47 Кавитация , кавитационный запас, формула руднева

Кавитацией называется явление вскипания жидкости при понижении давления до давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости при рабочей температуре в насосе.Вскипание жидкости приводит к образованию так называемых каверн, заполненных паром этой жидкости. Каверны увлекаются потоком в область повышенного давления, где пар мгновенно конденсируется, и каверны захлопываются.

Явление кавитации приводит к следующим особенностям при работе насоса:1. При развитой кавитации возрастают гидравлические потери, что приводит к падению подачи, напора, мощности и к.п.д. насоса;2. Возрастает резкий шум и создается повышенная вибрация;3. Происходит кавитационный износ поверхности проточной части насоса.

Износ внутренних поверхностей насоса вызывается механическим воздействием жидкости на них, когда происходит захлопывание каверн. При попадании каверны в область повышенного давления, давление жидкости вокруг нее возрастает, а давление пара внутри каверны в процессе его конденсации остается постоянным. Поэтому жидкость ускоренно движется к центру каверны при ее захлопывании и создается местное мгновенное повышение давления (гидравлический удар). Особенность его воздействия состоит в том, что частота ударов очень высока. При этом возникают усталостные явления в металле. Разрушение поверхностей происходит в виде их выкрашивания, и они вместо гладких становятся “губчатыми”.

Для исключения явления кавитации необходимо чтобы в любой точке проточной части насоса абсолютное давление было выше давления насыщенного пара перекачиваемой жидкости, т.е. (12.1)

Для определения допустимой высоты всасывания С.С. Руднев предложил использовать понятие допустимого кавитационного запаса. Чем меньше величина Δh, тем больше вероятность возникновения кавитации. Кавитационный запас, при котором происходит кавитация называется критическим. Для нахождения критического кавитационного запаса проводятся испытания насоса, по данным которых строится кавитационная характеристика (рис.12.1). Она представляет собой зависимость напора H, мощность N и подачи Q от кавитационного запаса Δh при постоянной частоте вращения рабочего колеса (n = const).

48 Шерстяные насосы

Одним из наиболее распространенных видов роторных насосов являются шестеренные насосы, которые применяются в различных гидроприводах, для перекачивания вязких жидкостей (нефти, нефтепродуктов и др.), а также в системах смазки механизмов и машин. Они отличаются небольшими габаритами, простотой изготовления, надежностью в работе и сравнительно высоким к.п.д. Данные насосы, вследствие малого момента инерции шестерен могут работать при частоте вращения приводного вала в пределах до 610³  10⁴ мин^-1.

Ш естеренные насосы делятся на насосы с внешним и внутренним зацеплением. Наиболее распространены насосы с внешним зацеплением шестерен вследствие простоты изготовления. Насосы с внутренним зацеплением шестерен более компактны и используются в установках с ограниченным объемом. Насос состоит из двух одинаковых цилиндрических шестерен – ведущей 2 и ведомой 3, которые находятся в зацеплении и установлены в корпусе 1 с небольшими зазорами.

Принцип действия шестеренного насоса с внешним зацеплением состоит в следующем. Ведущая шестерня 2 приводится во вращение от приводного вала, на котором она жестко закреплена с помощью шпонки. При этом получает вращение в противоположном направлении ведомая шестерня 3, находящаяся с ней в зацеплении. Когда зубья выходят из зацепления в пространстве между ними создается разрежение и в него всасывается перекачиваемая жидкость. Следовательно, полость В (рис. 14.1), в которой зубья выходят из зацепления, является полостью всасывания. Жидкость, которая попадает в пространство во впадине между зубьями, отсекается от остальной жидкости при касании вершины зуба внутренней поверхности корпуса 1 и затем в результате вращения шестерен переносится в полость нагнетания Н (рис. 14.1). В полости нагнетания зубья шестерен 2 и 3 входят в зацепление, выталкивая жидкость из пространства между ними, и создают тем самым необходимый напор.

Шестерни 2 и 3, вследствие разности давления в полостях нагнетания и всасывания, подвержены воздействию радиальных сил, которые могут привести к их заклиниванию. Для уравновешивания данных сил иногда в корпусе 1 шестеренных насосов выполняются разгрузочные каналы 4 (рис. 14.1). Каналы 4 выполняются таким образом, что, когда отсеченный объем жидкости перемещается в положение, диаметрально противоположное нагнетательной полости Н, то незначительная часть жидкости перетекает из данной полости в полость отсеченного объема, создавая там такое же давление. В свою очередь, когда отсеченный объем жидкости переместится в положение, диаметрально противоположное полости всасывания В (рис.14.1), то такая же порция жидкости перетекает в эту полость, уравнивая тем самым в них давление.

Современные шестеренные насосы могут развивать давление до 1020 МПа. При этом подача их не регулируется и достигает 2430 м³/ч.

Рабочим объемом шестеренного насоса V₀ является объем пространства, предназначенный для заполнения перекачиваемой жидкостью, которая переносится из полости всасывания В (рис. 14.1) в полость нагнетания Н за один оборот приводного вала. Рабочий объем зависит от конструкции и принципа действия насоса.