Классификация, устройство и принцип действия шестеренных насосов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию, Московский государственный университет леса, ИПСОП, отделение заочного обучения

Реферат по дисциплине "Гидравлика"

Классификация, устройство и принцип действия шестеренных насосов

Сокол-2014

Содержание

Введение

1. Принцип действия и типы шестеренных насосов

2. Шестеренный насос с шестернями внешнего зацепления

3. Шестеренный насос с шестернями внутреннего зацепления

4. Условные обозначения и маркировка

5. Основные характеристики насосов

Список используемой литературы

Введение

Насосами называются гидравлические машины, предназначенные для перемещения жидкостей (воды, шлама, масел и др.) под давлением. Насос совершает работу за счет энергии, получаемой от двигателя. Часть этой энергии теряется на преодоление гидравлических и механических сопротивлений, другая ее часть расходуется на создание избыточного давления, благодаря которому и обеспечивается движение жидкости от насоса к месту ее потребления.

Шестеренные насосы применяются для перекачивания масла, нефти, мазута, дизельного топлива, легко застывающих жидкостей (например, битума, парафина или вискозы), но при этом без механических примесей. Они широко распространены в машиностроении, нефтяной и химической промышленности, коммунальном и сельском хозяйстве, строительном комплексе. Их основным преимуществом является конструкционная простота, компактность, надежность в работе и сравнительно высокий КПД.

1. Принцип действия и типы шестеренных насосов

Из всех роторных насосов шестеренные (зубчатые) имеют наиболее простую конструкцию. Они выполняются с шестернями внешнего или внутреннего зацепления. Насос состоит из пары одинаковых шестерен -- ведущей и ведомой, находящихся в зацеплении и помещенных в корпусе насоса (статоре) с малыми торцовыми и радиальными зазорами (рис.1). Ведущая шестерня приводится во вращение двигателем. При вращении шестерен жидкость, заполняющая впадины между зубьями, перемещается из полости всасывания в полость нагнетания. Так как крышка корпуса насоса достаточно плотно прилегает к торцам шестерен, то жидкость выжимается из впадин, когда зубья входят в зацепление на противоположной нагнетательной стороне насоса. Переток жидкости в обратном направлении практически отсутствует из-за плотного сцепления зубьев.

Вследствие разности давлений на всасываемой и на нагнетательной сторонах шестерни подвергаются воздействию радиальных сил, что может привести к заклиниванию ротора. Чтобы предотвратить чрезмерное увеличение давления в области нагнетания и образование вакуума на противоположной стороне при отходе зуба из впадин, в корпусе насосов выполняют разгрузочные каналы для выравнивания давления. Для этих же целей могут служить каналы и в роторных шестернях, полученные сверлением отверстий во впадинах зубьев.

В насосах высокого давления (свыше 10 МПа) торцовые зазоры уплотнены специальными "плавающими" втулками, которые прижимаются к шестерням при повышенном давлении. Для повышения давления жидкости применяют многоступенчатые шестеренные насосы, в которых подача каждой последующей ступени меньше подачи предыдущей. Они развивают давление до 20 МПа.

Рис. 1. Схема шестеренного насоса

1 - корпус; 2 - шестерня

Основная группа шестеренных насосов состоит из двух прямозубых шестерен внешнего зацепления (рис.2, а). Применяются также и другие конструктивные схемы, например, насосы с внутренним зацеплением (рис.2, б), трех- и более шестерные насосы (рис.2, в).

Рис.2. Схемы шестеренных насосов:

а - с внешним зацеплением; б - с внутренним зацеплением; в - трехшестеренный.

В общем случае подача шестеренчатого насоса определяется по формуле:

где k - коэффициент, для некорригированных зубьев k = 7, для корригированных зубьев k = 9,4; D - диаметр начальной окружности шестерни; z - число зубьев; b - ширина шестерен; n - частота оборотов ведущего вала насоса; зоб - объемный КПД.

Число зубьев в пределе может быть уменьшено до двух, при этом вращающиеся элементы будут иметь очертания, напоминающие восьмерку (рис.3).

Рис.3. Схема нагнетателя восьмерочного типа

1 - корпус; 2 - рабочее колесо

В таком нагнетателе необходимо обеспечить привод от двигателя обеих "восьмерок", так как в отличие от зубчатых насосов они не имеют зацепления.

К достоинствам нагнетателей данного вида следует отнести компактность, простоту конструкции, отсутствие клапанов, возможность использования для привода высокоскоростных электродвигателей, независимость подачи от противодавления сети, реверсивность, возможность получения высоких давлений (5 МПа для шестеренного насоса, 0,5 МПа для насоса "восьмерочного" типа). Основные недостатки состоят в быстром износе рабочих органов, невысокой подаче и сравнительно низком КПД (до 0,75%).

шестеренный насос зацепление маркировка

2. Шестеренный насос с шестернями внешнего зацепления

Шестеренные насосы являются одним из старейших представителей роторных гидромашин с вытеснителями в виде зубчатых колес.

Шестеренный насос с внешним зацеплением (рис.2, а) состоит из ведущей 1 и ведомой 2 шестерен, размещенных с небольшим зазором в корпусе 3. При вращении шестерен жидкость, заполнившая рабочие камеры (межзубовые пространства), переносится из полости всасывания 4 в полость нагнетания 5. Из полости нагнетания жидкость вытесняется в напорный трубопровод.

Рис. 4. Схема шестеренного насоса с шестернями внешнего зацепления

При вращении шестерен в направлении, указанном стрелками (рис. 4), жидкость, заключенная во впадинах зубьев, переносится из полости всасывания в полость нагнетания (отмечена штриховкой), которая образована корпусом насоса и зубьями a1, b1 > b2, a2. Зубья a1 и a2 при вращении шестерен вытесняют большой объем жидкости, чем тот, который может поместиться в пространстве, освобождаемом зубьями b1 и b2, находящимися в зацеплении. Разность объемов жидкости, находящейся под давлением p2, вытесняется в нагнетательную линию насоса.

Шестеренный насос в разобранном состоянии представлен на рис. 5. Шестеренный насос состоит из корпуса (статора) 8, выполненного из алюминиевого сплава, внутри которого установлены подшипниковый блок 2 с ведущей 1 и ведомой 3 шестернями и уплотняющий блок 5, представляющий собой другую половину подшипника. Для радиального уплотнения шестерен в центральной части уплотняющего блока имеются две сегментные поверхности, охватывающие с установленным зазором зубья шестерен. Для торцевого уплотнения шестерен служат две поджимные пластины 7, устанавливаемые в специальные пазы уплотняющего блока с обеих сторон шестерен. В поджимных пластинах и в левой части уплотняющего блока есть фигурные углубления под резиновые прокладки 6. Давлением жидкости из полости нагнетания пластины 7 прижимаются к торцам шестерен, благодаря чему автоматически компенсируется зазор, а утечки остаются практически одинаковыми при любом рабочем давлении насоса. Ведущая и ведомая шестерни выполнены заодно с цапфами, опирающимися на подшипники скольжения подшипникового и уплотняющего блоков. Одна из цапф ведущей шестерни имеет шлицы для соединения с валом приводящего двигателя. Насос закрывается крышкой 4 с уплотнительным резиновым кольцом 9. Приводной вал насоса уплотнен резиновой манжетой, закрепленной специальными кольцами в корпусе насоса.

Рис. 5. Шестеренный насос НШ-К и его составные элементы

Шестеренные насосы с шестернями внешнего зацепления просты по конструкции и надежны, имеют малые габариты и массу. Чаще всего применяются насосы, состоящие из пары прямозубых шестерен с одинаковым числом зубьев эвольвентного профиля. Для увеличения подачи иногда употребляются насосы с тремя и более шестернями, размещенными вокруг центральной ведущей шестерни. Для повышения давления жидкости применяют многоступенчатые шестеренные насосы. Подача каждой последующей ступени этих насосов меньше подачи предыдущей. Для отвода излишка жидкости каждая ступень имеет перепускной клапан, отрегулированный на соответствующее максимально допустимое давление. Максимальное давление, развиваемое этими насосами, обычно 10 МПа и реже 20 МПа. Для приближенного расчета минутной подачи насосов с двумя одинаковыми шестернями можно пользоваться формулой:

Q = з0рA(Dг- A)bn,

где з0 - объемный КПД насоса, зависящий от конструкции, технологии изготовления и давления насоса и принимаемый равным 0,7-0,95; А - расстояние между центрами шестерен, равное диаметру начальной окружности D; Dг - диаметр окружности головок зубьев; b - ширина шестерен; n - частота вращения ротора, об/мин.

На рисунке 6 в качестве примера приведена характеристика шестеренного насоса марки ШГ 8-25А при n=1430 об/мин.

Рис. 6. Характеристика шестеренного насоса ШГ 5-25А

при n = 1430 об/мин.

Преимущества шестеренного насоса

способность создавать большое давление

способность перекачивать вязкие и высокотемпературные жидкости

неприхотливость в эксплуатации

невысокая стоимость

возможность изменить направление перекачки

Недостатки шестеренного насоса

отсутствует самовсасывание

работа на сухую губительна

нарушает структуру перекачиваемой жидкости и разрушает суспензии

3. Шестеренный насос с шестернями внутреннего зацепления

Шестеренные насосы с шестернями внутреннего зацепления применяют при небольших давлениях (до 7 МПа).

Рис. 7. Шестеренный насос с шестернями внутреннего зацепления

Они отличаются компактностью и малыми габаритами по сравнению с насосами внешнего зацепления. При той же подаче жидкость, заполняющая межзубовые впадины шестерен, переносится в полость нагнетания, где выдавливается через радиальные сверления в донышках впадин внешней (кольцевой) шестерни. Ведущей шестерней является шестерня с внутренними зубьями, связанная с приводным валом. Эта шестерня посажена на своей внешней поверхности в подшипник скольжения. Для отделения полостей всасывания и нагнетания в насосах, представленных на рисунках, применен серпообразный разделительный элемент. При развороте этого элемента на 180° (рис. 7,б) происходит реверсирование подачи (на рисунке направление движения жидкости указано стрелками).

Преимущества шестеренчатого насоса

способность создавать большое давление

способность перекачивать вязкие и высокотемпературные жидкости

неприхотливость в эксплуатации

невысокая стоимость

может всасывать жидкость при заполненной камере

можно изменить направление перекачки

Недостатки шестеренчатого насоса

работа на сухую губительна

нарушает структуру перекачиваемой жидкости и разрушает суспензии

4. Условные обозначения и маркировка

Например: НМШФ 0,6-25-0,25/25Ю-3 ОМ2 ТУ26-06-1558-89

Ш - шестеренный насос

НМШ - насос масляный шестеренный на лапах

НМШФ - насос масляный шестеренный фланцевый

НМШГ - насос масляный шестеренный с обогревом (охлаждением) корпуса

0,6 - подача насоса в литрах на 100 оборотов

25 - наибольшее давление насоса, кгс/см2

0,25 - подача насоса в агрегате, м3/ч

25 - давление на выходе из насоса в агрегате, кгс/см2

Ю - условное обозначение материала проточной части насоса

без обозначения - чугун

Б - бронза

Ю - алюминий и его сплавы

К - нержавеющая сталь

ТУ 26-06-1558-89 - обозначение технических условий

Условные обозначения, принятые на графических характеристиках масляного насоса:

Q - подача, м3/час;

Р - давление насоса в агрегате, кгс/см2;

N - мощность насоса, кВт;

n - частота вращения, об/мин;

з - КПД, %;

HВ - вакуумметрическая высота всасывания, м.

5. Основные характеристики насосов

Список используемой литературы

1. Шлипченко З. С. - Насосы, компрессоры и вентиляторы, "Техника", 1976.

2.Семидуберский М. С. - Насосы, компрессоры, вентиляторы, "Высшая школа", 1974

3.Андреев А.Ф., Барташевич Л.В., Боглан Н.В. и др. Гидро-пневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Объемные гидро и пневмомашины и передачи. - Минск: Высшая школа, 1987.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х Т. - 5-е изд., перераб. и доп. Том 3 - М.: Машиностроение, 1980 г.

5. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник. 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982.

6.Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983.

Размещено на Allbest.ru