«Судовые вспомогательные механизмы, системы и их эксплуатация» (стр. 12 )

Рис.24. Запирание жидкости во впадинах шестерён.

  В шестеренном насосе возникают явления запирания жидкости (рис.24). Во впадине зубьями создаётся давление до 40 МПа и жидкость нагревается. При выходе зуба из зацепления давление со стороны всасывания падает и жидкость вскипает, что может сорвать всасывание насоса. Предупреждают закипание жидкости различными конструктивными мерами: создают зазор 0,2-0,5 мм в зацеплении; соединяют впадины ведомой шестерни разгружающими сверлениями; делают соединительные полости на торцевых крышках.

  В шестеренном насосе жидкость перекачивается посредством вращающихся шестерен, находящихся в зацеплении. Шестеренные насосы выполняют с внутренним или внешним зацеплением, с прямозубыми, косозубыми и шевронными шестернями. У косозубых и шевронных шестерен зацепление происходит не сразу по всей ширине, как у прямозубых, а постепенно. Такие насосы менее чувствительны к погрешностям изготовления и монтажа, меньше изнашиваются и работают плавно и бесшумно, обладают высокой равномерностью подачи.

  На судах распространены шестеренные насосы с внешним зацеплением. Шестерни насоса находятся под действием разности давлений в полостях нагнетания и всасывания. Кроме того, на них действует реакция от вращающего момента на ведущей шестерне. Результирующая этих сил определяет радиальную нагрузку подшипников насоса. Наиболее нагруженными оказываются подшипники ведомой шестерни.

  В шестеренных насосах с коэффициентом перекрытия зацепления, большим единицы, и в насосах, не имеющих зазоров при зацеплении, происходит запирание жидкости во впадинах. При таком зацеплении часть жидкости оказывается запертой во впадине шестерни входящим в нее зубом.

  Уменьшение запертого объема, сопровождающееся сжатием жидкости, приводит к появлению дополнительной радиальной пульсирующей нагрузки на шестерни, валы и подшипники. Объемный КПД шестеренного насоса равен 0,7--0,85.

  По мере изнашивания деталей это значение уменьшается. Потери энергии на трение также велики; они обусловлены трением торцов шестерен о боковые диски, трением в подшипниках и уплотнении.

Развитые поверхности трения вызывают значительные механические потери, поэтому механический КПД не превышает 0,6--0,7.

РОТОРНО -  ВИНТОВЫЕ НАСОСЫ

Рис. 25. Винтовой насос.
1 — ведущий вал; 2 — ведомые винты; 3 — предохранительно-перепускной клапан.

Эксплуатация роторных насосов (пуск и работа насоса, неполадки в работе насоса). Правила технической эксплуатации.

Перед пуском насоса производят следующие операции:

1. Осматривают насос и его привод;

2. Насос заливают перекачиваемой жидкостью;

3. Открывают приёмный и напорный клапаны на трубопроводе;

4. Открывают арматуру на трубопроводах;

5. Запускают приводной двигатель.

ВНИМАНИЕ! Пуск насоса при закрытом нагнетательном клапане категорически запрещён.

Во время работы насоса следят за показаниями:

вакуумметра на приёмном патрубке; манометра на нагнетательном патрубке; амперметра приводного электродвигателя; состоянием сальников и соединительной муфты.

Насос не обеспечивает напора и подачи:

1. Подсос воздуха в приёмном трубопроводе или через сальник;

2. Засорена сетка приёмного фильтра;

3. Нарушена регулировка перепускного (предохранительного) клапана (при ослаблении его пружины жидкость перепускается из нагнетательной во всасывающую полость);

4. Большие зазоры в радиальном и торцевых, направлениях и в зацеплении.

Насос греется или потребляет завышенную мощность:

1. Повышенное давление нагнетания;

2. Имеются механические повреждения в роторе;

3. Нарушены зазоры в зацеплении роторов.

Остановка насоса.

Остановить приводной двигатель. Закрыть напорный и приёмный клапаны.

  Для высоких давлений применяют нерегулируемые пластинчатые насосы двукратного действия. Применяют на судах в гидравлических рулевых машинах и гидравлических приводах

палубных механизмов.

  Рис. 26. Пластинчатый насос.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ НАСОСЫ

Пластинчатые насосы (простейшая схема рис. 26). В корпусе насоса однократного действия (рис. 26.а и 26.6) с эксцентриситетом вращается двухпластинчатый ротор 1. Пластины 3 размещены в сквозном пазу ротора и прижимаются к корпусу пружинами 2. При вращении ротора пластины образуют с ротором и корпусом две полости: всасывающую и нагнетательную. Полости постоянно разобщены благодаря плотному прилеганию ротора к корпусу за счёт эксцентриситета. Для увеличения равномерности подачи насосы выполняются с большим числом пластин. Изменение направления потока осуществляется изменением направления вращения ротора. Насосы применяются главным образом в гидравлических системах.

Основные характеристики пластинчатых насосов:

Подача = Q н  м3/ час,0,3 –50

Напор  =H н  м вод. ст,         до 70

Высота всасывания  Рв, м. вод. ст. (МПа) ,        до 6,5 (0,65)

Частота вращения  nн, об/мин, до 3000

РОТОРНО-ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

  В гидравлических передачах мощности механизмам судна наиболее широкое применение получили роторно-поршневые насосы.

Роторно-поршневым насосом называют роторно-поступательный насос с рабочими органами в виде поршней или плунжеров. Различают насосы радиально-поршневые, у которых ось вращения перпендикулярна осям поршней, и аксиально-поршневые, у которых ось ротора параллельна осям поршней.

РАДИАЛЬНО - ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

  Рис. 27. Радиально-поршневой насос.

  Внутри цилиндрического корпуса 1 расположен звездообразный блок 2 цилиндров с поршнями (плунжерами) 4, которые могут совершать возвратно-поступательное движение. Поршни опираются на ползуны 3, которые при вращении ротора скользят по внутренней поверхности направляющего кольца (обоймы) 6, перемещаемого в поперечном направлении относительно корпуса насоса тягами 7. При этом создаётся эксцентриситет между осью ротора и кольца. Центральная неподвижная часть насоса имеет перемычку 5, отделяющую верхнюю полость насоса а от нижней б, которые соединены с полостями цилиндров ротора. При работе насоса ротор вращается с постоянным числом оборотов в неизменном направлении. Производительность (подача) насоса будет меняться в зависимости от положения обоймы в корпусе. «0» подачи соответствует концентричному расположению обоймы в корпусе, а неполная или полная подача зависит от величины эксцентриситета. В зависимости от положения обоймы (сдвинута вправо или влево) в корпусе, насосные полости а, б будут менять своё назначение, становясь всасывающей или нагнетательной, при этом поток создаваемый насосом в присоединённых к этим полостям трубах будет менять своё направление.

  Рабочая жидкость насоса - минеральное масло.

  Радиально - поршневые насосы имеют высокий к. п.д. (объемный 0.96-0,98 и механический 0,80--0,95) и ресурс работы до 40 000 ч, в связи с чем их широко применяют в различных отраслях промышленности, а также на судах.

Мощность отдельных радиально-поршневых насосов достигает 3000 кВт, а подача -- 500 м3ч. Они рассчитываются на номинальное давление 10--20 МПа.

АКСИАЛЬНО -

ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

Рис.28. Аксиально-поршневой насос.

  Аксиально-поршневые нерегулируемые насосы с постоянным направлением потока, наклонным блоком и двойным карданом выпускаются отечественной промышленностью трех типоразмеров:

Н71Н, Н140Н и Н250Н (Н - насос, цифра - рабочий объем, см3, Н - нерегулируемый).

При работе на номинальном режиме они имеют до первого капитального ремонта ресурс более 5000 ч. Причем через каждые 2000 ч работы необходимо заменять уплотнительные манжеты, утечка жидкости через которые не должна превышать 0,5 см3/ч. В конце ресурса объемный к. п.д. не должен снижаться более чем на 10%. Привод насоса предусмотрен через упругую муфту. Корпус должен быть ниже уровня рабочей жидкости в системе. На валу 1 приводного двигателя на шпонке сидит фланец, соединённый шарнирно 8 шатунами 3 с блоком цилиндров 7 с поршнями 6, который при работе насоса вращается. При отклонении оси блока от оси вала на угол б, поршни начинают совершать возвратно-поступательное движение в своих цилиндрах, обеспечивая перекачивание жидкости по каналам неподвижного распределительного диска 12 из области всасывания 4 в область нагнетания 5. Вращающийся блок цилиндров опирается на распределительный диск 12 с разделённой полостью, которая каналами 10 и 11 сообщается с полостями цилиндров блока. При работе насоса в зависимости от знака угла б наклона блока в полостях цилиндров будет происходит всасывание или нагнетание, при этом поток создаваемый насосом будет менять своё направление. Производительность насоса зависит от величины угла б наклона блока.

АПН по сравнению с РПН имеют более высокие значения объёмного и механического КПД, потребляют меньшее усилие для изменения угла наклонения оси блока, чем для перемещения направляющего кольца.

  Роторно-поршневые гидравлические машины широко используют в качестве гидродвигателей. Гидродвигатели используются в гидроприводах палубных механизмов.

Вопросы для повторения и самопроверки:

1. Дайте определение понятию «насос» и объясните принцип его действия.

2. Объёмные насосы вытеснения, их виды и принцип действия.

3. Лопастные насосы, их виды и принцип действия.

4. Струйные насосы, их виды и принцип действия.

5. Дайте определение понятию «производительность» насоса.

6. Дайте определение понятию «напор» насоса.

7. Дайте определение понятию «полезная или гидравлическая мощность насоса» и  запишите её выражение.

8. Дайте определение понятию «эффективная мощность насоса» и запишите её  выражение.