Опорный конспект лекций для студентов специальности 090602 (стр. 13 )

  ;  .

  Необходимое  значение  D  при    составляет

  м.

  Ход  поршня  м.

  Необходимая  частота  вращения  вала  насоса

  об/мин.

  Передаточное  отношение  трансмиссии  (клиноремённой  и  зубчатой  передачи)

  = 960/113 = 8,5.

  Диаметр  штока  мм.

  Пользуясь  уравнением,  приведённым  в  задании,  строим  характеристику  сети  (рис.  7.6)

  Точка  а  характеристики  определяет  напор,  создаваемый  насосом; он  равен  50 м.

  Задавшись  КПД  насоса  и  трансмиссии  и  ,  определим  мощность  насоса:

  кВт.

  ГЛАВА  8.  РОТОРНЫЕ  НАСОСЫ

  § 8.1.  УСТРОЙСТВО  И  ПРИНЦИП  ДЕЙСТВИЯ

Как и возвратно-поступательные, роторные насосы являются объемными, действующими по принципу вытеснения жидкости. Эти насосы используются главным образом как источники питания различных гидроприводов, получающих все большее распростра­нение в связи с механизацией трудоемких процессов и автома­тизацией производства. Их широко применяют для смазки машин, а также для перекачивания различных жидкостей при небольших подачах.

К настоящему времени изобретено и применяется на практике много разновидностей роторных насосов. Их рабочие органы: статор - неподвижная часть насоса с всасывающей и нагне­тательной камерами (корпус); ротор - деталь или группа деталей, вращающаяся от ведущего вала; замыкатель (или замыкатели), предназначенные для разобщения областей высокого и низкого давлений.

По характеру движения рабочих органов роторные насосы де­лятся на три группы: 1)роторно-вращательные с вращательным движением; 2)роторно-поступательные с вращательным и возвратно-поступательным дви­жением; 3) роторно-поворотные с  вращательным и возвратно-поворотным движением рабочих органов.

В зависимости от способа распределения жидкости роторные насосы подразделяются на насосы с бесклапанным и клапанным распределением. Наиболее распространенные бесклапанные на­сосы являются обратимыми машинами, что позволяет применять их в качестве гидравлических двигателей.

В роторном насосе частота вращения вала не обязательно равна частоте циклов в рабочей камере. В некоторых насосах за один оборот вала в каждой камере совершается несколько нагне­таний и всасываний. Исходя из этого, различают насосы одно­кратного, двухкратного и многократного действия.

Рабочий объем q = kVz, где k - кратность действия; V и z - соответственно объем одной рабочей камеры и число камер.

В некоторых случаях расчет рабочего объема затруднителен, и поэтому его определяют опытным путем. Для этого измеряют объем поданной жидкости за несколько оборотов вала при неболь­шой частоте вращения вала (п ≈ 1 об/с) и нулевом перепаде да­вления, когда перетекания и недозаполнение насоса жидкостью практически отсутствуют, и делят измеренный объем жидкости на число оборотов.

Роторные  насосы  делятся  на  регулируемые (с изменя­ющимся рабочим объемом) и нерегулируемые.  ….Подача роторного насоса пульсирующая, однако неравномер­ность ее невелика, и гасители пульсации не требуются. При на­личии жидкостной пленки, заполняющей зазоры, он может отса­сывать воздух из подводящего трубопровода, т. е. является само­всасывающим.

График характеристики роторного насоса выглядит так, как показано на рис. 7.3. При достижении определенного давления, называемого пределом работоспособности, про­исходит выдавливание жидкости на контактных поверхностях, появляется сухое трение, и механические потери резко возрастают, что приводит к падению к. п. д. насоса. Работа за пределом ра­ботоспособности связана с интенсивным износом трущихся де­талей.

Рассмотрим наиболее распространенные виды роторных на­сосов.

§ 8.2.  РОТОРНО – ВРАЩАТЕЛЬНЫЕ  НАСОСЫ

К этой группе относятся зубчатые насосы, в которых жидкость перемещается в плоскости, перпендикулярной к оси вращения рабочих органов, и винтовые насосы - жидкость перемещается вдоль оси вращения.  ….В свою очередь, зубчатые насосы подразделяются на шесте­ренныё, коловратные и шланговые. В первом из названных и наи­более распространенном из зубчатых насосов рабочими органами служат шестерни, которые обеспечивают геометрическое замыка­ние рабочих камер и передают крутящий момент (рис. 8.1, а, б).

Под коловратным насосом, согласно ГОСТ 17398 -72, пони­мается зубчатый насос с рабочими органами в виде роторов, обеспечивающих только геометрическое замыкание рабочей камеры, а вращающий момент с ведущего ротора на ведомый передает шестеренная пара, расположенная вне корпуса насоса. Профили роторов показаны на рис. 8.1, г, д.  В шланговом насосе рабочим органом является упругий шланг, пережимаемый вращающимися роликами (рис. 8.1, е).

Рис. 8.1. Зубчатые насосы:  ….  а, б в, - шестеренныё;  г, д - коловратные;  е – шланговый

В  шестеренном насосе (см. рис. 8.1, а) одна из шестерен является собственно ротором, будучи соединенной с ведущим валом, а другая - замы­кателем. Вращением колес жидкость, заключенная во впадинах зубьев, пере­косится из камеры всасывания В в камеру нагнетания Н.  Поверхности зубьев  а1  и  а2  вытесняют  при  вращении  шестерен  больше жидкости, чем  помещается  в  про­странстве, освобождаемом зацепляющимися зубьями b1 и b2. Разность  объемов, описываемых  рабочими  поверхностями  этих  двух  пар  зубьев, вытесняется  в  нагнетательную  линию [2].

На рис. 8.1, в видно, что вытесняющая поверхность зубьев правой ше­стерни имеет радиальную высоту R1  - x, а  расстояние от оси вращения до се­редины этой высоты составляет(R1  +  x)/2.  Для  левой  шестерни  соответственно:  R2 – y  и  (R2 + y)/2  Объем  жидкости,  вытесняемой  этими  поверхностями  за  время  dt:

  ,

откуда  мгновенная  идеальная  подача

  ,

где  b – ширина  шестерён.

Как  видно,  мгновенная  подача  зависит  от  положения  точки  зацепления  О,  которая перемещается  по  профилю  зуба.

Рассмотрим  распространенный  случай,  когда  шестерни  имеют  равное  число  зубьев  z. Подача  максимальна,  если  точка  О  находится  на  делительной  окруж­ности  диаметром  D  = тz  (т - модуль зацепления):

  .

и  минимальна  в  начале  и  конце  зацепления,  когда  R – x = 0,  R – y = 2m:

  .

  Среднее  значение  идеальной  подачи  можно  вычислить  по  приближённой  формуле

  .

Шестеренные насосы просты и компактны, отличаются боль­шим сроком службы (до 5000 ч). Максимальное давление, на ко­торое они рассчитаны, обычно равно 10 МПа и реже 15 - 20 МПа, а подача доходит до 1 м3/мин. Коэффициент  подачи в номинальном режиме доведен до 0,95 - 0,96, а в насосах с автоматическим регулированием торцовых зазоров (гидравлическим поджатием) - до 0,98.  К. п. д. насоса достигает 0,9. Насосы пригодны для ра­боты на жидкостях с широким диапазоном вязкости, превыша­ющей 800 мм2/с. Насосы  выпускают  как  автономными, так и моно­блочными  с электродвигателем. Выпуск шестеренных насосов регламентирован ГОСТ 19027 - 73.

Шестеренный насос с  внутренним за­цеплением (см. рис. 8.1, б) более компактен, но  более  сло­жен  в  изготовлении. Внутренняя  ведомая  шестерня  переносит  в  своих впадинах  жидкость  вдоль  неподвижного  серповидного  элемента  с. Насосы  применяют  для работы  при  частоте  вращения  до  5  тыс.  об/мин  и  давлении  до  7  МПа.

  Для повышения подачи жидкости используют многошестеренные насосы с тремя и более шестернями, размещенными вокруг центральной ведущей шестерни. Так же, как в зубчатых пере­дачах, в шестеренных насосах наряду с прямозубыми используют косозубые и шевронные шестерни. Они более сложны в изготовле­нии, но имеют преимущества в эксплуатации: плавность зацепле­ния и поэтому более длительный срок службы, снижение пульса­ции подачи и вращающего момента.