Белорусский национальный технический университет
Автотракторный факультет
Кафедра “Гидропневмоавтоматика и гидропневмопривод”
Реферат
по дисциплине “Введение в специальность”
тема: Шестеренные и винтовые гидромашины
Выполнил Зуй Виталий Владимирович
Студент группы 101722
Принял Филипова Людмила Геннадиевна
Преподаватель кафедры Гпа и гпп
Минск-2012
Содержание
Введение
1.Винтовые гидромашины
2.Шестеренные гидромашины
3.Заключение
4. список используемой литературы
Введение
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, поэтомумеханический КПД не превышает 0,6—0,7.Известно одно-, двух-, трёх- и пяти-винтовые насосы. Из них на судах распространены трёх-винтовые. Винтовые насосы имеют практически равномерную подачу, высокий к.п.д. (0.80-0.85), обладают свойством самовсасывания, не вызывают большого шума. Их выпускают на давление 1,0—2,5 МПа. Такое высокое давление для насосов судовых систем требуется только при перекачивании нефтепродуктов, перевозимых в нефтеналивных баржах или танкерах. Имеющийся опыт использования трех-винтовых насосов на плавучих нефтеперекачивающих станциях позволяет считать их весьма перспективными .Винтовые насосы так же используются как пищевые насосы и предназначены для перекачивания продуктов различной вязкости и химической активности с температурой не выше 90°С Может быть Предназначен для перекачивания жидкостей различной степени вязкости, газа или пара, в том числе и их смесей.Эти насосы могут работать при давлениях до 30 МПа.Впервые введенные в практику в 1936 году, винтовые насосы имеют простую конструкцию, могут работать в присутствии механических примесей и с вязкими флюидами, что бывает необходимо при решении различных практических задач. Большое число установок винтовых насосов (УВН) используется для удаления воды из скважин, добывающих метан из угольных пластов, прежде всего, благодаря их способности перекачивать жидкости с механическими примесями. Однако винтовые насосы пригодны и для других газовых скважин, а также для добычи воды и нефти. Двухвинтовыми насосами перекачивают нефтепродукты, щелочи, кислоты, воду, различные эмульсии, смолы, загрязненные жидкости .
Винтовые гидромашины
Винтовую гидромашину можно рассматривать как шестеренную с косозубыми шестернями, число зубьев которых уменьшено до числа заходов винтовой нарезки.
Такие гидромашины компактны, имеют высокий КПД, высокооборотны, обратимы (насос-гидромотор). Как насосы они отличаются равномерной подачей, бесшумностью в работе, могут развивать высокий напор. Перекачивание жидкости происходит за счёт перемещения её вдоль оси винта в камере, образованной винтовыми канавками и поверхностью корпуса. Винты, входя винтовыми выступами в канавки смежного винта, создают замкнутое пространство, не позволяя жидкости перемещаться назад. Гидромоторы имеют равномерный крутящий момент. В зависимости от числа винтов насосы бывают одно-, двух-, трех-и многовинтовыми.На рис. 1 изображена винтовая машина с тремя винтами: один (средний) является ведущим, два боковых - ведомыми. В не заштрихованной области между двумя соседними витками находится жидкость. Она перемещается вдоль оси винта, как двигалась бы вдоль этого винта гайка, лишенная возможности поворачиваться вместе с винтом. Ведомые винты предотвращают возможность перетекания жидкости по винтовой впадине вокруг винта. Выступы ведущего винта играют роль поршней, проталкивающих жидкость вдоль оси винта. Нарезка ведущего и ведомых винтов в таких насосах, способных развивать высокие давления, противоположна по направлению.
Рисунок 1 Схема работы винтового насоса
Силовое взаимодействие между ведущим и ведомыми винтами осуществляется не за счет непосредственного касания поверхностей винтов, а через замкнутую в их впадинах жидкость. Диапазон рабочих параметров винтовых насосах находится в следующих пределах: подача - (3¸12000) литров в минуту; давление - до 2×107 Па; частота вращения - (1500¸20000) оборотов в минуту. Всасывающий и нагнетательный патрубки обычно располагают сверху, что обеспечивает наличие жидкости в насосе при его остановке. Для разгрузки упорных подшипников от осевых сил, действующих на винты, под их упорные поверхности подводят жидкость из полости нагнетания. При подаче рабочей жидкости, находящейся под давлением, в камеру всасывания винтовая гидромашина работает как винтовой гидродвигатель. Удельная подача винтового насоса за один оборот ведущего винта равна объему впадин на длине одного шага. Несколько шагов нарезки применяется для увеличения объемного КПД, поскольку при этом обеспечивается более надежное отделение полости всасывания от полости нагнетания. Если обозначить площадь расточки корпуса Sк, а суммарную площадь сечения всех винтов Sв, то площадь поперечного сечения впадин S равна их разности , т.е.
,
а удельная теоретическая подача винтового насоса за один оборот винтов qт составит
,
где t - шаг винтовой нарезки. Винтовой насос является объемным насосом, состоящим из двух компонентов ротора и стартора.Ротор имеет форму наружной спирали с числом заходов "n" и обычно изготавливается из высокопрочной стали. Ротор является единственной движущейся деталью насоса. Статор представляет собой внутреннюю спиральс числом заходов "n+1" и состоит из стального кожуха-трубы с неразъёмно соединеннымсо стенкамитрубы эластомернымэлементом. Ротор имеет на один заход меньше чем статор.
Когда они собраны вместе, группа двояковыпуклых полостей, спирально огибающая ротор снаружи, тянется вдоль винтовой линии насоса (Рис. 4). Каждая полость герметично отделена от расположенных рядом полостей с помощью уплотнительных линий. Уплотнительные линии образуются вдоль линии контакта между ротором и статором и являются важным моментом для эффективной работы насоса.
Рисунок 2 Винтовой насос
1 — ведущий винт; 2 — ведомый винт; 3 — корпус.
При необходимости получения больших подач, т.е. при больших расходах жидкости, целесообразно применять пластинчатые насосы, которые делятся на одинарные и сдвоенные.
Сдвоенный насос имеет две секции, работающие независимо одна от другой как два самостоятельных насоса.
Принцип действия винтового насоса
При вращении ротора происходит постоянное открытие и закрытие полостей и их перемещение от приема к подаче насоса. Площадь полости между ротором и статором остается постоянной на любом сечении по всей длине насоса, что обеспечивает непульсирующий поток. Объем полости определяется как площадь закачки (площадь поперечного сечения полости) умноженная на шаг статора. Осевая линия ротора смещена от оси статора на постоянную величину, называемую "эксцентриситет". Для насоса с однозаходной геометрией эксцентриситет равен разнице между большим и малым диаметрами ротора деленной на два. Площадь полости насоса с однозаходной геометрией равна малому диаметру ротора умноженному на 4 и умноженному на эксцентриситет. Объем полости определяется как функция площади полости умноженная на шаг статора.
Шестеренные гидромашины
Изобретение относится к области гидравлических машин. Шестеренная гидромашина содержит шестерни, установленные в цилиндрических расточках корпуса и, по меньшей мере, пару компенсаторов торцовых зазоров примыкающих к торцам шестерен, сопряженных между собой дугообразной выемкой, а также уплотнение с тыльной стороны компенсаторов. Дугообразная выемка выполнена по всей высоте одного из компенсаторов, а сопряженный с ним другой компенсатор примыкает к торцу шестерни, выступающему над торцем другой шестерни. Компенсаторы, смещаясь в аксиальном направлении одна относительно другой, своими торцами плотно прилегают к торцам шестерен даже тогда, когда венцы шестерен имеют разную ширину и когда торец одной шестерни выступает над торцем другой шестерни. При этом втулка без дугообразной выемки примыкает к торцу шестерни, выступающему над торцем другой шестерни, изначально сопрягаясь без зазоров с другой втулкой и с шестернями, увеличивая в работе коэффициент подачи гидромашины.
Изобретение относится к области гидравлических машин, в частности к гидравлическим машинам, которые могут быть использованы в гидравлических системах тракторов как общего, так и промышленного назначения, экскаваторов, сельскохозяйственных, дорожно-строительных и других машинах.
| Шестеренный насос состоит из двух шестерен, расположенных в корпусе. Одна из шестерен приводится в движение расположенным на одной оси электродвигателем, а вторая получает вращение от первой благодаря плотному зацеплению зубьев. При работе жидкость захватывается зубьями колес, отжимается к стенкам корпуса и перемещается со стороны всасывания на сторону нагнетания. Переток жидкости в обратном направлении практически отсутствует из-за плотного сцепления зубьев. |
|
|
| Рисунок 3 Схема шестеренного насоса |
| Число зубьев в пределе может быть уменьшено до двух, при этом вращающиеся элементы будут иметь очертания, напоминающие восьмерку. |
|
|
| Рисунок 4 Схема нагнетателя восьмерочного типа |
| В таком нагнетателе необходимо обеспечить привод от двигателя обеих "восьмерок", так как в отличие от зубчатых насосов они не имеют зацепления. |
|
|
| Рисунок 4 Схема шестеренного насоса с шестернями внешнего зацепления |
| По характеру процесса вытеснения эти насосы относятся к классу роторно-вращательных машин, где вытесняемая жидкость, двигаясь в плоскости, перпендикулярной оси вращения, переносится из всасывающей полости в нагнетательную полость насоса. Вытеснители при этом совершают лишь вращательное движение. Q = η0πA(Dг- A)bn, |
| где η0 - 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. |
| Шестеренные насосы с шестернями внутреннего зацепления применяют при небольших давлениях (до 7 МПа). |
|
|
| Рисунок 5 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 с. При развороте этого элемента на 180° (рисунок б ) происходит реверсирование подачи (на рисунке направление движения жидкости указано стрелками). Одной из технических проблем в шестерённых гидромашинах является проблема запертых объёмов, которые являются нежелательным явлением. Вследствие малой сжимаемости жидкости, возникновение запертых объёмов в процессе работы гидромашины, если не предусмотреть меры борьбы с ними, может привести к возникновению большого момента сопротивления. Для борьбы с ними выполняют специальные канавки, по которым жидкость из запертых объёмов уходит либо в полость высокого давления, либо в полость низкого давления. |
Заключение
Шестеренная гидромашина, содержащая шестерни внешнего зацепления, установленные в цилиндрических расточках корпуса, по меньшей мере, пару компенсаторов торцовых зазоров, сопряженных между собой дугообразной выемкой, примыкающих к торцам шестерен и уплотнение с тыльной стороны компенсаторов, отличающаяся тем, что дугообразная выемка выполнена по всей высоте одного из компенсаторов, а сопряженный с ним другой компенсатор примыкает к торцу шестерни, выступающему над торцем другой шестерни.
Конструктивные особенности:
Для улучшения качества уплотнений и снижения утечек иногда применяется цилиндрический или конический эластичный корпус. В последнем случае конический винт прижимается пружиной, а иногда ещё и давлением перекачиваемой жидкости. Однако насосы с эластичным корпусом способны выдерживать меньшие давления, чем насосы с металлическим корпусом. В насосах с коническими винтами можно обойтись жёстким корпусом.
Наиболее распространёнными являются трёх винтовые насосы.
Преимущества:
1)равномерная подача жидкости, в отличие от насосов поршневых и плунжерных;
2)способность перекачивать смеси из жидкой и твёрдой фаз без повреждения твёрдых включений в жидкости;
3)как и другие объёмные насосы, винтовые обладают способностью к самовсасыванию жидкости;
4)возможность получить высокое давление на выходе без множества каскадов нагнетания;
5)хорошая сбалансированность механизма и, как следствие, - низкий уровень шума при работе.
Недостатки:
1)ложность и высокая стоимость изготовления насоса;
2)нерегулируемость рабочего объёма
3)так же, как и другие виды объёмных насосов, винтовые нельзя пускать вхолостую без перекачиваемой жидкости, так как в этом случае повышается коэффициент трения деталей насоса, и ухудшаются условия охлаждения
”в результате насос может перегреться и выйти из строя”.
Список используемых источников
1. Никитин О.Ф., Холин К.М. Объёмные гидравлические и пневматические приводы. М., "Машиностроение", 1981, 269 с.
2. wikipedia.org/wiki/Шестерённая_гидромашина
3. http://zhelezdor.ru/gidravlika/vintovye-gidromashiny/
4. http://www.agrovodcom.ru/info_vint_nasos.php
5. http://allpumps.ru/catalog/maamar_06.htm
(zip - application/zip)
Статистика файлового архива
