книги из ГПНТБ / Прошков А.Ф. Машины для производства химических волокон. Конструкции, расчет и проектирование учеб. пособие

Подставляя выражения для г\ и г\ в уравнение (207), получим

dQ — b (г2— Гд — и2) diр.

Так как dcp = со dT, то

dQ = bm {г\ — Гд — и ) dT.

Следовательно, подача насоса при прохождении парой сцепля­ ющихся зубьев по линии зацепления является функцией пути, пройденного точкой зацепления С по линии зацепления, или функцией угла поворота колеса 1.

Разделив уравнение (207) на diр, получим подачу насоса при повороте колеса на один радиан

Разделив формулу (208) на du, получим подачу насоса за время прохождения точкой зацепления единицы длины линии зацепления

230

Анализ выражения (210) показывает, что подача парой зубьев максимальна при и = 0, т. е. при прохождении точкой зацепле­ ния полюса зацепления Р,

зуются две камеры нагнетания и более. При 1 < е < 2 образуются две камеры нагнетания (см. рис. 160). При в —» 1 объем раствора полимера в камере, образовавшейся между двумя парами сцеплен­ ных зубьев си d, e u f, невелик, и этот раствор обычно не отводится в камеру нагнетания Я.

При повороте ведущего колеса 1 на угол т = 2яlz, соответ­ ствующий шагу зацепления, происходит защемление раствора полимера двумя парами зубьев е и / и с и d (рис. 160).

Если объем раствора полимера между парами зубьев не отво­ дится в камеру нагнетания Я, то интеграл уравнения (208) соот­ ветствует величине подачи одной парой зубьев (рис. 162):

-и г х+го

231

Подача насоса за один оборот Qo6 = qz, а секундная подача

Для построения графика подачи при е >■ 1 необходимо предва­

в) угловой шаг т = 2jt/z.

По угловому шагу т и коэффициенту перекрытия в находят угол фе поворота колеса 1, соответствующий длине линии за­ цепления:

Пульсация и неравномерность подачи насоса* Из рис. 163 сле­ дует, что подача в точке Т, т. е. в момент, когда входит в зацепле­ ние вторая (следующая) пара зубьев, резко падает до величины, соответствующей точке N, а затем опять начинает возрастать по зависимости, характеризующейся линией ЕМТ, причем значения подачи в точках N и Е равны.

Такие резкие падения подачи характерны для моментов вступ­ ления в зацепление каждой последующей пары зубьев, т. е. в конце каждого шага зацепления. Следовательно, число скачков подачи равно числу зубьев ведущего колеса 1.

232

Площадь фигуры TLN численно равна потере подачи насоса

Подставляя выражения Qv max; Qv min и cp в первую формулу

Обычно величину пульсации подачи зубчатых насосов опреде­ ляют по формуле (213). В этом случае

и:

2 9 100. (214)

И — г; г д

Учитывая, что

___ 2Утах

233

Исследование последней зависимости показывает:

при увеличении числа зубьев z ведущего колеса и коэффициента

При некорригированном зацеплении (% — 1, hr = т) пульса­ ция минимальная

Таким образом, для уменьшения пульсации необходимо стре­ миться в первую очередь, к уменьшению коэффициента перекры­ тия до минимально возможной величины (е = 1) и применять некорригированное зацепление.

Однако дозирующие насосы с е = 1 применять нельзя, так как при этом возможно нарушение зацепления, в результате чего камера всасывания может соединиться с камерой нагнетания, и подача раствора в этот момент может прекратиться.

Следовательно, при проектировании дозирующих насосов сле­

Каждый дозирующий насос обязательно проверяют на заводеизготовителе. Испытания проводят на специальном стенде, в по­ мещении при температуре 293—295 К по следующим показателям:

а) неравномерность подачи испытательной жидкости (масло М-20 при испытании насосов, дозирующих растворы полимера, и масло цилиндровое 38 или турбинное 57 для насосов, дозиру­

234

Неравномерность подачи определяют по формуле

T) = Qmg-qmln 100,

Ѵшах

Плотность соединения деталей должна обеспечивать отсут­ ствие течи масла при давлениях: напор 0,2 МН/м2 и противодавле­ ние 1 МН/м2 для насосов, дозирующих растворы; напор 0,025 МН/м2 и противодавление 6 МН/м2 для насосов, дозирующих расплавы полимера.

Определение объема раствора, подаваемого из запертого про­ странства« Обозначим через гх, г2, г3 и г4 радиусы-векторы точек зацепления С и С3двух пар зубьев, находящихся в одновременном зацеплении (см. рис. 161).

стенками ОхС и С 02 и увеличивается на объем, описанный стен­ ками OjCg и С30 2, так как стенки ОхС и С 02 вытесняют раствор,

до точки С зацепления зубьев с и d);

га + г4 = 2гд + 2и2 (и — расстояние от полюса Р до точки Сз зацепления зубьев е й / ) ;

Таким образом, после подстановки и замены переменных по­ лучим

•235

(увеличение объема запертого пространства — разрежение) при дальнейшем увеличении и от и = t j 2 до и — £/тах.

Подставляя значения пределов в выражение (219), получим после интегрирования

_С_

2

Следовательно, общая подача насоса за один оборот ведущего

'236

уменьшится, устранится течь, уменьшится расход мощности на привод насоса и увеличится срок его службы.

При ориентировочном определении подачи насоса за один обо­ рот можно пользоваться формулой

чением модуля и уменьшением числа зубьев при прочих равных условиях, возрастают подача и пульсация.

При проектировании дозирующих насосов следует больше внимания обращать на равномерность подачи, а не на ее величину, т. е. при одинаковом диаметре ведущего колеса брать меньший модуль т и большее число зубьев z. Обычно у дозирующих насо­ сов z — 20-f-30, т = 1-7-2, 1 < е < 2 .

Определение размеров и положения разгрузочной камеры

Раствор из запертого пространства камеры отводится в камеру нагнетания насоса через специальные разгрузочные каналы (камеры), выполненные в неподвижных частях насоса, которые прилегают к торцам рабочих колес. Разгрузочные камеры пред­ ставляют собой сверленные или фрезерованные углубления раз­ личной формы. Глубина этих камер не превышает 3 мм.

' Разгрузочную камеру располагают в пределах нагнетающей камеры насоса так, чтобы раствор из запертого пространства попадал в нее, когда он подвергается сжатию. Как только в за­ пертом пространстве создается разрежение (Q3 < 0 ), необходимо прекратить доступ запертого раствора в разгрузочную камеру.

точка С зацепления второй пары зубьев с и d удалена от полюса Р на расстояние (рис. 165) PC = — t j 2.

Следовательно, нижний край разгрузочной камеры должен доходить только до точки С, а все ее пространство — распола­ гаться в пределах камеры нагнетания Я насоса.

Раствор из запертого пространства должен легко попадать в углубление разгрузочной камеры, а затем в камеру нагнетания насоса. Это возможно, если размер разгрузочной камеры по линии зацепления

237

Если разгрузочная камера изготовляется сверлением, то диа­ метр сверла dy> а1 и d > а2.

Пример. Определить подачу (производительность) насоса, размеры и поло­

Нагрузка на валы и оси рабочих колес« Дозируемый раствор во впадинах рабочих колес находится под различным давлением, причем наибольшее давление в камере нагнетания, наименьшее в камере всасывания. В промежуточных впадинах это давление постепенно увеличивается от камеры всасывания к камере нагне­ тания. Результирующие силы давления передаются на валы и оси, воздействуя на колеса в направлении от точки зацепления и смещая их к всасывающей камере.

Эти распорные усилия, а также крутящий приводной момент вызывают изгиб и износ главного вала, осей, колес, опор скольже-

238

ния, гнезд для колес и других деталей. При больших усилиях износ деталей насоса ускоряется, что ведет к увеличению зазоров, утечке, пульсациям и уменьшению подачи.

Усилие, изгибающее ось ведомого колеса [29]

Л = (0,65-ь 0,75) drbp,

усилие, изгибающее ведущий вал

Р 2 = (0,6-ь0,7) dvbp,

где dr = 2гт.

Уменьшить давление на валы и оси можно уменьшением длины b зуба или введением специальных устройств в виде раз­ грузочных каналов в корпусе и плитках насоса. Разгрузочные каналы в корпусе соединяют камеру нагнетания с теми местами

скоростные режимы, можно рассчитать детали насоса на проч­ ность и износ.

При высоких частотах вращения дозирующих колес раствор или расплав не успевает заполнить впадины колес и объемный к. п. д. насоса уменьшается, поэтому принимают небольшую угловую скорость ведущего колеса (0,5—5,0 рад/с).

Основное внимание при проектировании дозирующих насосов следует уделять точности их изготовления, обеспечению обильной смазки, спрямлению подводящих раствор или расплав каналов и правильному выбору материала и режимов термообработки.

Спаренные напорно-дозирующие насосы

На многих машинах для формования химических волокон напор­ ные насосы устанавливают на некотором расстоянии от дозиру­ ющего с отдельным приводом.

Для создания компактной формовочной головки, упрощенной конструкции выпускают и применяют спаренные напорно-дозиру­ ющие насосы. Конструктивно — это один насос с двумя парами рабочих колес, разделенных промежуточной плиткой.

Ведущие колеса крепят на одном главном валу, а ведомые — на одной оси. Одна пара колес, находящихся в зацеплении, обра­ зует напорную часть насоса, а другая пара — дозирующую. Для повышения подачи напорной части насоса по сравнению с подачей его дозирующей части длину зубьев первой пары колес выбирают на 25—40% больше, чем у второй пары.

Нагнетающая камера напорной части соединена каналом в промежуточной плитке со всасывающей камерой дозирующей части насоса.

239