Файл: Петрина, Н. П. Объемные гидромашины (насосы и двигатели).pdf

ния 3. В последней при вступлении в зацепление зубьев шестерен происходит нагнетание жидкости вследствие того, что тело зуба одной шестерни заходит во впадину другой. Следовательно, в процессе нагнетания впадину можно рассмат­

ривать как своеобразный цилиндр поршневого насоса, в который заходит поршень-зуб шестерни, вытесняя при этом жидкость.

Таким образом, шестеренный насос относится к насосам объемного типа, как и все уже рассмотренные поршневые насосы;, поэтому ряд свойств шестеренных насосов аналогичен свойствам поршневых насосов, следствием чего является по­ добие эксплуатационных характеристик. Прежде всего это ка­ сается равномерности подачи. При вступлении зуба во впадину вытесняемый объем жидкости меняется во времени при постоян­ ной угловой скорости подобно тому, как это наблюдается в цилиндре поршневого насоса. Чтобы устранить неравномерность подачи, применяют шестерни косозубые или шевронного типа при подаче более 10 т/ч , а иногда и меньшей, когда тре­ буется увеличить прочность зубьев или уменьшить уровень шума.

Кроме рассмотренной конструктивной схемы существуют и другие схемы шестеренных насосов. Например, если справа от ведущей шестерни 4 поместить такую же шестерню, как расположенная слева ведомая I , то получим трехшестеренный насос (рис. 3 . 4 ) , если же несколько насосов поместить на

одном валу и последовательно перепускать через них жидкость,

Из теории зубчатых зацеплений известно, что сопряжения зубьев можно достичь при многих профилях. В шестеренных

обладает рядом преимуществ перед другими, а именно: он нечувствителен к изменению расстояния между центрами шесте­ рен, что весьма важно при износе опор валов, а также изго-

141

тавливается обкаткой, что удешевляет изготовление зубчатых колес.

Корригирование уменьшает: удельное скольжение, длину линии зацепления, давление в запертом объеме впадины и число зубьев. При этом увеличивается подача и объемный к. п. д.

Простота устройства шестеренных насосов и связанная с ней долговечность и надежность действия, а также возмож­ ность уменьшения их весов и размеров путем увеличения числа оборотов - все это объясняет их широкое применение в преде­

В области этих параметров шестеренные насосы имеют достаточ­ но высокий к. п. д. при удовлетворении других требований. При напоре более 400 м вод. ст., создаваемом одноступенча­ тым насосом, может заметно ухудшаться объемный к. п. д.

и увеличиваться давление на подшипниках, что препятствует широкому распространению этих насосов в области больших напоров. Однако при соблюдении высокой точности изготов­ ления шестерен и корпуса насоса, с целью обеспечения мини­ мальных протечек через зазоры и гидравлической разгрузке шестерен,можно получить насосы с давлением нагнетания до 200 кге/см2" и удовлетворительным к. п. д.

§ 3 . 2 . Запирание (компрессия) жидкости во впадинах между зубьями шестерен

Из теории зубчатых зацеплений и опыта эксплуатации зубчатых (шестеренных) передач и насосов известно, что коэффициент перекрытия & для прямозубых шестерен не должен быть меньше 1 , 0 8 - 1 , 1 0 , чаще всего & > 1 , 3 . Несоблю­ дение этого требования нарушает плавность зацепления, уве­ личивает износ зубьев и т. д. Поэтому прямозубые шестерен­ ные насосы строятся с коэффициентом перекрытия больше еди142

ницы, что вызывает запирание (защемление) некоторого объема жидкости, находящегося во впадине. Для рассмотрения сущности этого явления и сопровождающих его процессов обратимся к рис. 3 . 5 , где в зависимости от положения шесте­ рен изображено последовательное расположение зубьев I и 2,

Рис. 3 . 5 . Запирание жидкости между зубьями

впадина между которыми запирается зубом 3, если зубьям во

ду зубьями 1-3. При дальнейшем вращении шестерен (рис.3.5,б) впадина замыкается зубом 3 ведущей шестерни по линии каса­ ния зубьев 2-3, что показано точкой Е . Таким образом, во впадине оказывается запертым некоторый объем жидкости, этот объем принято называть вредным . В процессе дальнейшего вращения шестерен запертый объем будет уменьшаться и до­ стигнет своего минимума, когда ось зуба 3 ведущей шестерни

совпадет с межосевой линией, что изображено на рис.3.5,в. В том случае, если между нерабочими профилями зуба нет зазора, уменьшение запертого объема приведет к увеличению давления (компрессии) и температуры жидкости.

Вследствие компрессии из впадины жидкость будет выдав­ ливаться вдоль зубьев в зазоры между торцами шестерен и крышками насоса. Одновременно с этими явлениями шестерни продолжают свое вращение, в связи с чем объем запертой впадины (рис. 3.5,в) теперь уже начнет увеличиваться, а дав-

143

ление в запертой жидкости - уменьшаться, причем величина его может стать равной упругости паров жидкости при данной ее температуре, т-. е. во впадине создастся вакуум и начнет­ ся так называемая декомпрессия жидкости. При этом из жид­ кости, находящейся в запертом объеме впадины, будет выде­ ляться ранее растворенный воздух и пары самой жидкости.

Эта паровоздушная смесь при выходе из зацепления зубьев 1-3 поступит во всасывающую полость насоса и будет пре­ пятствовать полному ее заполнению перекачиваемой жидкостью.

Таким образом, во всасывающей полости будет происходить перемешивание жидкости с парс—воздушной смесью, которая за­ тем перенесется в нагнетательную полость, что в конце концов приведет к уменьшению весовой подачи насоса. Это явление при перекачивании масла обнаруживается в виде обра­ зования эмульсии - механической смеси масла с мелкими пу­ зырьками паро-воздушной смесиРассмотренное явление запи­ рания жидкости отрицательно сказывается на работе насоса, потому что оно вызывает:

-увеличение давления на подшипники и односторонний их износ;

-чрезмерное увеличение давления на зубья, что может

-уменьшение к. п. д. насоса из-за эмульсирования жидкости и увеличения механического трения в опорах и зуб­ чатом зацеплении;

-ухудшение всасывающей способности насоса вслед­ ствие выделения из жидкости воздуха и газов при образовании вакуума в запертом объеме впадины.

Все эти нежелательные явления были обнаружены только

вначале текущего столетия. В первых примышленных образцах шестеренных насосов последствия явления запирания весьма часто проявлялись в поломках насосов, в низкой их экономич­ ности и т. п. По мере изучения процессов, происходящих при 144