90,

      Тоді подача насоса одноразової дії з урахуванням об'ємних втрат буде:

      Ця ж подача є середньою (Q =Qср ), неначебто всю подачу за один цикл розподілити рівномірно.

      На даний момент магістерська работа знаходиться в стадії розробки.

1. Гейер В.Г., Тимошенко Г.М. Шахтные вентиляторные и водоотливные установки: Учебник для вузов. – М.: «Недра», 1987. – 270 с.
2. Гейер В.Г., Дулин В.С., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод Учебник для вузов. – М.: «Недра», 1991. – 331 с.
3. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика М Машиностроение, 1971 672 с
4. Башта, Руднев, Некрасов Гидравлика, гидромашины и гидроприводы Учебник для вузов Машиностроение,1982 – 423с.

Вгору сторінки