Индикаторная диаграмма

Поршневые насосы

Рабочий цикл поршневого насоса характеризуется индикаторной диаграммой, которая фиксирует изменение давления в рабочей камере насоса за один оборот коленчатого вала.

В идеальном случае индикаторная диаграмма поршневого насоса представляет собой прямоугольник (рис. 2.1, а), в котором линией 1–2 изображен процесс всасывания, 3–4 – нагнетания, АА – атмосферное давление. Давление в рабочей камере в цикле всасывания на рис. 2.1 изображено а в цикле нагнетания – Через обозначено атмосферное давление (давление в баке).

Рис. 2.1. Идеальная (а) и действительная (б) индикаторная

диаграммы поршневого насоса

При всасывающем ходе поршня в цилиндре создается разрежение ( < ), вследствие чего жидкость в него засасывается. В ходе нагнетания насос создает давление, которое зависит от сопротивления напорной линии, включая сопротивление канала. При отсутствии утечек и практически несжимаемой жидкости линии повышения и снижения давления 2–3 и 4–1 располагаются вертикально.

Действительная индикаторная диаграмма (рис. 2.1, б) отличается от идеальной наличием волнообразных участков и наклонов линии 2–3 и 4–1. Наклон этих линий вызван тем, что процессы повышения и понижения давления в цилиндре из-за сжимаемости рабочей жидкости происходят не мгновенно, а на некотором конечном перемещении поршня. Колебания давления в начале хода всасывания 1 и в начале хода нагнетания 3 вызваны запаздыванием в открытии клапанов и инерционностью жидкости в переходных процессах.

Площадь индикаторной диаграммы 1–2–3–4 выражает работу, сообщаемую жидкости поршнем за один оборот вала. Поделив площадь индикаторной диаграммы на ход поршня (), получают среднее индикаторное давление определяемое выражением

В соответствии с этим индикаторную мощность, передаваемую жидкости от приводного вала через поршень, определяют выражением

где индикаторное давление; площадь поршня; ход поршня; частота вращения вала.

Кроме определения мощности, индикаторная диаграмма позволяет выполнять диагностику технического состояния насосов. В частности, по индикаторной диаграмме определяют влияние воздуха, утечек рабочей жидкости и исправность работы распределительных механизмов. Индикаторная диаграмма является основным средством анализа при разработке и испытании насосов и записывается с помощью датчиков давления, присоединенных к полости цилиндра.