Регулируемый объёмный насос с регулятором подачи

Для изменения подачи насоса используют регулятор подачи, являющийся составной частью конструкции насоса. Регулирование подачи насосной установки осуществляется за счёт изменения рабочего объёма W _н насоса. Рассмотрим работу регулятора подачи на примере аксиально – поршневого насоса с наклонным диском (рис. 20).

Рис. 20. Схема работы регулятора подачи аксиально – поршневого насоса

с наклонным диском:

1 – распределительная шайба; 2 – блок цилиндров; 3 – плунжер; 4 – наклонный диск;

5, 6 – пружина; 7 – поршень регулятора подачи

Насос работает следующим образом. При вращении блока цилиндров 2 плунжер 3 перемещается вдоль своей оси, опираясь на наклонный диск 4. При этом происходит всасывание из подводящей линии и нагнетание рабочей жидкости в напорную линию через отверстия распределительного диска 1. Пружина 5 обеспечивает поджим плунжера к опорной поверхности наклонного диска. Рабочий объём насоса будет равен:

, (59)

где S _пл – площадь плунжера;

l _пл – ход плунжера;

k – количество плунжеров.

При повышении давления р _н в напорной линии давление действует на поршень 7 регулятора подачи, преодолевая сопротивление пружины 6. Шток поршня кинематически связан с наклонным диском. При перемещении поршня наклонный диск изменяет угол γ наклона, вращаясь вокруг точки О, в меньшую сторону. Так как при этом уменьшается ход плунжера

,

то и рабочий объём W _н насоса, определяемый по формуле (59), изменит своё значение в сторону уменьшения.

Поршень 7 начинает перемещаться только при достижении в напорной линии некоторого минимального давления р _{н min} , преодолевая усилие предварительного поджатия пружины F _пр. Давление р _{н min} , которое при действии на поршень регулятора подачи уравновешивается силой F _пр, называют давлением настройки регулятора подачи.

Характеристику насосной установки с регулятором подачи строят следующим образом.

а) б)

Рис. 21. Насосная установка с регулятором подачи:

а) – условное обозначение регулируемого насоса; б) – построение характеристики

насосной установки с регулятором подачи

 

Если давление насоса меньше давления настройки регулятора подачи (р _н < р _{н min} ), то сила предварительного поджатия пружины F _пр удерживает поршень в крайнем правом положении, и угол наклона диска 4 имеет максимальное значение (γ = γ _max). Тогда рабочий объём насоса тоже имеет максимальное значение (W _н = W _{н max}), и подача насосной установки равна подаче насоса (Q _ну = Q _н). На этом этапе характеристика насосной установки с регулятором подачи совпадает с характеристикой насосной установки с предохранительным клапаном. В координатах р – Q строят характеристику насосной установки аналогично методике построения, изложенной в разделе 4.1 (рис. 21, б, линия 1).

Затем по заданному значению давления настройки р _{н min} определяют точку В и соответствующую ей величину максимальной подачи Q _н насоса (при γ = γ _max).

Если давление насоса превысит давление настройки регулятора подачи (р _н > р _{н min} ), поршень под действием силы давления перемещается влево, уменьшая угол γ наклона диска 4. Подача насосной установки уменьшается, и величину подачи в этом случае определяют по формуле:

, (60)

где K _p – постоянный коэффициент регулятора, зависящий от жёсткости пружины;

p _н – текущее (расчётное) давление насоса (р _{н min} ≤ p _н ≤ р _{н max}).

Задаваясь некоторым бóльшим значением p _н > р _{н min} (значение р _н выбирают примерно как p _н = 1,1 р _{н min} ), определяют подачу насосной установки по формуле (60). Используя полученные значения p _н и Q _ну, определяют координаты точки С. Затем проводят линию, соединяющую точки В и С до пересечения с осью ординат (линия BD, рис. 21, б)

Ломаная линия АВD – характеристика насосной установки с регулятором подачи при р _н= р _{н max}. Линия АВD имеет тот же внешний вид, что и характеристика насосной установки с переливным клапаном (рис. 19, б). Однако снижение подачи при использовании переливного клапана обеспечивается за счёт слива части рабочей жидкости в гидробак, что менее эффективно, чем при использовании насосной установки с регулятором подачи.

Для насосной установки, состоящей из регулируемого насоса и регулятора подачи, рабочая точка R при совмещений характеристик насосной установки и трубопровода с гидроцилиндром может лежать на участке АВ характеристики, или на участке ВD (рис. 21, б).

Если точка лежит на участке АВ характеристики, то мощность определяется аналогично определению мощности для насосной установки с предохранительным клапаном (см. раздел 4.1).

Если точка R лежит на участке ВD характеристики (рис. 22), то согласно принципу работы регулируемого насоса с регулятором подачи при некотором давлении p _н > р _{н min} происходит изменение рабочего объёма насоса в меньшую сторону, и соответственно, изменяется его подача.

Координатами точки R будут:

- по оси давлений текущее (расчётное) давление р _н насоса;

- по оси подач действительное Q _нд значение подачи.

Ломаная линия ERD – новая характеристика насосной установки с регулятором подачи при некотором давлении p _н > р _{н min} . Линия ER параллельна линии АВ.

Рис. 22. Схема к определению параметров (р _н и Q _нд) регулируемого насоса

с регулятором подачи:

1 – характеристика насоса; 2, 4 – характеристика насосной установки;

3 – характеристика трубопровода; R – рабочая точка

 

Мощность в этом случае определяют по формуле (55) с учётом действительной подачи:

- при давлении p _н = р _{н min} ; (61)

- при давлении p _н > р _{н min} . (62)

5. Примеры выполнения расчётно – графических работ (РГР)

При выполнении РГР следует придерживаться следующей последовательности:

- заданную схему гидропривода необходимо заменить эквивалентной (см. раздел 3);

- ″разбить″ сложный трубопровод на несколько простых трубопроводов (см. раздел 3);

- составить характеристики для каждого простого трубопровода, и определить коэффициенты, входящие в уравнение (см. раздел 1, 2);

- построить характеристики простых трубопроводов в одной системе координат в едином выбранном масштабе, и получить суммарную характеристику сложного трубопровода (см. раздел 3);

- построить характеристику насосной установки (см. раздел 4);

- определить рабочую точку гидропривода и вычислить значения параметров, требуемых по условию задачи (см. раздел 4).