2. Основные вопросы теории по теме работы.

Объемные насосы, принцип действия, общие свойства и классификация. Классификация роторных насосов, общие свойства и область применения. Устройство и особенности роторных насосов различных типов: шестеренных, винтовых, пластинчатых, роторно-поршневых. Определение рабочих объемов. Подача и ее равномерность. Характеристики насосов. Регулирование подачи.

Литература: [2, с.154-272, 275-358], [9, с.150-172, 222-238], [10, с.37-87, 116-142], [11, с.94-153]

3. Порядок проведения работы и оформление отчета.

Ознакомиться с конструкцией роторных насосов, имеющихся в лаборатории (рис. 11.1-11.4), шестеренного, пластинчатого и аксиально-поршневого.

а) Ротационно-пластинчатый нерегулируемый насос двойного действия.

В корпусе насоса 1 (рис.11.1) помещены боковые диски 7, 8 и статор 3, имеющий фасонную форму, близкую к эллиптической. Внутренняя поверхность статора выполнена так, что участки кривой, расположенные между окнами питания 14, 15, прорезанными в дисках, являются дугами кривой, описанной из центра ротора 5, а участки, приходящиеся на эти окна, выполнены сопрягающимися кривыми.

Рис.11.1. Шиберный (лопастной) насос Г12–2 [13]:

1 – корпус; 2 – крышка; 3 – статор; 4 – лопатки (пластинки); 5 – ротор;

6 – шлицы вала; 7 – плоский диск; 8 – диск с шейкой; 9 – пружина;

10 – манжеты; 11 – шарикоподшипники; 12 – резиновое кольцо; 13 – фланец; 14 – окна всасывания; 15 – окна нагнетания

На валу насоса 6 находится ротор 5 с наклонными к радиусу прямоугольными пазами, в которых помещаются пластинки 4.

Окна питания 14, 15 прорезанные в дисках 7, 8, соединены с каналами нагнетания и всасывания. Диск с шейкой 8 плавающего типа в начале работы прижимается к торцу ротора тремя пружинами 9, а в процессе работы и давлением масла.

При повороте ротора в направлении, указанном стрелкой, объем камеры, заключенной между двумя соседними пластинками, поверхностями ротора и статора, увеличивается – происходит процесс всасывания. С уменьшением объема камеры происходит процесс нагнетания.

При вращении ротора пластинки, копируя форму статора, дважды за один оборот увеличивают объем камеры и дважды уменьшают.

Камеры, образующиеся между пластинками, последовательно соединяются с окнами всасывания 14 и нагнетания 15, расположенными диаметрально противоположно.

За один оборот ротора производится два полных цикла всасывания и нагнетания.

При вращении ротора без давления или при малом давлении жидкости пластинки 4 прижимаются к поверхности статора 3 под действием центробежной силы; при наличии давления этого недостаточно. В насосах серии Г12 и Г12-2 пластинки прижимаются к внутренней поверхности статора под действием центробежной силы и силы давления жидкости, подведенной под торцы лопаток из области нагнетания.

Благодаря диаметрально противоположным подводам и отводам нагрузка на ротор 5 от давления масла со стороны полостей нагнетания уравновешивается, и вал насоса передает только крутящий момент.

Для предотвращения утечек по валу 6 насоса во фланце 13 установлена манжета 10 из маслостойкой резины.

Стены между корпусом 1 и крышкой 2 уплотняются круглым кольцом 12 из маслостойкой резины.

б) Аксиально-поршневой насос.

В основном корпусе 1 (рис.11.2) в трех шарикоподшипниках вращается приводной вал 3, на правом конце которого имеется диск 19 с бронзовыми втулками 15, являющимися опорами для головок шатунов 16. Вал уплотнен манжеткой 4, находящейся в крышке 2.

При помощи шатунов диск (шайба) при вращении вала заставляет поршни 13 совершать возвратно-поступательное движение в цилиндрах блока 9.

Рис.11.2. Аксиально-поршневой насос НПА-64 [13]: 1 – корпус; 2, 10 – крышки; 3 – приводной вал; 4 – манжета; 5 – дренажное отверстие; 6 – двойной кардан; 7 – корпус; 8– подшипник; 9 – блок цилиндров; 11 – распределитель; 12,14 – окна всасывания и нагнетания; 13 – поршень; 15 – втулка; 16 – шатун; 17 – пружина; 18 – ось вращения блока цилиндров; 19 – диск

Блок цилиндров 9 размещен во фланце и вращается вокруг оси 18 на подшипнике 8.

Для передачи вращения от диска 19 к блоку цилиндров 9 служит двойной кардан 6 с прямой строки.

Пружина 17, размещенная внутри блока цилиндров, прижимает его вместе с распределителем 11 к крышке 10.

Жидкость, просочившаяся из блока цилиндров, отводится через дренажное отверстие 5.

Угол наклона блока цилиндров к оси приводного вала постоянный и равен 30° – насос нерегулируемый.

Каждый поршень за один оборот вала совершает один двойной ход. Поршни, находящиеся в цилиндрах, более удаленных от диска приводного вала (на рисунке – верхние), совершают ход всасывания; в то же время нижние поршни, вытесняя жидкость из цилиндра, совершают ход нагнетания.

Движение поршней и вращение блока цилиндров согласовано с положением окон 12 и 14 распределителя 11, т. е. когда поршень выходит из цилиндра, последний в зоне всасывающего окна 12, а когда поршень движется внутрь цилиндра, его цилиндр находится в зоне нагнетательного окна 14.

в) Шестеренный насос.

Рис. 11.3. Шестеренный насос НШ-32 [13]: 1 – корпус; 2 – втулка;

3 – уплотнительное кольцо; 4 – ведомая шестерня; 5 – стопорное кольцо;

6 – упорное кольцо; 7 – резиновая манжета; 8 – крышка; 9 – уплотнительное кольцо; 10 – ведущая шестерня; 11 – втулка; 12 – табличка

Главными рабочими деталями шестеренного насоса (рис. 11.3.) являются две одинаковые цилиндрические шестерни внешнего зацепления: ведущая 10 и ведомая 4, выполненные заодно с цапфами, опирающимися на втулки 2 и 11. Втулки служат подшипниками для шестерен.

Приводной конец вала ведущей шестерни уплотнен резиновой манжетой 7, закрепленной упорным 6 и стопорным 5 кольцами.

Для уменьшения внутренних перетечек масла через зазоры между торцевыми поверхностями шестерен и втулок в насосе применена автоматическая компенсация величины зазора но торцам шестерен. Масло из камеры нагнетания но каналу поступает в полость между подвижными втулками и крышкой 8 и стремится поджать втулки к торцам шестерен, ликвидируя зазор между ними. Со стороны зубьев на втулки так же давит масло, но на несколько меньшей площади. Результирующим усилием втулки прижимаются к торцам шестерен.

После изучения устройства и принципа действия насосов необходимо зарисовать в отчет принципиальные схемы насосов (рис 11.4) и произвести необходимые обмеры элементов насоса с помощью штангенциркуля.

Рис. 11.4. Принципиальные схемы насосов [13]

На основании проведенных измерений геометрических размеров отдельных элементов насосов произвести определение теоретической подачи каждого насоса и объемного к.п.д. при номинальном (рабочем) давлении по паспорту насоса:

а) Теоретическая подача пластинчатого насоса:

,

или

,

где – рабочий объем насоса (подача за один оборот вала насоса); – число оборотов в минуту; – ширина барабана (и лопаточки); – размеры малой и большой полуосей статора; – толщина пластинки; – число пластинок; – угол наклона пластинки к радиусу ротора ( °). Фактическая подача насоса при рабочем давлении берется из паспорта насоса.

б) Теоретическая подача аксиально-поршневого насоса:

.

Рабочий объем аксиально-поршневого насоса:

,

где – диаметр цилиндров; – число цилиндров в блоке; – частота вращения вала насоса; – ход поршня.

Ход поршня

,

где – диаметр блока цилиндров, т.е. диаметр окружности, на которой располагаются центры цилиндров (рис. 11.4); – угол между осью блока и осью приводного вала, = 30°.

в) Теоретическая подача шестеренного насоса определяется по формуле

,

или

,

где – модуль шестерни; – ширина шестерни; – диаметр начальной окружности, ; – число зубьев ведущей шестерни.

Диаметр начальной (делительной) окружности и модуль шестерни могут быть получены, например, расчетом по величине измеренного диаметра окружности головок :

,

при этом модуль шестерни следует округлить до ближайшего стандартного.

Объемный к.п.д. насосов определяется по формуле

,

где – фактическая подача (берется по паспорту насоса).