Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Судовые вспомогательные механизмы и системы. Раздел «Судовые насосы». Курс лекций
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
А.В. Бабич
СУДОВЫЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И СИСТЕМЫ
РАЗДЕЛ «СУДОВЫЕ НАСОСЫ»
Курс лекций
Альтаир - МГА ВТ
Москва
2013
УДК 62721: 656.615
Бабич А.В. Судовые вспомогательные механизмы и системы Раздел
«Судовые насосы» Курс лекций. — М.: Изд-во «Альтаир» МГАВТ, 2013 —
42 с..
Материалы, изложенные в курсе лекций, конспекта последовательно знакомят студентов с конструкцией, принципом действия и областью применения
судовых насосов. Приведены данные по их назначению и правилам эксплуата-
ции.
Курс лекций охватывает существующие группы насосов: возвратнопоступательные, роторные, роторно-поршневые, лопастные, насосы трения и т.д.
Показана связь конструкции механизмов с изменениями режимов их работы.
Курс лекций разработан с учетом требования Государственного образова-
тельного стандарта среднего профессионального образования для студентов
специальности 180405.51 «Эксплуатация судовых энергетических установок».
Рецензент – доцент Захаров Г.В.
Рассмотрен и рекомендован к использованию в учебном процессе на засе-
дании кафедры СЭУ и А протокол № 5 (от 04.01.2013г.)
Издается по решению учебно-методического совета МГАВТ
Ответственность за оформление и содержание передаваемых в печать
материалов несут авторы и кафедры академии, выпускающие учебно-
методические материалы
© МГАВТ, 2013
© Бабич А.В. 2013
Содержание
1. Назначение и классификация судовых вспомогательных механизмов 4
1.1 Основные понятия о судовых насосах . . . . . . . . . . . . . . 5
2. Основные понятия гидравлики . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.Гидростатическое давление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2. Избыточное и абсолютное давление . . . . . . . . . . . . . . 8
3. Основные параметры насосов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4. Назначение, классификация и принцип действия поршневых насосов 14
5. Ротные насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.1. Шестерные насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.2. Пластинчатые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 5.3.
Винтовые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.4. Водокольцевые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
6. Роторно-поршневые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
7. Центробежные насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
7.1. Классифкация центробежных насосов . . . . . . . . . . . . . . 25
7.2. Основы эксплуатации центробежных насосов . . . . . . . . . . 28
7.2.1. Обслуживание несамовсасывающих центробежных насосов . . 29
7.2.2. Особенности обслуживания самовсасывающих центробежных . 29
8. Явление кавитации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
9. Осевая сила и способы ее уравновешивания . . . . . . . . . . . 31
10. Вихревые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
11. Центробежно-вихревые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . 34
12. Осевые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
13. Струйные насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
14. Судовые винтеляторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3
1. Назначение и классификация судовых вспомогательных
механизмов (СВМ).
Наряду с главными механизмами, предназначенными для выполнения ос-
новной транспортной работы судна, имеются вспомогательные механизмы.
СВМ — механизмы общесудового назначения, служащие для обеспечения
поддержания на заданном уровне маневренных и эксплуатационных качеств
судна, а так же для обеспечения его безопасности как на ходу, так и на стоянке.
Все СВМ состоят из рабочей части и привода (двигатель, приводящий в
действие рабочую часть механизма).
В зависимости от вида энергии, используемой приводом, вспомогатель-
ные механизмы подразделяют на
паровые;
гидравлические;
пневматические; наиболее распространены на судах
электрические;
механические;
приводимые от двигателей внутреннего сгорания.
4
1.1 Основные понятия о судовых насосах
Гидравлическими — называют такие машины, рабочие органы которых, в
процессе взаимодействия с жидкостью, передают ей или получают от нее энер-
гию.
В зависимости от направления передачи энергии гидравлические машины
бывают:
1. насосы;
2. гидродвигатели;
3. гидравлические передачи.
В насосах энергия передается от рабочего органа к жидкости.
В гидродвигателях - от жидкости к механизмам.
В гидропередачах, включающих в себя насос и гидродвигатель, происходит двойное пребразование энергии: механическая энергия насоса преобразуется в энергию жидкости, затем энергия жидкости преобразуется в энергию гид-
родвигателя.
На судах нашли широкое применение все виды гидромашин. Они обслуживают судовую энергетическую установку, судовые системы, судовые
устройства, обеспечивая нормальную эксплуатацию судна.
Рабочая часть насоса, соединенная с приводом, называется насосным аг-
регатом.
Привод может устанавливаться на одной фундаментной раме с насосной
частью, или узлы привода могут входить непосредственно в конструкцию насо-
са.
Насосный агрегат с комплектующим оборудованием, смонтированным по
определенной схеме, обеспечивающей работу насоса, называется насосной
установкой. Она предназначена для перемещения жидкости в результате сообщения ей кинетической или потенциальной энергии и состоит из следующих
частей:
1. насоса;
2. трубопроводов;
3. цистерн;
4. соответствующих клапанов.
Движение жидкости происходит по всасывающему и нагнетательному
трубопроводам в результате разницы давлений, создаваемых насосом.
5
Принципиальная схема простейшей насосной установки.
Рис.1
1- цистерна основного запаса
2- насос
3- всасывающий трубопровод
4- нагнетательный (напорный) трубопровод
5- расходный бак
2. Основные понятия гидравлики
Все неорганические тела могут находиться в трех агрегатных состояниях:
1- твердое;
2- жидкое;
3- газообразное.
В жидком и газообразном состоянии тело не имеет определенной формы и
составляющие частицы весьма подвижны.
Жидкости практически несжимаемы. Например, при повышении давления
на 0,1 МПа объем воды уменьшается на 1/20000, для ртути- на 1/300000. Любая
капельная жидкость характеризуется тремя основными параметрами:
1- объемной (удельной) массой;
2- плотностью;
3- вязкостью.
Объемная масса выражается формулой:
G- вес жидкости (сила притяжения земли, Н);
V- объем жидкости, м3 ;
Н
, где
м
- объемная масса, Н/м3 .
6
Плотность — количество однородной жидкости, содержащейся в единице
объема и выражается формулой:
— плотность вещества,
кг
, где
м
кг
;
м
M — масса жидкости, кг.
Между объемной массой и плотностью существует зависимость:
, где
q=9,81
м
– ускорение свободного падения.
с
Плотность и объемная масса изменяются в зависимости от температуры и
давления.
Вязкость — свойство жидкости, определяемое сопротивлением ее частиц
относительному движению (сдвигу).
Вязкость влияет на текучесть жидкости и зависит от сил внутреннего трения, возникающих между частицами, струйками или слоями жидкости при их
перемещении. С увеличением температуры вязкость капельной жидкости
уменьшается.
Вязкость жидкости характеризуется коэффициентами кинематической и
динамической вязкости.
Коэффициент кинематической вязкости характеризуется отношением сил
вязкостного сопротивления к инерции жидкости.
Коэффициент динамической вязкости характеризует силу трения, приходящуюся на единицу поверхности двух скользящих слоев жидкости.
Вязкость жидкости измеряется в условных единицах - градусах Энглера:
°ВУ
— время истечения 200 мл, испытываемой жидкости, нагретой до опре-
ж
ж
в
, где
деленной температуры (tC);
— время истечения 200 мл дистиллированной воды, нагретой до 20С.
в
Истечение дистиллированной воды и испытываемой жидкости происхо-
дит через калиброванное отверстие 2,8мм.
В отечественной практике определяется вязкость жидкости при 50С и
100С.
2.1 Гидростатическое давление
Выберем внутри покоящейся жидкости площадку
F, на которую будем действовать по нормали силой
Р.
Р
Р,
где Р— гидростатическое давление.
Гидростатическое давление обладает двумя ос-
новными особенностями:
7
1- направление его всегда нормально к поверхности Рис.2
принимающей давление наполняющей жидкости;
2- в любой точке жидкости на определенной высоте гидростатическое
давление действует по всем направлениям с одинаковой силой.
Это легко доказать, допустив следующее:
1- если сила гидростатического давления направлена по отношению к
смоченной поверхности под некоторым (≠90°) углом, то она разлагается на две
составляющих: нормальную и касательную к плоскостям действия. Но касательная составляющая силы заставляет перемещаться жидкость, хотя она
должна находиться в покое;
2- если одна из сил будет больше или меньше остальных, то равновесие
нарушится и жидкость начнет перемещаться, что противоречит условиям гид-
ростатики.
2.2 Избыточное и абсолютное давление
Рис.3
Рассмотрим условия равновесия выделенного в жидкости цилиндрика.
Р
— давление на поверхности жидкости;
о
F — площадь торцевой поверхности цилиндра;
G — вес цилиндра;
Р — давление, действующее на нижнее основание.
Давление Р
на боковую поверхность будет уравновешиваться.
в
Так как цилиндр должен находиться в равновесии, то проекции всех сил
на вертикальную ось:
Р
F+G-PF=0
о
Вес цилиндра G=hF, подставив значение в уравнение равновесия, полу-
чим:
PoF+hF-PF=0
Сократив это выражение на F и решив его относительно Р, получим основное уравнение гидростатики:
Р=Р
+h
о
Данное уравнение дает возможность определить давление Р в любой точке жидкости в зависимости от давления Р
на свободной поверхности, глубины
о
погружения точки h и объемной (удельной) массы жидкости .
8
Из полученного уравнения следует, что во всех точках жидкости, расположенных на одинаковых глубинах под свободной действует одинаковое дав-
ление.
Величина h называется избыточным гидростатическим давлением по от-
ношению к давлению на свободной поверхности, которое часто равно атмосферному давлению Р
.
о
Величина Р называется полным гидростатическим давлением или абсо-
лютным давлением.
При установившемся движении основные параметры потока - скорость и
давление в любой точке потока остаются неизменными во времени. Установившееся движение можно наблюдать при истечении жидкости через отверстия
резервуара струей, имеющей постоянное сечение. Установившееся давление
наблюдается при работе осевых и центробежных насосов.
Если же в отдельных точках потока давление и скорость изменяются, то
такое движение называется неустановившимся. Такое давление можно наблю-
дать при работе поршневых насосов.
Установившееся равномерное движение имеет место в трубах с постоян-
ным диаметром сечения. При этом все скорости и все давления в соответству-
ющих точках будут одинаковы между собой.
Установившееся неравномерное движение можно наблюдать в трубах с
переменным диаметром. При этом скорости и давления по длине потока в живых сечениях меняются, а по своей величине в одних и тех же точках остаются
постоянными.
Кроме того, различают ламинарное (спокойное) движение потока жидкости и турбулентное (вихревое) движение жидкости.
9
Установившееся Установившееся Ламинарное
неравномерное равномерное
Р
1,V1 Р1,V1
P2,V2 P2,V
2
Турбулентное
Р
P1
1
Р
const P2 const
2
V1 V1
V
2 V2
P1P2… P1=P2=…
V1V
… V
2
1=V2
=…
Общесудовые насосы обслуживают общесудовые системы, т.е. имеющие-
ся на большинстве судов независимо от их назначения (балластные, осуши-
тельные, пожарные, санитарные и т.п.).
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]