л.р.№4Насосы

Лабораторная работа №4

Конструкции судовых насосов,

построение и анализ их характеристик

Дисциплина: «Судовые энергетические установки и электрооборудование судов»,

« Основы судовой энергетики».

1.Учебная цель работы:

Изучение конструкций насосов судовых систем, приобретение навыков построения

их характеристик, анализ факторов влияющих на характеристики насосов.

2. Материальное обеспечение работы:

Стенд — судовой центробежный насос, стенд — детали насосов, плакаты.

3.Порядок выполнения работы

3.1 Изучить методические указания;

3.2 Изучить конструктивные особенности насосов различных типов;

3.3 Построить характеристику насоса по заданным параметрам;

3.4 Составить отчет о выполнении лабораторной работы

4. Теоретическая часть

4.1 Конструкции насосов

Насос — это механизм, предназначенный для подъема жидкости с нижнего уровня на

верхний или для сообщения жидкости некоторого количества энергии в результате чего

осуществляется движение жидкости и повышается ее давление.

На судах насосы с их системами включают в себя всасывающий участок трубопровода,

насос и нагнетательный участок трубопровода.

По принципу действия насосы подразделяются(классифицируются) следующим образом:

• объемного действия, объединяющие поршневые и роторные насосы. К роторным насосам относятся винтовые, шестеренные и пластинчатые насосы;

• гидродинамического действия,объединяющие центробежные и осевые насосы

• струйные, к которым относятся эжектора и инжектора.

Принцип действия поршневого насоса наглядно иллюстрируется рисунком 1.

При движении поршня в рабочей полости от крайнего правого положения к левому создается разряжение, закрываются нагнетательные клапана и открываются всасывающие, жидкость поступает в рабочую полость (цилиндр) и заполняет ее. После достижения крайнего левого положения, поршень двигаясь к крайнему правому положению стремится сжать жидкость.

Давление в рабочей полости увеличивается, закрываются всасывающие клапана а нагнетательные открываются. Жидкость вытесняется в нагнетательный трубопровод.

На рис.2 показана констукция электроприводного поршневого насоса.

РИС. 2

Это вертикальный насос четверного действия. Цилиндры насоса 2 отлиты из чугуна, цилиндровые втулки 3 - из бронзы. В насосе используется зубчатый редуктор, расположенный на верхней части рамы, в которой уложен вал насоса. Электродвигатель

установлен на нижней части рамы. Верхняя 6 и нижняя 1 части рамы соединены болтами.

В цилиндровом блоке расположены клапанные коробки. Каждая полость насоса обслуживается одним всасывающим 12 и одним нагнетательным 11 клапаном. Между цилиндрами насоса размещен всасывающий воздушный колпак, соединенный с приемным патрубком 5. Поршень 13 перемещается шатуном 8, шарнирно соединенным с ползуном 9,

который движется по параллели 7. Ползун имеет шпоночное соединение 10 со штоком 4.

По бокам насоса расположены нагнетательные патрубки на одном из которых устанавливается предохранительный клапан.

На рис. 3 показано принципиальное устройство двухшестеренного насоса с внешним зацеплением шестерен.

РИС.3

Шестерни 1 и 3 вращаются в корпусе 4. Одна из шестерен является ведущей, другая ведомой.

В полости всасывания 5 зубья шестерен выходят из зацепления, освобождается объем впадин, который заполняется жидкостью. В полости нагнетания 2 зубья входят в зацепление вытесняя жидкость из впадин.

Конструкция пятивинтового насоса вертикального исполнения показана на рис.4.

РИС. 4

Рабочий орган включает в себя пять двухзаходных винтов одинакового диаметра. Винт 7 является ведущим, винты 8 – ведомыми уплотняющими. Ведомые уплотняющие винты примыкают к цилиндрической поверхности обоймы 9. Имея одинаковые профили, винты различаются шириной впадин и направлением нарезки. Гребни 1 фиксируют положение винтов в осевом направлении. Винты вместе с обоймой образуют рабочую часть насоса, которая через камеры “А” и “В” соединяется с патрубками “С” и “Д”. В корпус запресованы втулки 5 и 10 в которых находятся подшипники 6 и 11. Корпус имеет крышки 4 и 14. Полость “Е” используется для подачи перекачиваемой жидкости на смазку подшипников при работе насоса. Подшипник, состоящий из упорной пяты 12 подпятника 13 воспринимает осевое усилие возникающее на винтах под воздействием разности между давлениями всасывания и нагнетания. В верхней крышке насоса установлено уплотнение 3 и клапан 2.

При работе насоса жидкость поступает во впадины винтов, при повороте винтов жидкость заполняет рабочую часть насоса и оказывается отсеченной от полости всасывания. При вращении винтов жидкость переносится в полость нагнетания.

Конструкция одноступенчатого центробежного насоса показана на рис. 5.

РИС. 5

Рабочее колесо 1 насажено на вал 4 и располагается в литом корпусе 2. Уплотняющее кольцо 3 уменьшает возможность перетекания жидкости из отводящей полости в приемные. Опорные подшипники 5 удерживают вал от осевых сдвигов. Уплотнения 8 служат для устранения подсоса воздуха. В нижней части насоса, в корпусе 9, находится самовсасывающий водокольцевой насос с лопаточным колесом 10, сидящем на валу 11, укрепленном в упорном подшипнике 12.

В осевых насосах жидкость перемещается под действием винтового пропеллера в осевом направлении. Устройство выходных каналов и направляющих лопаток позволяет преобразовать кинетическую энергию потока в потенциальную, что обеспечивает повышение давления жидкости На рис.6 показено устройство реверсивного осевого насоса.

РИС.6

Корпус насоса 5 имеет разъемы, обеспечивающие доступ к пропеллеру 6. В месте выхода из корпуса вала 4 установлен механический сальник 3, препятствующий утечкам жидкости. На приводном валу установлен подшипник 1 с самоустанавливающимися подушками. В качестве привода может применяться как электродвигатель так итурбина.

4.2 Характеристики насосов.

К наиболее важным параметрам насосов относятся подача и напор насоса. Нахождение их взаимосвязи и ее графическое изображение являются основной харктеристикой насоса.

На рис. 7 показана последовательность построения расчетной характеристики центробежного насоса.

РИС. 7

Верхняя наклонная прямая – теоретическая характеристика при бесконечном числе лопастей Н_t∞ = f (Q_k), где Н – напор, Q_k – подача.Нижняя наклонная прямая – теоретическая характеристика насоса при конечном – определенном числе лопастей Н_t = f (Q_k). Разница ординат “А” этих характеристик является снижением напора при переходе от бесконечного к конечному числу лопастей. Разность ординат “Б” характеристикиН_t = f (Q_k) и параболической кривой 1 соответствует гидравлическим потерям в проточной части насоса, которые возрастают пропорционально квадрату скорости перекачиваемой жидкости или квадрату подачи. Разность ординат “В” пораболической кривой 1 и характеристики Н = f (Q_k) соответствует гидравлическим потерям на удар при входе потока жидкости на лопасти рабочего колеса и при выходе за его пределы.

Если от абсцисс кривой Н = f (Q_k) для заданных значений напора отнять величину утечек, то получим окончательную расчетную характеристику Н = f (Q_k).

Для анализа изменения параметров, характеризующих работу насоса ( напора, подачи и к.п.д.) при изменении частоты вращения рабочего колеса используют так называемые универсальные характеристики насосов ( рис.8)

РИС.8

Эта характеристика представляет собой семейство кривых Н = f (Q_k),каждая из которых построена для своей постоянной частоты вращения рабочего колеса.

Кроме этого, для тех же частот вращения, строится семейство кривых η_н = f (Q_k) .

Универсальные характеристики являются основой для оценки работы насоса в конкретной системе.

Содержание отчета о выполнении лабораторной работы.

Отчет по лабораторной работе должен включать в себя:

- краткое описание конструкций рассмотренных типов насосов;

- оценку работы насоса,выполненную на основе использования универсальной характеристики, в составе системы в соответствии с полученным заданием.