Условия бескавитационной работы насоса

Кавитация в шестерённых насосах начинается, как и в любых других насосах, в месте с наименьшим давлением жидкости. Она связана с вскипанием жидкости и проявляется аналогично выше изложенному для центробежных насосов. В полном соответствии с уже рассмотренными подходами к описанию этого явления можно выделить две группы факторов, определяющих возможность проявления кавитации.

Первая группа факторов связывается с параметрами установки насоса на объекте эксплуатации и зависит от высоты всасывания, давления над уровнем жидкости, сопротивлением приёмного трубопровода и параметрами жидкости, в частности, давлением парциальных паров жидкости в зависимости от её температуры.

Вторая группа факторов определяется конструктивными параметрами насоса и режимом его работы. Она определяет ту величину кавитационного запаса энергии, который необходимо иметь, чтобы исключить вскипание в точке с минимальным давлением. Решение этой задачи в существующих методиках выполняют по-разному, но во всех случаях связывают величину этого запаса с центробежными силами, которые действуют на жидкость у корня зуба и определяют величину снижения давления в жидкости под действием этого фактора.

В принципе, определение параметров бескавитационной работы насоса может и должно выполняться по методике, мало отличающейся от рассмотренной для центробежных насосов. В то же время известные методики представляют данный вопрос хотя и в сходной, но в относительно менее чёткой и пригодной для использования интерпретации.

Отсюда в ряде методик условие бескавитационной работы насоса определяют через допустимую скорость на одном из диаметров шестерни, при которой давление на дне впадин будет выше давления парциальных паров перекачиваемой жидкости.

В соответствии с таким подходом рекомендуется определять допустимую скорость на окружности вершин зубьев:

, (11.1)

где р_е – давление во впадине на окружности выступов R_e, приблизительно можно принимать это давление равным давлению на всасывании насоса; р_{i min} минимально допустимое давление жидкости на дне впадины. Оно должно превышать давление парообразования (парциальное давление паров жидкости) примерно на 0,02…0,03 МПа.

В принципе, можно задавать р_е с учётом снижения давления на всасывании из-за высоты расположения насоса над уровнем в баке (высоты всасывания), и таким образом оценивать допустимую высоту всасывания. Следует также учитывать, что окружная скорость движения головок зубьев должна ограничиваться в зависимости от вязкости жидкости по условиям заполнения межзубных впадин. В первом приближении рекомендуемые скорости приведены в таблице 10.1.

Таблица 11.1. Рекомендуемые окружные скорости вершин зубьев

ν·10^6, м^2/с
ue, м/с						1,5

10.6. Общая схема определения основных размеров шестеренного насоса.

Шестеренные насосы ДВС обычно выполняют одноступенчатыми, однопоточными, с двумя прямозубыми, косозубыми или шевронными шестернями.

Расчетную подачу Q _p насоса находят по заданной подаче Q и объемному КПД.

.

Скорость и _е шестерни на окружности выступов выбирают в зависимости от вязкости и проверяют по (10.12) на условие бескавитационной работы. Число зубьев шестерен z = 8…14 (в отдельных случаях до 30). Ширина шестерни

,

где для коэффициента k_b в зависимости от перепада давлений Δ р рекомендуются следующие значения:

Δ р, МПа	До 1	До 4	Свыше 4
kb	До 13	7…9	До 6

Модуль шестерни определяют по расчетной подаче из уравнения

,

где

Модуль округляют до ближайшего стандартного значения, и находят по нему основные размеры шестерен. По уравнению для окружной скорости и_е = R_e ω определяют угловую скорость ω вращения шестерен и согласуют со скоростью вращения двигателя насоса. Окончательное значение ширины шестерни устанавливают из уравнения для подачи насоса.

11. Винтовые насосы

В разделе рассматриваются трёхвинтовые насосы с циклоидальным зацеплением.

Дата добавления: 2014-01-20