ACADEMIA NAVALA MIRCEA CEL BATRAN

POMPE CU PISTONASE RADIALE1. CONSTRUCTIA SI PRINCIPIUL FUNCTIONAL

La pompele cu pistonase radiale, pozitia pistonaselor in blocul cilindrilor este pe raza, variatia ciclica a volumelor de lucru realizandu-se datorita datorita dispunerii excentrice a blocului cilindrilor fata de statorul pompei. Pompele cu pistonase radiale sunt in principal de doua tipuri:

cu alimentare exterioara

cu alimentare interioara

La masinile cu alimentare interioara, distributia se face central, prin axul motoruluica in figura 1. Cursa liniara a pistonaselor in blocul cilindrilor 4, generata ca urmare a montarii excentrice a blocului cilindrilor fata de carcasa 6, se poate modifica daca valoarea exercitarii e poate fi reglata. Pompele la care marimea e poate fi modificata se numesc cu debit variabil. Din figura rezulta ca marimea cursei pistonaselor are valoarea s = 2e

Distributia fluidului intre camerele de lucru se face prin intermediul distribuitorului 3, care este fix, dispus pe directia punctelor moarte al pistonaselor. Latimea distribuitorului 3 este mai mare decat latimea canalelor de legatura ale pistonaselor cu galeriile de aspiratie, respectiv refulare. La deplasarea pistonaselor de la PMI la PME, volumele de lucru sunt in crestere si se produce aspiratia. Invers, la deplasarea pistonaselor de la PME la PMI volumele de lucru scad si se produce refularea.

Fig. 1 schema pompei cu pistonase radiale cu alimentare interioara :

1-orificiu aspiratie; 2-orificiu refulare; 3-distribuitor;

4-blocul cilindrilor; 5- pistol plunjer; 6- stator.

Fig. 2 pompa cu pistonase radiale cu alimentare interioara cu debit variabil :

1- carcasa; 2- stator; 3- bucsa de frictiune; 4- surub pentru reglarea excentricitatii; 5- distribuitor; 6- pistonas; 7- rola.

In figura 2 este prezentata o masina cu pistonase radiale cu debit variabil la care reglarea excentritatii si deci a cilindreei se face cu ajutorul unui sistem de tip surub piulita. Pompele cu pistonase radiale se fabrica intr-o varietate mare de forme constructive. Principiul de fun ctionare este acelasi pentru toate tipurile, diferite fiind niumai modul in care se face distributia lichidului de lucru la spiratie, respectiv refulare si felul in care are loc contactul dinspre suprefata frontala a pistoanselor si stator.

In figura 3 sunt ilustrate cateva moduri de realizare a contactului dintre pistonas si stator. Pistoanele au de asemenea tijele articulate excentric. Distributia pompelor cu alimentare exterioara se face prin niste canale periferice ale carcasei, distribuitorul lipsind. Dirijarea uleiului catre aspiratie, respectiv refulare se face prin aceleasi canale care sunt legate la conductele de aspiratie si refulare.

1. PERFORMANTE SI DOMENII DE UTILIZARE

Pompele cu pistonase radiale au in general pentru puteri mari( uneori pana la 3000 kW), debite de pana la 8000 l/ min si presiuni de 250-300bar. Turatiile de antrenare variaza intre 100 si 1500 rot/min. aceste pompe sunt folosite la nava la majoritatea cazurilor la actionarile hidrostatice.

Fig 3. Contactul pistonas- stator

2. ELEMENTE DE CALCUL LA POMPELE CU PISTONASE RADIALE

Pentru inceput se pune problema calculului de predimensionare. Datele de intrare sunt debitul Q, presiunea p si turatia n. daca se noteaza cu d diametrele pistonaselor, cu c cursa, cu randamentul volumic, iar cu z numarul de pistonase, atunci debitul Q va avea expresia:

Unde = 0, 96 ~ 0, 98. Din relatia de mai sus se scoate cilindreea v :

Pe de alta parte insa, din figura 4 se vede ca, pentru un pistonas, cursa este c= 2e. In acest caz:

Cunoscand turatia n a discului, se scrie expresia debitului teoretic sub forma produsului dintre turatie si cilindree:

Fig. 4 Schema de calcul la pompa cu pistonae radiale

Functie de debitul teoretic se poate calcula debitul real:

unde este randamentul volumic. Literatura recomanda valorile raportului dintre excentricitatea e si diametrul pistonaselor d, prin valoarea constantei In aceste conditii,

De unde, prin urmare, se poate determina relatia de predimensionare a diametrului pistonasului pompei

Se considera acum contururile statorului si rotorului dispuse unul fata de celalalt la distanta e. pentru inceput se pune problemacalculului cinematic. In triunghiul OAO din figura 4 se poate scrie:

Pe de alta parte:

introducand relatia (2) in (1) se obtine:

sau dupa unele prelucrari simple:

Ordonand dupa puterile descrescatoare ale lui x va rezulta:

rezolvand ecuatia (4) in raport cu x se obtine cursa pistonului la un moment oarecare t:

Derivand aceasta expresie in raport cu timpul se va obtine viteza relativa:

Daca se neglijeaza la numitorul fractiei termenii ce contin pe e, va rezulta:

Derivand din nou in raport cu timpul se va obtine acceleratia relativa:

Acceleratia de transport (centripeta) va fi:

iar acceleratia Coriolis:

Pentru calculul debitului teoretic se pleaca de la expresia cilindreei definita prin produsul dintre aria pistonasului si cursa:

La pompele cu pistonase radiale:

c= 2e

si in aceste conditii:

iar debitul teoretic va fi:

Debitul real se calculeaza in functie de debitul teoretic si randamentul volumic:

4. NEUNIFORMITATEA DEBITARII LA POMPELE CU PISTONASE RADIALE

Aprecierile facute la pompele cu pistonase axiale referitor la neuniformitatea debitarii raman aceleasi din punct de vedere cantitativ si la pompele cu pistonase radiante. La inceput se stabileste expresia debitului momentan al unui pistonas considerand viteza relativa data mai sus:

Presupunem ca pompa are in total z pistonase, din care numai p lucreaza pe refulare. In aceste conditii, debitul momentan livrat de cele p pistonase se poate obtine prin insumarea celor p debite q :

Pentru ca excentricitatea e este m ult mai mica decat raza r se neglijeaza termenul al doilea din paranteza membrului drept al ecuatiei de mai sus(17)Asa cum am aratat la pompele cu pistonase axiale,

Unde

reprezinta pasul unghiular. Cu aceasta observatie, ecuatia de mai sus devine:

Tinand cont ca suma din membrul drept al ecuatiei de mai sus se poate pune sub forma:

se gaseste expresia debitului refulat total

Plecand de la expresia generala a gradului de neuniformitate a debitarii

Se defineste debitul momentan mediu

in cazul pompelor cu un numar par de pistonase

si

si prin urmare

se face din nou notatia

cu care din ecuatia lui se determina expresiile debitelor instantanee maxim si minim:

in care:

In aceste conditii expresia gradului de neuniformitate a debitarii la pompa cu un numar par z de pistonase radiale devine:

In cazul pompelor cu un numar impar de pistonase,

repetand calculele se gaseste ca

Se observa ca gradul de neuniformitate a debitarii in cazul pompelor cu numar impar de pistonase este de 4 ori mai mic decat in cazul pompelor cu numar par. De asemenea, se micsoreaza cu patratul lui z. Din acest motiv se recomanda numere impare cat mai mari de pistonase.

Fig.5 Schema de calcul a momentului rezistent

5. CALCULUL MOMENTULUI REZISTENT LA MASINILE MOTOARE CU PISTONASE RADIALE

Consideram cazul unui pistonas radial aflat in contact intim cu cercul director al statorului pompei, fig 5. Presupunem ca presiunea de pe fata activa a pistonasului este p forta din pistonas determinata de presiunea p este:

iar componentele sale tangentiala si normala sunt respectiv:

Momentul dat de pistonas este:

unde

S-a aratat mai inainte, atunci cand s-a analizat figura 4, ca

ceea ce conduce la:

Deoarece din scrierea in doua moduri a segmentului OE

(fig 4) se poate obtine relatia de legatura dintre unghiurile si :

vom avea mai departe :

sau in cazul unghiului mic :

In aceste conditii, forta generata de pistonas de presiune si momentul rezistent la un singur pistonas in raport cu punctul O din figura 5 vor avea expresiile:

Momentul total al tuturor celor p pistonase cuplate pe refulare se obtine prin insumare:

Din relatia anterioara se observa ca momentul rezistent total depinde de unghiul de rotire

unde

Atat la pompe cat si la motoare, momentele rezistente sunt pulsatorii si ele se pot constitui in elemente de excitare a sistemului mecanic, putand provoca vibratii torsionale. Din ratiuni pur constructive, raportul

se poate neglija. In aceste conditii expresia momentului total se simplifica, putand fi scrisa sub forma:

In final, puterea pompei va fi:

iar cea a motorului hidraulic:

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

PAGE 1

_1255028510.unknown

_1255028667.unknown

_1255028698.unknown

_1255028741.unknown

_1255029033.unknown

_1255197791.unknown

_1255199638.unknown

_1255201015.unknown

_1255199622.unknown

_1255029394.unknown

_1255028755.unknown

_1255028762.unknown

_1255028777.unknown

_1255028850.unknown

_1255028766.unknown

_1255028759.unknown

_1255028747.unknown

_1255028751.unknown

_1255028745.unknown

_1255028716.unknown

_1255028723.unknown

_1255028726.unknown

_1255028719.unknown

_1255028707.unknown

_1255028711.unknown

_1255028705.unknown

_1255028685.unknown

_1255028690.unknown

_1255028695.unknown

_1255028687.unknown

_1255028674.unknown

_1255028678.unknown

_1255028671.unknown

_1255028597.unknown

_1255028624.unknown

_1255028660.unknown

_1255028663.unknown

_1255028640.unknown

_1255028610.unknown

_1255028615.unknown

_1255028606.unknown

_1255028533.unknown

_1255028585.unknown

_1255028593.unknown

_1255028561.unknown

_1255028524.unknown

_1255028529.unknown

_1255028514.unknown

_1255028415.unknown

_1255028490.unknown

_1255028501.unknown

_1255028505.unknown

_1255028493.unknown

_1255028481.unknown

_1255028485.unknown

_1255028463.unknown

_1255028377.unknown

_1255028384.unknown

_1255028414.unknown

_1255028381.unknown

_1245702498.vsd

_1255028368.unknown

_1104835426.unknown

_1104848838.unknown

_1104834662.unknown