Подача радиально-поршневого насоса и расход гидромотора

Текущая подача одного поршня радиально поршневого насоса с учетом (5.7)

. (5.10)

В полости нагнетания насоса может одновременно находиться поршней:

· при нечетном числе цилиндров - ;

· при четном числе цилиндров - .

Суммарная текущая подача всех поршней (текущая подача насоса), которые в настоящее время находятся в полости нагнетания, составляет

. (5.11)

где - текущие углы поворота цилиндров относительно оси нейтрального положения.

При равномерном угловом размещении цилиндров угол поворота і-го цилиндра

,

где - угол поворота цилиндра, который последним пересек ось нейтрального положения.

Таким образом, текущая подача насоса формируется одновременной подачей нескольких поршней, которые находятся в полости нагнетания. Поэтому подача носит дискретный, пульсирующий характер. Для однорядных насосов с четным числом цилиндров количество максимумов подачи за одно вращение ротора равняется числу цилиндров, а для насосов с нечетным числом – удвоенному числу цилиндров. Амплитуда пульсаций текущей подачи насоса при нечетном числе цилиндров будет соответственно меньше, чем при четном.

Поскольку по кругу блока цилиндров расположено поршней, то образуется сдвинутых по фазе кривых подачи отдельных поршней . В результате колебание суммарной текущей подачи насоса составляет относительно небольшую величину, причем чем большее число поршней (четное или нечетное), тем меньше будет амплитуда и больше частота пульсаций подачи.

Графики зависимостей текущих подач отдельных поршней и текущей подачи насоса от угла поворота цилиндрового блока, которые получены расчетным методом по формуле (5.11) для числа поршней и , подтверждают уменьшение амплитуды и увеличение частоты пульсаций подачи насоса при нечетном количестве цилиндров (рис. 5.4). Рост неравномерности подачи при четном числе цилиндров обусловлен одномоментным исключением из работы двух диаметрально противоположно расположенных цилиндров, которые при равномерном угловом размещении в блоке одновременно будут находиться на перевальных перемычках.

Пренебрегая вторым членом в скобках уравнения (5.10) из-за , текущую подачу одного поршня можно определять следующим образом

. (5.12)

Применение этой формулы для построения графиков изменения текущих подач отдельных поршней и текущей подачи насоса во время вращения блока цилиндров приводит к гармоническому характеру пульсаций суммарного расхода жидкости.

Амплитуду пульсации потока жидкости оценивают коэффициентом неравномерности подачи радиально-поршневого насоса, который определяется отношением амплитуды волны текущей подачи к ее среднему значению

,

где и - максимальное и минимальное значения подачи насоса;

- среднее значение подачи.

Значение коэффициенту неравномерности подачи зависит как от количества цилиндров, так и от четности или нечетности их числа.

При четном числе цилиндров коэффициент неравномерности можно определять по зависимости

,

при нечетном числе - по зависимости

.

В практике насосостроения применяют преимущественно радиально-поршневые насосы с нечетным числом цилиндров - распространены насосы с = 5;7 и 9.

Рис. 5.4. График колебания подачи радиально-поршневого насоса

В насосах с многорядным размещением цилиндров с рядами, не смещенными один относительно другого, величина подачи увеличивается пропорционально числу рядов, однако коэффициент неравномерности сохраняется таким же, как и в случае однорядного насоса. Для получения минимальной амплитуды пульсации рекомендуется смещать ряды так, чтобы поршни работали по очереди, со сдвигом фаз на угол

,

где - суммарное число цилиндров во всех рядах.

Фактическая пульсация потока и давления определяются не только расчетной неравномерностью подачи жидкости насосом, но и, в значительной мере, несовершенством фазораспределения жидкости в гидромашине, а также гидродинамическими процессами, которые возникают при регулировании гидропривода.

Так, при переносе жидкости цилиндром из полости всасывания в полость нагнетания с намного большим давлением из-за сжимаемости возникает обратный поток жидкости с пиковым „забросом” давления. Это явление сопровождается колебаниями расхода и давления жидкости с амплитудой, которая может значительно превышать расчетное значение.

Для уменьшения неравномерности (пульсации) подачи насоса и колебаний давления жидкости непосредственно за насосом устанавливают демпфер колебаний (антипульсатор мембранного типа, гидроаккумулятор, а также другие емкости и инерционные сопротивления).

Как в радиально-поршневом насосе с равномерной частотой вращения входного звена возникают пульсации потока жидкости (подачи насоса), так в радиально поршневом гидромоторе даже при равномерном расходе рабочей жидкости и отсутствии нагрузки выходного звена имеет место неравномерность вращения его вала. Расчетная зависимость угловой скорости от угла поворота ротора радиально-поршневой машины, которая используется в режиме гидромотора, отвечает расчетной зависимости подачи от угла поворота ротора машины, которая используется в режиме насоса.

Как колебание угловой скорости радиально-поршневого гидромотора, так и пульсация подачи радиально-поршневого насоса обусловлены их кинематическими особенностями, которые приводят к переменным текущим значениям в зависимости от угла поворота ротора как расхода рабочей жидкости , которая потребляется мотором, так и расхода рабочей жидкости , которая нагнетается насосом. В общем случае эти расходы определяются зависимостью (5.11) при условии .

Переменное значение потребляемого за единицу времени объема рабочей жидкости гидромотором приводит к колебаниям угловой скорости его выходного звена даже при абсолютно равномерном подведенном потоке питания. Причем, если при высоких скоростях вращения ротора эти колебания сглаживаются силами инерции масс, то при малых скоростях они могут быть достаточно значительными.

В ряде случаев предъявляются требования обеспечения строгой равномерности вращения выходных звеньев гидромоторов, особенно в случае их использования в составе металлообрабатывающих станков.

Для обеспечения необходимой равномерности вращения вала радиально-поршневого гидромотора выполняют роторы с нечетным числом цилиндров, увеличивая их количество за счет многорядности при взаимном смещении поршневого шага. Снижение колебаний угловой скорости вала обеспечивается также надежным удалением из гидросистемы нерастворенного в жидкости воздуха, уменьшением утечек жидкости и сил трения.