
книги из ГПНТБ / Петрина, Н. П. Объемные гидромашины (насосы и двигатели)
.pdf40 |
=290> |
|
v. |
||
П |
0,7
зо
ч
06
п=1450/ Х = о ^ /
30 И л! боЭ.ст
Рис. 4 . 7 Зависимость характеристик винтового насоса от соотношения гео метрических размеров и условий
эксплуатации
к.п. д. насоса у\ от напора и вязкости жидкости, на верхней части рисунка - зави симость подачи Ц. и
мощности N от вязкости жидкости и напора При вязкости жидкости
°Е < 20° с увеличением напора насоса его
к.п. д. и подача уменьшаются за счет протечек через зазоры.
На рис. 4 . 7 пока зано влияние соотноше ний геометрических размеров винтов (-^-} и условий эксплуатации ( п , Н ) на подачу и к. п д. при работе iacoca на воде2
\ Пыж О.А. и др. С/довые винтовые насо сы. Судостроение,1969.
1 Женовак Н.Г. Неко торые результаты экс периментального иссле дования винтовых негер метичных насосов. Тех ническая эксплуатация Морского Флота. Инфор мационный сборник № 54 (177) . 1967.
200
На графиках рис. 4.7,а видно, что подача уменьшается
с увеличением напора и отношения радиусов |
винтов ~р |
и с |
|
уменьшением числа оборотов. Увеличение объемного к. п. |
д. |
||
(рис. 4.7,6) |
с увеличением отношения -^г |
можно объяснить |
|
уменьшением зазора между винтовыми поверхностями, так |
как |
||
уменьшение их площади способствует лучшему уплотнению. |
|
||
На рис. |
4 . 7 , 6 показано влияние напора, числа оборотов |
||
и отношения радиусов винтов на полный к. п. д. насоса. |
|
||
Геликоидальные насосы обладают хорошей |
всасывающей |
спо |
собностью и большой высотой всасывания. На рис. 4.8 показа ны опытные кавитационные характеристики при работе на воде; допустимая высота всасывания Нвак = 8,5 м вод. ст. При этом отношение размеров винтов т^- на всасывающую способность насоса не влияет.
2 |
3 4 |
5 6 |
7 |
8 |
9 H B 0 K J U tod.cm. |
Рис. 4 . 8 . Кавитационные характеристики
201
|
§ |
4 . |
3 . циклоидальные |
насосы |
I . |
Устройство |
винтовых насосов с |
циклоидальным |
|
|
|
|
зацеплением |
|
На рис. 4 . 9 показаны продольные разрезы трехвинтового |
||||
насоса |
типа ЗМО |
с |
циклоидальным зацеплением, а на |
аис. 4 . 10 представлен его ведущий и ведомые винты, парамет
ры этого насоса следующие: |
Q_ = 10 м/ч ; |
Н = 50 м вод.ст.; |
||
П = 2200 об/мин; Нвак= 5 м вод. ст. |
|
|
||
Рабочими органами насоса являются три стальные верти |
||||
кально расположенную винта, |
вращающиеся в чугунной |
втулке |
||
24; средний |
винт 6 является |
ведущим, а два |
боковых |
винта |
- ведомыми |
(уплотняющими). |
|
|
|
Ведущий винт насоса вращается непосредственно от электродвигателя через эластичную муфту 2; жидкость всасы вается через патрубок А, расположенный в нижней части ли того чугунного корпуса. При вращении винтов масло захваты вается нарезкой винтов и, замкнутое между витками винтов, перемещается по втулке 24, а затем вытесняется в полость нагнетания и в нагнетательный патрубок Б.
Осевое усилие, действующее на ведущий винт 6, уравнове шивается разгрузочным диском 17. Масло из нагнетательной полости подводится через два радиальные отверстия б и осе вое в, попутно смазывает бронзовый подпятник 28.
Для разгрузки ведомых винтов масло подводится из нагне тательной полости через два радиальных отверстия Z и осе вое Э под пяты, площади которых рассчитаны так, что на подпятники действует незначительное усилие.
Далее масло смазывает бронзоше втулки 16 и через зазоры между втулками и шейками ведомых винтов попадает во всасы вающую полость. Бронзовый подпятник 28' ведущего винта сма зывается маслом, попадающим к подпятнику по каналу В , от куда масло по радиальным канавкам и через зазоры между крыш кой 27 и диском 17 проходит по всасывающую полость.
202
В бронзовую втулку 23 масло подается из камеры нагне
тания через |
зазоры между втулкой |
23 и шейкой ведущего |
винта. |
Из полости |
В масло отсасывается |
во всасывающую полость |
через |
отверстие |
е в чугунном фонаре { |
и отверстие ж в корпусе |
|
насоса 25 . |
|
|
|
Нагнетательная полость уплотне.-:а сальником, который |
|||
состоит из |
втулки 22, асбестовой |
набивки 2 1 , зажимаемой |
стальным фланцем 4 при помощи гаек 3 на шпильках 5, ввер нутых в фонарь I . Просочившееся под сальник масло отсасы вается через отверстие е во всасывающую полость насоса.
Между корпусом и фонарем, а также между корпусом и крышкой для уплотнения ставятся картонные прокладки.
С о е д и н и т е л ь н а я |
м у ф т а |
31 установ |
||
лена на конце вала электродвигателя на шпонке 32 . |
||||
Муфта 2 установлена на конце ведущего винта 6 на шпонке |
||||
30 . Стопорная гайка 20 предохраняет |
муфту 2 от |
осевого пе |
||
ремещения. Муфты 2 и 31 соединены болтами |
19 с |
амортизато |
||
рами 18, которые воспринимают удары и толчки. |
|
|||
П е р е п у с к н о й |
к л а п а н |
насоса обеспечи |
вает перепуск масла из камеры нагнетания в камеру всасыва ния при повышении нормального рабочего давления.
У объемных насосов, в том числе и у винтовых, давление нагнетания (напор) не регулируется. Поэтому каждый винтовой насос снабжается предохранительно-перепускным клапаном, отрегулированным на полный перепусн подачи из полости нагне тания в полость всасывания, когда давление станет больше номинального (спецификационного):
а) |
на 40% |
для |
насосов с давлением нагнетания |
до |
|||
16 кгс/смг; |
|
|
|
|
|
|
|
б) |
на 30% |
- |
с давлением |
нагнетания |
16-40 кгх/см2; |
||
в) |
на 20% - |
с |
давлением |
нагнетания |
свыше 40 |
кгфм 2 . |
Стакан 8 клапана при нормальном рабочем давлении (и ни же) находится в равновесии под действием давления масла на кольцевую плоскость самого стакана и пружины 9. Отверстия к. служат для выравнивания давления снаружи и внутри стакана 8. 204
В положении равновесия стакан перекрывает канал, соединяющий нагнетательную полость со всасывающей. При повышении давления в полости нагнетания давление на стакан будет превышать давление пружины, действующей с обратной стороны. Стакан, сжи мая пружину, откроет канал, сое диняющий нагнетательную полость со всасывающей. При падении давления в полости нагнетания до нормального сжатая пружина пере двинет стакан вверх и разъединит нагнетательную и всасывающую полости. Регулируется клапан регулировочным винтом.
Между корпусом 25, фланцем 13 и гайкой 15 поставлены медные уплотняющие прокладки 10 и 12 .
Во всасывающую полость корпуса насо са ввернут штуцер 26 для присоеди нения трубки вакуумметра, а в нагнетательную полость - шту цер 29 для присоединений трубки манометра.
Насос подвешен к вертикаль ному электродвигателю при по мощи фланца 34 электродвигателя и фонаря (фланца) I насоса, скрепленных между собой болтами 33 с гайками 3 5 .
Характерной особенностью этих насосов является постоян ство отношений между основными размерами винтов, которые при различных номинальных подачах геометрически подобны. В свя-
205
зи с этим все циклоидальные насосы имеют одну и ту же принципиальную схему устройства.
2. Профилирование винтов
В качестве профиля винтов, обычно, принимается их поперечное сечение, плоскостью нормальной к осям винтов (рис. 4 . I I ) . Ведущий и ведомый винты двухзаходные, поэто м у в поперечном сечении они представляют собой шестерен-
Рис. 4 . I I . Поперечное сечение (профиль) винтов
206
ное зацепление двухзубых шестерен. Эти шестерни называют ся образующими. Поверхность винтов (рис. 4.10) получается равномерным вращением и перемещением образующих шестерен
(рис. |
4 . I I ) |
относительно |
своих осей. При этом винты будут |
|
иметь |
постоянные ход 5 |
и шаг t = |
Поэтому в любом |
|
поперечном |
сечении взаимное зацепление |
винтов является за |
цеплением цилиндрических шестерен, на которое распростра
няются законы зацепления цилиндрических зубчатых |
колес. |
||||||||||||
Профили |
винтов |
АВ |
и ДБ |
(рис. 4 . I I ) |
строятся по цик |
||||||||
лическим |
кривым. Такими |
кривыми |
являются: |
циклоида - |
|||||||||
плоская |
кривая ABE (рис. 4 . 12,а), |
которую |
описывает |
||||||||||
фиксированная |
точка А |
производящей |
окружности, |
катя |
|||||||||
щейся |
без |
скольжения |
по |
неподвижной |
прямой |
М N . |
|||||||
Эпициклоида |
- |
плоская |
кривая ABE (рис. |
4 . 1 2 , 6 ) , |
которую |
||||||||
описывает |
точка |
А, |
принадлежащая окружности |
I , |
катя |
||||||||
щейся |
без |
скольжения |
по |
другой |
неподвижной |
окруж |
|||||||
ности |
2; |
удлиненная, |
или растянутая |
|
эпициклоида |
||||||||
(рис. |
4.13,а) |
- |
кривая ABE, |
|
|
|
|
|
|||||
которую |
описывает |
точка |
А, |
|
|
|
|
|
|||||
взятая |
|
на |
продолжении |
|
|
|
|
|
|
||||
радиуса |
2 |
окружности |
I , |
|
|
|
|
|
|
||||
при ее |
|
качении |
по |
окруж |
|
|
|
|
|
||||
ности |
3; |
укороченная |
|
|
|
|
|
|
|
||||
эпициклоида |
(рис. |
4 . 13,6) |
- |
|
|
|
|
|
|||||
кривая |
ABE, |
которую |
опи |
|
|
|
|
|
|||||
сывает |
|
точка |
А, |
лежащая |
|
|
|
|
|
||||
внутри |
|
производящей |
ок |
|
|
|
|
|
|
||||
ружности |
I , |
при |
качении |
|
|
|
|
|
еепо окружности 2.
Иногда для |
построения |
про |
Рис. 4 . 1 2 . Циклические |
филей винтов |
пользуются еще |
||
и гипоциклоидой (рис. |
4.14) - |
кривые: а-циклоиде; |
|
б-эпициклоида |
207
Рис.4.14.Циклоида
ных профилей |
винтов |
состоит |
|
в следующем. |
|
|
Рис. 4.15.Построение |
Для образования |
профиля |
циклоидальных профилей |
|
АВ ведомого |
винта ( р и с . 4 . I I ) |
|
примем в качестве производящей окружности начальную окруж ность 2 ведущего Еинта (рис. 4.15) и на продолжении ее ра диуса (? выбере».' точку а которая лежит на начальной ок ружности Т. Так как точка а принадлежит окружности 2,
208
т. е. с ней связана жестко, то при качении этой окружности, в направлении вращения часовой стрелки, по начальной окруж ности I точка а опишет кривую а А Ъ4 - часть удлиненной эпициклоида. Совместно работающими профилями являются эпи циклоиды Q-i^i ведомой шестерни и точка а на ведущей образующей шестерни, такое зацепление называется точечным.
Профиль TJ Е |
(рис. 4 . I I ) или a. to (рис. |
4.15) ведущего |
винта образуется |
точкой с ц , принадлежащей |
начальной окруж |
ности I , при качении ее по начальной окружности 2 в направ лении против вращения часовой стрелки. Таким образом полу чается эпициклоида ato. При этом совместно работающими про
филями являются эпициклоида аЪ |
на ведущей шестерни и |
||
точка а А |
на ведомой шестерни, |
что и в этом случае |
создает |
точечное |
зацепление. Из рассмотренного следует, что |
цикло |
идальные профили создают двухточечное зацепление, это на глядно показано на рис. 4 . I I точками а и а^. Такое зацеп ление обеспечивает хорошее уплотнение винтов между собой.
В отличие от геликоидальных насосов, где в зацеплении находятся винтовые поверхности, у циклоидальных насосов зацепление осуществляется по линиям. Линий зацепления
(взаимного |
касания) будет |
две: для кривой лАЬг |
и точки a |
|
линией зацепления в проекции на неподвижную плоскость |
(пло |
|||
скость поперечного сечения винтов) будет дуга |
31 с • |
для |
||
кривой аЪ |
и точки |
линией зацепления будет дуга О . ^ . |
||
При совместной работе |
винтов острые кромки |
а и |
a t |
|
будут изнашиваться вследствие передачи усилия с ведомого |
||||
на ведущий |
винт, а также |
от ударов и толчков при пусках и |
остановках насоса и т. д . , что увеличит зазоры в уплотнениях винтов и, следовательно, увеличит протечки. Этот недоста
ток |
устраняют |
притуплением, |
снятием фаски с ведомого винта, |
||
что |
показано буквой |
L на рис. 4 . I I . При этом для сохране |
|||
ния уплотнения |
теоретический |
профиль исправляют |
(корригиру |
||
ют) , |
делая его |
более |
полным |
(с дугой a V рис. |
4 . 1 5 ) . |
|
В процессе разработки (создания) циклоидальных профилей |
||||
преследовались |
также |
цели: |
|
|
209