Способ определения углов поворота приводного кулачка радиально-поршневого насоса с клапанным распределением

 

Сущность изобретения: снимают индикаторную диаграмму при установившемся режиме нагрузки и расшифровывают диаграмму. Перед снятием диаграммы приводной кулачок заменяют на технологический эксцентрик. Снятие диаграммы производят при 10%-ной нагрузке насоса. 6 ил.

Изобретение относится к насосостроению, в частности к радиально-поршневым насосам с кулачковым приводом поршней и с клапанным распределением рабочей жидкости.

Известен поршневой насос с клапанным распределением, содержащий профилированный кулачок, обеспечивающий принудительный выстой поршня в нижней и верхней мертвых точках его движения на период запаздывания закрытия всасывающего и нагнетательного клапанов. В этом насосе приводной кулачок снабжен двумя участками профиля с постоянным радиусом кривизны, начало каждого из которых соответствует положению поршня в нижней и верхней мертвых точках его движения, а угловая протяженность каждого из участков по ходу вращения кулачка соответствует углу поворота кулачка, на котором происходит закрытие соответствующего клапана.

Известен способ определения углов поворота приводного кулачка поршневого насоса с клапанным распределением путем снятия индикаторной диаграммы при установившемся режиме нагрузки и последующую расшифровку диаграммы. Давление записывается при помощи датчиков давления, присоединенных к полости цилиндра, и осциллографа [2].

Недостатком известного способа является то, что снятие индикаторной диаграммы осуществляется при номинальной нагрузке с применением в насосе завершенного конструктивного решения кулачка приводного вала. Это позволяет при расшифровке диаграммы констатировать факт наличия углов запаздывания клапанов и их протяженность. При изменении давления в гидросистеме, в состав которой включен насос с асинхронным электродвигателем, изменяется число оборотов приводного двигателя, следовательно, и время запаздывания клапанов. Таким образом, замеряемые при одних условиях значения углов запаздывания не будут достоверными при изменении режима работы насоса и вызывают погрешности при профилировании кулачка.

Целью изобретения является повышение точности определения углов поворота кулачка в насосах с кулачком, имеющим участки профиля с нулевым перемещением, скоростью и ускорением поршня равные указанным углам запаздывания.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения углов поворота приводного кулачка радиально-поршневого насоса с клапанным распределением, соответствующих запаздыванию открытия и закрытия всасывающего и нагнетательного клапанов, заключающемся в снятии индикаторной диаграммы при установившемся режиме нагрузки и последующую расшифровку диаграммы, при этом перед снятием индикаторной диаграммы приводной кулачок заменяется на технологический эксцентрик, а снятие индикаторной диаграммы производят при 10% нагрузке насоса.

На фиг. 1 изображен насос со встроенным технологическим эксцентриком в продольном разрезе; на фиг.2 - насос с кулачком в продольном разрезе; на фиг. 3 - характеристика зависимости давления в цилиндре от угла поворота приводного вала (индикаторная диаграмма) насоса, изображенного на фиг.1; на фиг. 4 - индикаторная диаграмма насоса, изображенного на фиг.2; на фиг.5 - характеристика зависимости изменения высоты подъема клапанов от угла поворота приводного вала насосов, изображенных на фиг.1 и 2; на фиг.6 изображена характеристика изменения подачи от угла поворота приводного вала насоса, изображенного на фиг.2.

Предлагаемый способ определения углов поворота приводного кулачка радиально-поршневого насоса с клапанным распределением, соответствующих запаздыванию открытия и закрытия всасывающего и нагнетательного клапанов, реализован следующим образом.

Поршневой насос (см. фиг.1 и 2) имеет приводной вал 1 с профилированным кулачком 2 и клапанно-поршневой блок, состоящий из корпуса 3, поршня 4, установленного в расточке корпуса 3 с образованием рабочей камеры 5 и двух клапанов, всасывающего 6 и нагнетательного 7, соединяющих рабочую камеру 5 со всасывающим и нагнетательным коллекторами. На хвостовике поршня 4 на оси 8 установлен каток 9, постоянно прижатый посредством упругого элемента 10 к профилированному кулачку 2.

В корпус поршневого насоса, имеющего все постоянные по конструктивному исполнению элементы, устанавливается (фиг.1) приводной вал 1 с технологическим эксцентриком 2, обеспечивающим синусоидальный закон движения поршня 4.

В качестве привода поршневого насоса используется асинхронный электродвигатель, допускающий падение числа оборотов при возрастании нагрузки.

Снятие индикаторной диаграммы производится при 10% нагрузке насоса (см. фиг. 3) при помощи датчиков давления, присоединенных к полости цилиндра и осциллографа.

Расшифровка индикаторной диаграммы выявила два участка: участок 0 - π соответствует циклу вытеснения, а участок π - 2π - циклу заполнения рабочей камеры 5. Из-за неравномерности подачи давление в цилиндре p'_2ц и p'_1ц колеблется около средних значений р_2ц и р_1ц.

По индикаторной диаграмме выявляются характерные участки изменения давления в цилиндре. Участок ао соответствует запаздыванию всасывающего клапана на протяжении угла α_к1. На этом участке задерживается возрастание давления в цилиндре. Участок de характеризует задержку падения давления из-за запаздывания нагнетательного клапана на протяжении угла α_к2. Участок bc характеризует сжатие жидкости в процессе роста давления, при котором открывается нагнетательный клапан 7. Процессу сжатия соответствует угол сжатия α_x2, определяемый сжатием жидкости в полезном и мертвых объемах рабочей камеры 5. На участке cd жидкость вытесняется из цилиндра. После закрытия нагнетательного клапана 7 в точке е и расширения жидкости, оставшейся в цилиндре (участок eg соответствует расширению мертвого объема), в точке g открывается всасывающий клапан 6 и на участке ga цилиндр заполняется новой жидкостью.

Во время подъема клапанов 6 и 7 в точках с и g в цилиндре имеют место затухающие колебания давления.

По результатам исследования индикаторной диаграммы изготовляется приводной вал 1 с профилированным кулачком 2, имеющим участки профиля с нулевым перемещением, скоростью и ускорением поршня равные углам запаздывания всасывающего α_к1 и нагнетательного α_к2 клапанов.

Полученный приводной вал 1 устанавливается в корпус 3 поршневого насоса (см. фиг.2).

Индикаторная диаграмма полученного, таким образом, насоса имеет измененный вид (см. фиг. 4). На участках ab и de на углах поворота α_к1 и α_к2 происходит стабилизация давления. Участки bc и eg имеют более крутой вид.

Клапанам 6 и 7 поршневого насоса присуще свойство запаздывания (см фиг. 5) из-за отсутствия жесткой связи с поршнем 4. Момент закрытия клапанов отстает от момента прохождения поршнем 4 через мертвые точки при изменении направления его движения. График z = f( α) движения клапанов соответствует графику подачи однопоршневого насоса Q = f(α ) (см. фиг.6). Из-за запаздывания посадки нагнетательного клапана 7, график движения которого О'AB', всасывающий клапан 6 открывается в точке B' вместо мертвой точки В. Равным образом из-за запаздывания посадки всасывающего клапана 6, график движения которого B'CD', нагнетательный клапан 7 открывается в точке D' вместо мертвой точки D.

Нулевое перемещение, скорость и ускорение поршня 4, равные указанным углам запаздывания всасывающего 6 и нагнетательного 7 клапанов, обеспечивается участками профиля кулачка 2 приводного вала 1 (см. фиг.2).

Из графика Q = f( α) (фиг.6) следует вывод об отсутствии перетечек рабочей жидкости в момент запаздывания клапанов α_к1 и α_к2 .

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВ ПОВОРОТА ПРИВОДНОГО КУЛАЧКА РАДИАЛЬНО-ПОРШНЕВОГО НАСОСА С КЛАПАННЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ, соответствующих запаздыванию открытия и закрытия всасывающего и нагнетательного клапанов, включающий снятие индикаторной диаграммы при установившемся режиме нагрузки и последующую расшифровку диаграммы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения углов поворота кулачка в насосах с кулачком, имеющим участки профиля с нулевым перемещением, скоростью и ускорением поршня, равными указанным углам запаздывания, перед снятием индикаторной диаграммы приводной кулачок заменяется на технологический эксцентрик, а снятие индикаторной диаграммы производят при 10%-ной нагрузке насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6