Podsumowanie rezultatów badań

rozrzą-du, można stwierdzić, że stosunek mocy pomp PWK do ich masy jest w stanie dorównać najlepszym konstrukcjom spotykanym obecnie.

8.2.8. Badania trwałościowe

Aby zbadać trwałość pompy, trzeba przeprowadzić próby obejmujące wiele tysięcy godzin pracy pod zróżnicowanym obciążeniem. Do tego celu konieczne jest specjalne sta-nowisko, przystosowane do pracy ciągłej bez konieczności stałego nadzoru i wyposażone w komplet zabezpieczeń. Ze względu na brak takiego stanowiska w laboratorium Katedry, przeprowadzenie tak szeroko zakrojonych badań jest niemożliwe. Ograniczono się więc do przeprowadzenia prób długotrwałej pracy pompy pod stałym obciążeniem. Próbie trwającej ok. 400 godzin poddano pompę PWK-27. Ciśnienie w gałęzi tłocznej wynosiło 4553 MPa, a prędkość obrotową zmieniano w przedziale 15002000 obr./min. Po zakończeniu próby wciąż sprawną pompę poddano szczegółowemu przeglądowi. Wyniki przeglądu posłużyły jako podstawa drobnych korekt konstrukcji, potwierdziły jednak trwałość elementów pomp.

W uzupełnieniu opisanych powyżej badań 1 egzemplarz pompy PWK-27 przekazano firmie „HYDROMEGA” celem sprawdzenia jej działania w warunkach rzeczywistych.

Pompę zainstalowano w napędzie jazdy platformy transportowej i od lutego 2004 pracuje ono w Gdańskiej Stoczni Remontowej. Do chwili obecnej (kwiecień 2006) użytkownik pompy nie zgłosił żadnych zastrzeżeń co do jej zachowania, a łączny czas jej pracy można oszacować na ponad 1200 godzin.

8.3. Pompa o zmiennej wydajności

Pompa o zmiennej wydajności znajduje się w początkowej fazie prac i do chwili obec-nej nie wykonywano pomiarów jej charakterystyk. Badania modeli tej pompy miały wy-łącznie charakter pilotażowy, a celem ich była odpowiedź na pytanie, czy możliwe jest sterowanie jej wydajnością przez przesuwanie osiowe krzywki rozrządu na wale i czy moż-na tego dokomoż-nać bezpośrednio za pomocą elektromagnesu proporcjomoż-nalnego. W obu przy-padkach uzyskano pozytywne rezultaty, co pozwala na podjęcie szerzej zakrojonych prac konstrukcyjnych i badawczych.

Głównym problemem do rozwiązania w ww. pompie jest redukcja zjawisk dynamicz-nych wywoładynamicz-nych zaślepieniem komory w czasie przechodzenia okna rozrządu przez mostek.

Prowadzone są prace mające zweryfikować słuszność koncepcji tzw. komory kompensacyjnej na drodze komputerowej symulacji zjawisk zachodzących w pracującej pompie.

8.4. Podsumowanie rezultatów badań

Wyniki uzyskane podczas badań potwierdziły większość założeń konstrukcyjnych i wniosków wyciągniętych z teoretycznej analizy zjawisk zachodzących podczas pracy pompy z rozrządem krzywkowym. Co więcej, przebadane prototypy już teraz osiągają parametry zbliżone do przodujących obecnie na rynku pomp wielotłoczkowych osiowych, a w kilku przypadkach nawet je przewyższają. Biorąc pod uwagę duże potencjalne możli-wości dalszego doskonalenia tej konstrukcji (i fakt, że pozostałe pompy po wielu dziesiąt-kach lat rozwoju zbliżają się do pułapu swych możliwości), należy tę wersję konstrukcyjną uznać za groźnego konkurenta pomp z wychylną tarczą i wychylnym korpusem.

Podstawowym obiektem planowanych dalszych badań będą kolejne wielkości pompy o stałej wydajności oraz konstrukcja mechanizmu zmiany wydajności opartego na wnio-skach z analizy zaprezentowanej w rozdziale 6. Konieczne jest też przeprowadzenie peł-nych badań trwałościowych wg programu opisanego w punkcie 8.2.8.

Drugim obiecującym kierunkiem prac rozwojowych jest budowa wysokoobrotowego silnika hydraulicznego, wykorzystującego mechanizm rozrządu krzywkowego. Wstępne badania przeprowadzone na pompach typu PWK potwierdziły w pełni możliwość ich pracy silnikowej. Konieczne jest jednak zwiększenie chłonności i sprawności mechanicznej tych jednostek. Można oczekiwać, że silniki te będą wykazywać podobną przewagę nad wyro-bami konkurencyjnych firm, jak ma to miejsce w przypadku pomp.

Rozdział 9

PODSUMOWANIE

Wyniki teoretycznej analizy funkcjonowania obu typów rozrządu stosowanych w pompach i silnikach wielotłoczkowych osiowych oraz rezultaty uzyskane podczas labo-ratoryjnych badań maszyn wyposażonych w różne odmiany tego mechanizmu pozwalają stwierdzić, że nowa koncepcja rozrządu sterowanego krzywką potwierdziła swoją przydat-ność i pod wieloma względami przewyższa stosowany powszechnie rozrząd czołowy. Aby odpowiedzieć na pytania postawione we wstępie niniejszej pracy, należy jednak szczegó-łowo przeanalizować uzyskane rezultaty.

Pod względem prostoty konstrukcji niewątpliwą przewagę wykazuje rozrząd czołowy.

Składa się on z mniejszej liczby części, a technologia ich wykonania jest prostsza. Rzutuje to w oczywisty sposób na koszty wytwarzania pomp i silników, ułatwia też budowę jednostek nietypowych, np. miniaturowych pomp o geometrycznej objętości roboczej ok. 1 cm³/obrót, czy też maszyn przystosowanych do pracy z cieczami typu emulsja wodno-olejowa.

Drugą z zalet rozrządu czołowego jest łatwość budowy jednostek o zmiennej wydaj-ności (chłonwydaj-ności), przy czym mechanizm rozrządu generuje niewielkie skoki ciśnienia w komorach cylindrowych podczas przechodzenia przez mostek. Sytuację komplikują jedynie duże siły działające na elementy układu sterowania wydajnością, co zmusza kon-struktorów do stosowania serwomechanizmu hydraulicznego w tym układzie.

Porównując parametry uzyskane w toku przeprowadzonych obliczeń przez oba me-chanizmy rozrządu, można stwierdzić, że w większości przypadków lepsze rezultaty uzy-skano dla rozrządu krzywkowego. Pierwszym z nich jest ciśnienie pracy przekraczające 50 MPa. O ile różnice przebiegów otwierania się okien rozrządu były stosunkowo niewiel-kie (rozdział 3), o tyle wypadkowa prędkość strumienia cieczy w oknie rozrządu czołowego jest wyraźnie większa niż dla rozrządu krzywkowego (rozdział 4). Różnica ta, spowodowa-na odmienną kinematyką obu okien, rzutuje spowodowa-na wartości strat ciśnienia generowane przez oba mechanizmy, a jej ostatecznym efektem są różnice w przebiegach sprawności mecha-niczno-ciśnieniowej osiąganych przez poszczególne pompy.

Dużą zaletą rozrządu krzywkowego jest też znacznie mniejsza i niezależna od nastawy wydajności objętość przestrzeni martwej. Pozwala to na znaczne ograniczenie strat wywo-łanych ściśliwością cieczy roboczej (rozdział 5). Powyższe twierdzenie wymaga dalszej weryfikacji doświadczalnej.

Jak już wspomniano, budowa jednostek o zmiennej wydajności jest łatwiejsza w przy-padku rozrządu czołowego. Dla rozrządu krzywkowego możliwe są różne rozwiązania konstrukcyjne, jednak każde z nich wiąże się z pewnymi trudnościami (zjawiska dyna-miczne w komorze cylindrowej lub skomplikowana konstrukcja mechanizmu sterowania wydajnością). Hydrostatyczne odciążenie nowego rozrządu pozwala jednak na eliminację serwomechanizmu hydraulicznego, co w dużej mierze powinno zrekompensować w/w niedogodności. Dokonane analizy pozwoliły wytypować mechanizm z krzywką obracaną jako najbardziej obiecujący obiekt rozpoczynających się właśnie prac rozwojowych.

Analizując oczekiwane parametry silników wielotłoczkowych, stwierdzono, że roz-rząd krzywkowy pozwala uzyskać parametry zbliżone do osiągów współcześnie produko-wanych silników z rozrządem czołowym.