Лекция 9 ВИНТОВЫЕ ГИДРОМАШИНЫ 1 Трехвинтовой насос

Лекция 9 ВИНТОВЫЕ ГИДРОМАШИНЫ 1

Трехвинтовой насос Основы конструкции и принцип действия трехвинтового насоса Ведущий 1 и два ведомых 4 винты вращаются, как в подшипнике, в обойме 3 (рис. 9. 1). Сечением каждого винта плоскостью, нормальной к его оси, является двузубой шестерней. Если обеспечить этой шестерне винтовое движение (вращательное движение с перемещением с постоянным шагом h вдоль оси винта), она вычертит поверхность винта, причем боковая поверхность витков будет образована циклоидами, а периферийная – цилиндром. 2

б) а) Рис. 9. 1. Трехвинтовой насос в) 3

Вращательное движение ведущему винту 1 передается от приводного двигателя насоса, а ведомые винты 4 вращаются за счет действия гидростатических сил давления жидкости на их витки. Механического силового соединения (например, шестерной передачи) между винтами насоса не применяется. Надежное вращение ведомых винтов 4 обеспечивается подбором соответствующего значения угла подъема винтовой линии, при котором радиальные составляющие сил давления жидкости на витках обеспечат преодоление сил трения винтов в обойме 3 и в опорном узле. 4

Подача и основные конструктивные соотношения трехвинтового насоса Рабочий объем трехвинтового насоса Средняя идеальная подача трехвинтового насоса 5

Размеры профилей винтов определяют исходя из следующих соотношениях 6

Используют формулы: - площадь поперечного сечения рабочей камеры - рабочий объем насоса - средняя идеальная подача 7

Внешний диаметр нарезки ведомых винтов Длина винта насоса: - с одноместным перекрытием - для многоступенчатых машин 8

Двухвинтовой насос Рабочие камеры в двухвинтовом насосе образуются витками ведущего 1 и ведомого 4 винтов, которые находятся в зацеплении, и неподвижной обоймой 5 (рис. 9. 2, а, б). Рабочая жидкость подводится к насосу через всасывающий патрубок 2, а отводится – через нагнетательный 7. Компенсация осевых составляющих сил от взаимодействия винтов обеспечивается гидростатической разгрузкой, для чего через осевые сверления 3 и 6 рабочая жидкость подводится под соответствующие торцы винтов. Передача вращательного движения от ведущего винта 1 к ведомому 4 обеспечивается через шестеренную пару, которая размещается обычно в общем корпусе насоса (на рис. 9. 2, а не показано). 9

а) б) Рис. 9. 2. Конструктивные и расчетные схемы двухвинтовых насосов 10

в) 11

Средняя идеальная подача двухвинтового насоса Площадь сечения канавки винта 12

Тогда Угол пересечения нарезок винтов 13

Одновинтовой насос Любое поперечное сечение винтового ротора (рис. 9. 3, а), перпендикулярное оси вращения, является кругом диаметром d. Центры O 1 этих кругов лежат на винтовой линии, ось O которой одновременно является осью винта. Расстояние от центра O 1 поперечного кругового сечения винта к оси O винта называется эксцентриситетом e, а расстояние между двумя соседними впадинами (или выступлениями) ротора - шагом t винта. Винт, как правило, выполняется полым и имеет торцевую резьбу для присоединения к карданному валу. 14

Рис. 9. 3, а. Винтовой ротор одновинтового насоса 15

Обойма насоса (рис. 9. 3, б) имеет двухзаходную винтовую поверхность с шагом tоб, в два раза большим шага винта tоб = 2 t. Профиль нормального сечения обоймы образован двумя полукругами радиусами R, равными радиусу r = d/2 кругового сечения винта, и касательными к ним прямолинейными участками длиной 4 e. Поперечные сечения обоймы в любом месте одинаковые, но винтообразно с шагом нарезки tоб повернуты один относительно другого вокруг оси O 2. Через каждых полшага tоб/2 нарезки сечения обоймы занимают одинаковые положения. Из конструктивных соображений обойма выполняется короче винта. 16

Рис. 9. 3, б. Обойма одновинтового насоса 17

Рис. 9. 4. Кинематическая схема движения винтового ротора в пазу обоймы 18

Рис. 9. 5. Схемы последовательных положений сечения винтового ротора в обойме за один оборот вала насоса 19

20

а) б) Рис. 9. 6. Сечение винтового ротора (а) и обоймы (б) одновинтового насоса 21

Одновинтовой насос состоит из карданного вала 1, рабочего узла 2, опорной части 3, упругой муфты 4 и электродвигателя 5 (рис. 9. 7). В рабочий узел насоса входят обойма, винтовой ротор и всасывающий корпус. Карданный вал (рис. 9. 8) служит для передачи рабочему винту крутящего момента от приводного вала и состоит из двух цилиндровых стержней 1 с шаровыми головками на концах, соединенными между собой резьбовой муфтой 2. Для уменьшения длины насоса карданный вал проходит сквозь отверстие в винтовом роторе. Шаровые головки стержней 1 карданного вала расположены в ведущей 4 и ведомой 3 муфтах. Ведомая муфта 3 закреплена на рабочем винте, а ведущая 4 - на приводном валу. В муфтах 3 и 4 есть два продольных паза, а в каждой шаровой головке стержней 1 - два углубления в виде полусферы. В углублениях расположены стальные шарики 5, что входят в пазы муфт 3 и 4. Таким образом, шарики 5 соединяют муфты 3 и 4 с шаровыми головками стержней 1 карданного вала и передают крутящий момент, не препятствуя проворачиванию шарнирного соединения вокруг оси. 22

Рис. 9. 7. Конструктивная схема одновинтового насоса Рис. 9. 8. Карданный вал с шаровыми шарнирами 23

Рабочий объем одновинтового насоса 24

Средняя идеальная подача одновинтового насоса 25