Производительность и подача насосов с кривошипно-шатунным механизмом

Если длина хода поршня l, а его площадь S, то объём жидкости, всасываемой насосом простого действия за половину оборота кривошипа и нагнетаемой за вторую половину оборота, равен S∙l. При числе оборотов в минуту n, секундная теоретическая производительность насоса простого действия составит:

Q^I_T=

Для насоса двойного действия:

Q^II_T ≈

Подача этого насоса несколько ниже за счёт того, что рабочий объём штоковой полости цилиндра уменьшается на величину объёма штока, однако обычно этим пренебрегают (площадь сечения штока во много раз меньше площади сечения поршня).

Для насоса тройного действия:

Q^III_T =

Действительная осреднённая подача насоса будет несколько меньше из-за объёмных потерь, что учитывается введением объёмного КПД:

Q_д= Q_т ∙ η_о

Для поршневых насосов η_о = 0,9 ÷0,95.

Жидкость в поршневом насосе движется за поршнем, скорость которого переменна. При этом мгновенное значение подачи:

Q = V_вс ∙ S_вс = V_п∙ S

где Q = V_вс ∙ S_вс – производительность во всасывающей линии (по уравнению расхода). Согласно уравнению неразрывности:

V_вс ∙ S_вс = V_п ∙ S,

где V_п - скорость движения поршня, причем

V_п = dx/dt = r ∙ sinφ ∙ dy/dt = r ∙ sinφ ∙ ω

где dx – путь, пройденный поршнем за время dt.

Согласно схеме насоса, путь поршня х может быть определён из выражения:

x = r – r ∙ cosφ

где φ – текущий угловой путь, пройденный кривошипом,

ω = dφ /dt - угловая скорость вращения.

Таким образом, пульсирующая подача насоса запишется следующим образом:

Q = S ∙ ω ∙ r ∙ sinφ - Закон подачи поршневого насоса.

Графики подачи. Подача поршневого насоса при равномерном перемещении кривошипа изменяется по синусоидальному закону, в соответствии с которым Q_max = S ω r при φ = π/2. С учетом этого график подачи насоса простого действия выглядит следующим образом:

Q^I