4.2.3. Влияние зазора и натяга в рабочих органах винтового насоса на его характеристики
Рассмотрим явления, связанные с зазорами и натягами, имеющимися в насосе.
Практика проектирования насосов с упругой обоймой показывает, что для обеспечения эффективной работы необходимо создать достаточную герметичность по линиям контакта поверхностей винта и обоймы. Обычно герметичность достигается тем, что рабочий винт имеет превышение одного или нескольких размеров (чаще всего поперечного сечения) над соответствующими элементами профиля обоймы, т. е. имеет место первоначальный натяг 8«.
С другой стороны, с целью создания смазки на контактной поверхности геометрические размеры рабочих органов выбираются таким образом, чтобы обеспечить при работе насоса появление зазора.
Анализ деформации резины в случаях, когда сечение винта занимает крайнее положение в сечении обоймы, показывает, что образующийся после деформации зазор весьма мал, и для практических расчетов им можно пренебречь.
На основании исследований, проведенных в ОКБ БН-КОННАС и РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, были сделаны следующие выводы.
1. Одновинтовой насос характеризуется непостоянной ориентацией рабочего винта. При работе насоса под действием инерционных и гидравлических сил происходит радиальная деформация упругой обоймы и смещение винта в поперечном направлении.
2. Деформация обоймы предопределяет возникновение зазора с одной стороны диаметрального сечения винта и натяга между винтом и обоймой с другой, величина и протяженность которых непостоянны.
3. В процессе работы насоса винт самоустанавливается в обойме, вследствие чего силы, действующие на обойму, распределяются достаточно равномерно по всей длине (при идеальной геометрии винта и обоймы).
4. Коэффициент трения винта по резиновой поверхности обоймы практически постоянен.
5. Мощность трения на длине обоймы может быть определена из выражения:
Где f- коэффициент трения пары «обойма-винт», в функции удельного давления; n — скорость вращения приводного вала, об/мин.
6. Для обойм, внутренняя полость которых отлита из резины с твердостью 55—75 ед. по ТМ-2, оптимальным с точки зрения равномерности распределения давления вдоль оси обоймы следует считать межвитковый перепад давления, равный Рк=0,14 - 0,17 МПа (1,3-1,8 кГс/см2).
Величина утечек винтовой пары (объемного КПД винтового насоса) зависит от межвиткового перепада давления и величины первоначального натяга.
На рис. 4.69 показана зависимость объемных потерь винтового насоса от величины первоначального натяга при перекачке воды.
В связи со всем вышеизложенным можно сделать вывод о том, что величина первоначального натяга оказывает большое влияние на технико-экономические показатели одновинтовых насосов. С повышением величины 80 уменьшается зазор в проточной части контактной линии, вследствие чего уменьшаются объемные потери; увеличиваются нормальная сила и удельное давление, что вызывает увеличение механических потерь. При натяге 50 >5о 0т наблюдается резкое понижение общего КПД насоса.