книги из ГПНТБ / Семидуберский, М. С. Насосы, компрессоры, вентиляторы учебник

При работе насоса иногда объем междузубовых впадин во всасывающей камере насоса не заполняется полностью, что при­ водит к уменьшению объемного к. п. д., износу насоса, вибрации его и к процессу кавитации. Во избежание этого окружная ско­ рость не должна превышать 6-ь8 м/с. Чем больше вязкость пере­ качиваемой жидкости, тем меньше должна быть частота враще­ ния. Абсолютное давление во всасывающей полости должно быть больше давления, создаваемого центробежными силами, в про­ тивном случае жидкость не сможет заполнять впадины. В шесте­ ренном насосе возможно запирание жидкости в междузубовых впадинах, что вызывает повышение давления и увеличение нагруз­ ки на зубья шестерен. Кроме того, жидкость в замкнутых объе­ мах при этом нагревается и, так как зубья выходят из зацепления в сторону всасывающей камеры, где давление пониженное, из жидкости выделяются газы и пары. Последнее вызывает умень­ шение подачи, кавитацию и ухудшение качества перекачиваемой жидкости (для масел). Для предупреждения запирания жидкости уменьшают ширину зуба, применяют косозубые шестерни, устра­ ивают в шестернях радиальные разгрузочные каналы или в крыш­ ках— разгрузочные канавки. Однако косозубые колеса испытыва­ ют осевое усилие. Рекомендуется применять в зависимости от дав­ ления следующие типы шестерен: шестерни с прямыми зубьями — при давлении (40 ч-100) • Ю5 Н/м2 = 40-ь100 ат; шестерни с шев­ ронными зубьями при давлении (20-ъ40) • ІО5 Н/м2 и шестерни с косыми зубьями, когда давление не превышает (3-ь5) - ІО5 Н/м2, во избежание большого осевого усилия.

Шестеренные насосы применяются в основном для перекачи­ вания вязких, но чистых жидкостей и используются в качестве масляных (смазочных), топливных, перекачивающих насосов и насосов для различных гидросистем управления и автоматики. Легкоплавкие массы (парафин при температуре 100°С и др.) пере­ качиваются шестеренными насосами, у которых крышки и корпус имеют специальные соединенные между собой полости, в которые подводится пар для обогрева.

Насосы просты по конструкции, не имеют клапанов, легкие и компактные, реверсивные (можно изменить направление подачи жидкости), обратимые и непосредственно соединяются с электро­ двигателями. Кроме того, они надежно работают при любой вяз­ кости жидкости, сравнительно быстроходны, долговечны и обеспе­ чивают практически равномерную подачу. При шевронной нарезке зубьев частоту вращения насоса можно увеличить. Недостатками шестеренных насосов являются несколько пониженный к. п. д. (в связи с большими потерями мощности, расходуемой на преодо­ ление трения внутри насоса), относительно невысокая производи­ тельность и повышенный износ от включенных в жидкость при­ месей. Эти насосы не регулируются по подаче, хотя регулирование в принципе можно осуществить.

100

Рис. 80. Трехшестеренный насос

^ 3

Рис. 81. Схема трехступенчатого шестеренного насоса

Рис. 82. Схема шестеренного насоса с параллельно-последователь­ ными потоками жидкости

дительность из-за утечек несколько меньше удвоенной производи­ тельности одной пары шестерен. Чтобы повысить давление жидко­ сти, шестеренные насосы выполняются многоступенчатыми. Ввиду утечек жидкости подача от ступени к ступени в них уменьшается. При уменьшении потребления излишек жидкости в каждой (/, 2, 3) ступени насоса сливается через перепускной клапан, отрегули­ рованный на соответствующее давление (рис. 81). Однако при этом

\Нагнетание

Всасывание

Рис. 83. Двухкулачковый и трехкулачковый на­ сосы

уменьшается общий к. п. д. насоса. Для повышения и давления, и подачи в одном агрегате соединяются несколько групп шестерен, получается многопоточный насос высокого давления (рис. 82).

Шестеренные насосы выпускают заводы «Красный факел», Ливенский (Орловская область), Бобруйский машиностроительный, Белопольский машиностроительный (Сумская область), Брян­ ский дорожных машин. В табл. 11 приведены характеристики не­ которых шестеренных насосов отечественного производства.

Разновидностями шестеренных насосов являются двухкулачко­ вые и трехкулачковые насосы (рис. 83, а, б, соответственно). Они применяются для перекачивания жидкостей под небольшим давле­ нием— до 5- ІО5 Н/м2.

§ 49. Винтовые насосы

Винтовой насос (рис. 84, а) состоит из корпуса 1, внутри кото­ рого расположены ведущий 2 и два ведомых стальных винта 3. Все три винта заключены в специальную обойму 4. Внутри обой­ мы имеются три сообщающихся между собой цилиндрических канала, поверхности которых залиты баббитом. Средний канал — для ведущего винта 2, боковые — для ведомых винтов. Винты двухзаходные (рис. 84, б), а направление винтовой нарезки веду­

102

щего винта противоположно направлению ведомых. Форма нарезки винтов позволяет герметически отделять камеру нагнетания Б от камеры впуска А. Это обеспечивает высокий объемный к. п. д. на­ соса. Ведомые винты применяются как герметические затворы, препятствующие перетеканию перекачиваемой жидкости. Чем

Рис. 84. Трехвинтовой насос Ленинградского метал­ лического завода

больше число шагов (длина винтов), тем больше конечное давле­ ние насоса. При давлении до 20-ІО5 Н/м2 = 20 ат длина винтов несколько больше величины шага нарезки, при давлении до 60ІО5 Н/м2 — несколько больше трех шагов, что способствует большой компактности этих насосов. В месте выхода ведущего винта 2 из корпуса устанавливают сальник. С противоположной стороны расположена крышка 5 со всасывающим патрубком. Для разгрузки винтов от осевого давления под их пяты б и 7 из каме-

103

ры нагнетания по специальным каналам в винтах поступает жид­ кость под давлением.

При вращении винтов места их взаимного контакта поступа­ тельно перемещаются вдоль оси от камеры всасывания в сторону нагнетания. При этом жидкость, заполнившая впадины (нарезки) винтов со стороны всасывания, после небольшого поворота винтов оказывается герметически замкнутой между впадиной винта и обоймой и по этой впадине перемещается вдоль оси к камере Б нагнетания и далее в напорный патрубок.

Скорость жидкости во всасывающем трубопроводе составляет 0,5-г- 1,2 м/с, а максимальное осевое перемещение ее не должно превышать 5~ь5,5 м/с. Для сохранения насоса и облегчения его

сов достигает 0,8-т-0,9. Они применяются для подачи 0,5-^210 л/с при давлении нагнетания до 175 -ІО5 Н/м2 и частоте вращения до 10000 об/мин. Изменение подачи достигается регулированием час­ тоты вращения двигателя. Применяют также пятивинтовые насо­

104

сы, у которых четыре винта располагаются вокруг центрального ведущего винта.

Винтовые насосы имеют следующие достоинства: простота кон­ струкции, более высокий, чем у шестеренных, к. п. д.; бесшумность в работе и долговечность; прямолинейность движения жидкости внутри насоса; полная равномерность подачи и отсутствие пере­ мешивания и взбалтывания жидкости. Недостатком этих насосов является требуемая высокая точность изготовления, особенно винтов.

Винтовые насосы выпускают заводы «Красный факел» (Мос­ ква), машиностроительный им. Гаджиева (г. Махачкала), Боб­ руйский машиностроительный, Коломенский им. Куйбышева, Сыз­ ранский тяжелого машиностроения.

§50. Радиальнонпоршневые насосы

Вцилиндрическом статоре 4 радиально-поршневого насоса (рис. 85) на неподвижной оси 3 эксцентрично вращается ротор 1.

Ось имеет две изолированные друг от друга полости: верхнюю

образом, за один оборот ротора каждый поршень один раз вса­ сывает и один раз нагнетает масло. Причем, когда одни поршни всасывают, другие нагнетают. Поэтому поток масла непрерывно поступает в гидросистему.

Грибообразные головки поршней прижимаются к корпусному кольцу центробежной силой и давлением масла от специального шестеренного насоса, приводимого от вала основного насоса. При достаточной центробежной силе вспомогательный насос не нужен. Поршни также выдвигаются из своих цилиндров пружинами. В других насосах этого типа на свободных концах поршней шар­

105

жение поршней в своих цилиндрах. Число цилиндров в роторе 5,7 или 9. Количество поршней в одном ряду принимается нечетным для уменьшения пульсации подаваемой жидкости, т. е. начало работы одного поршня не совпадает с концом работы другого (что возможно при четном количестве поршней). Число рядов поршней 24-6, следовательно, число поршней — до 54. Обычно роторы насоса изготовляются из чугуна марки СЧ32—52, твер­

где d > 12 мм — диаметр поршня;

е= 54-35 мм — эксцентриситет;

г— число поршней (цилиндров);

п= 960 об/мин — частота вращения ротора;

Чо — объемный к. п. д. насоса.

Регулировать производительность насоса можно изменением эксцентриситета. Для этого статор 4 (корпус) делают подвижным относительно ротора. Перемещая статор влево, уменьшаем эксцен­

ния и, наоборот,— изменяется направление движения потока мас­ ла. Таким образом, радиально-поршневые - насосы допускают не только регулирование производительности, но и реверсирование. Последнее свойство используется для реверсирования гидродви­ гателей.

Эти насосы обратимы, т. е. при подаче в них масла под давле­ нием другим насосом они превращаются в гидродвигатели вра­ щательного движения.

к. п. д. зависят от эксцентриситета, давления и температуры пере­ качиваемого масла.

Значительно более простой для пользования и универсальной для насосов всех типов является формула (40'). Для получения

106

высокого г)о рекомендуется применять для насосов НП (насос поршневой) масла с вязкостью 6-т- 80Eso, если гидросистема допу­ скает применение такого масла, в противном случае применяется масло с меньшей вязкостью (индустриальное-12, индустриаль-

ное-20 и т. п.).

Производительность насосов НП 0,2-4-4 л/мин для малых моде­

В 1970 г. заводом «Гидропривод» (г. Ереван) выпущена пер­

производительность машин на 10-=-15%.

Ротационно-поршневые насосы применяются в гидравлических системах станков и машин, где требуются высокие рабочие давле­ ния, относительно большие расходы масла, а также регулирование расходов. Наибольшее применение они нашли в протяжных станках, гидравлических прессах и экскаваторах. Эти насосы ме­ нее сложны в изготовлении, чем аксиально-поршневые.

§ 51, Аксиально-поршневые насосы

Аксиально-поршневой насос состоит из ротора (блока цилинд­ ров) 5, соединенного пространственным шарниром с наклонным валом (рис. 86). Поршни 4 цилиндров соединены с шайбой 2 ша­

а, а расположенный сверху поршень нагнетает его в канал Ь. Таким образом, за полный оборот вала 1 поршень один раз вса­

107

сывает и один раз нагнетает жидкость. Ротор 5 вращается отно­ сительно неподвижной распределительной плиты 6, в которой выполнены дуговые пазы А и В, соединенные соответственно с каналами всасывания а и нагнетания Ь. В процессе вращения ротора 5 цилиндры с поршнями последовательно проходят пазы всасывания А и нагнетания В, что обеспечивает непрерывное дви­ жение масла в нагнетательный трубопровод. Таким образом, про­ цессы всасывания и нагнетания происходят без применения клапа­ нов, что выгодно отличает эти насосы от обычных поршневых на­

снеизменным углом наклона вала (например, НПА-64) не регу­ лируются.

Как и радиально-поршневые, эти насосы также обратимы: при подаче в них масла под давлением от другого насоса они стано­ вятся гидродвигателями вращательного движения. По сравнению

срадиальными, осевые поршневые насосы при одинаковой произ­ водительности имеют меньший вес и размеры. Кроме того, ввиду меньшего момента инерции вращающихся масс, они допускают

и в дальнейшем — через каждые 500 ч работы, но не реже одного раза в год.

§52. Пластинчатые насосы

Встаторе 4 помещено статорное кольцо 3 (рис. 87) овальной формы, внутри которого вращается от электродвигателя цилиндри­ ческий ротор 2. На роторе под углом к радиусу профрезерованы 12 канавок, в которые входят пластины 1. Статорное кольцо и ро­ тор прикрыты с обеих сторон торцовыми уплотнительными брон­

зовыми дисками, в которых профрезерованы дугообразные окна А, В, С, D. При вращении ротора лопасти прижимаются к внут­

108

ренней поверхности статорного кольца под действием центробеж­ ной силы и давления масла (поджима), подведенного из полости нагнетания по радиальным и кольцевой канавкам к тыльной сто­ роне пластин. По мере поворота ротора в зонах окон Л и С про­ странство между двумя соседними пластинами увеличивается, образуется вакуум, про­

когда они скользят по переходной кривой профиля статорного

личие угла наклона лопастей допускает вращение ротора насоса только в одном направлении. При необходимости вращения рото­ ра в обратном направлении требуется разобрать насос, повернуть ротор, статор и диски на 180°, а также круговым поворотом на 90° вокруг оси вращения ротора переменить места соединения окон дисков с каналами всасывания и нагнетания в корпусе.

Рекомендуемая высота всасывания пластинчатых насосов — не более 0,5 м, практически эти насосы работают удовлетворительно при высоте всасывания до 5 м на масле небольшой вязкости.

Производительность лопастных насосов, л/мин

z— число пластин;

п— частота обращения вала, об/мин;

109