СтройМаш.Лабораторыне работы 5-6

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра технологии строительного производства

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ И СРЕДСТВА МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ

Методические указания к лабораторно-практическим работам 5 и 6

Нижний Новгород 2009

2

УДК 69.002.5

Строительные машины и средства малой механизации. Методические указания к лабораторно-практическим работам 5 и 6. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2009 – 20с.

Приведено назначение, конструкция, принцип работы и управления, условия безопасной эксплуатации насосов для транспортирования жидкостей и пневматических машин для выработки сжатого воздуха и приведения в действие инструментов.

Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения по направлению 270100 – «Строительство»

© Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, 2009г.

3

РАБОТА 5

НАСОСЫ

Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип работы и управления,

атакже условия безопасной эксплуатации следующих машин:

1.Центробежного насоса 2К-6.

2.Грунтового насоса (землесоса).

3.Диафрагменного насоса.

4.Установку насосов при открытом водоотливе.

Насос – машина, предназначенная для перемещения под давлением по трубопроводам различных жидкостей и жидких текучих сред: воды, масел, пульпы, бетонных и растворных смесей, разогретых битумов и мастик на их основе и т.д.

Насосная установка представляет собой насосный агрегат с комплектующим оборудованием, обеспечивающим его работу.

По принципу действия насосы делятся на две группы: динамическую и объемную.

Динамическая группа насосов характеризуется непрерывным потоком перемещаемой жидкой среды, обеспечивающим непрерывно вращающимся рабочим органом. К ней относятся центробежные, осевые, вихревые и другие насосы.

У насосов объемной группы, называемых иначе насосами замещения, перемещаемая жидкая среда имеет прерывистый (цикличный) характер и переменную скорость. Это обуславливается периодическим наполнением и опорожнением рабочей полости насоса. К этой группе относятся диафрагменные, поршневые, шестеренные и другие насосы.

Наибольшее применение для подачи жидкостей получили насосы динамической группы с лопастным рабочим органом. Это связано с их высокими производительностью и КПД, компактностью, удобством агрегатирования с приводными двигателями.

Основными параметрами насосов являются подача и напор.

Подача (производительность) – количество жидкости, подаваемое насосом за единицу времени, чаще за час, в м3, литрах, кг. Она зависит от размеров насоса, скорости вращения (движения) рабочего органа, параметров нагнетательной магистрали.

Напор физически представляет собой высоту столба жидкости (в м), уравновешивающего развиваемое насосом давление за вычетом потерь во всасывающем и нагнетательном трубопроводах. Геометрически напор измеряется разностью (в м) уровней жидкости в заборном устройстве и в нагнетальном трубопроводе.

Важной характеристикой насосов является высота всасывания, определяющая их расположение по отношению к уровню перекачиваемой жидкости при открытом водоотливе.

Различают высоту всасывания вакуумметрическую и геометрическую. Вакуумметрическая высота всасывания определяется вакуумметром, устанавливаемым на входе в насос. Геометрическая высота всасывания – расстояние в метрах по вертикали от уровня жидкости в заборном устройстве до оси насоса или

4

оси всасывающего патрубка. Она зависит от атмосферного давления, плотности и температуры перекачиваемой жидкости, скорости движения рабочего органа насоса, длины, диаметра, линейных по длине и нелинейных местных сопротивлений всасывающей линии.

При нормальных атмосферных условиях (температура +20ºС, давление 0,1 МПа=760 мм рт. ст. = 10м водяного столба) геометрическая высота всасывания насосов при перекачивании воды составляет 5-7 м, а максимально возможная при идеальных условиях работы 10 м (отсутствие трения, 100% разрежение в корпусе).

Общим принципом действия всех насосов является создание разрежения внутри корпуса при движении рабочего органа. В результате появляющейся разности давлений (атмосферного и разрежения в корпусе) жидкость поступает по всасывающей магистрали в корпус насоса, а затем под воздействием рабочего органа направляется в транспортную нагнетательную систему.

5.1 Центробежный насос 2К-6

Центробежные консольные насосы типа «К» общего назначения предназначены для перекачивания воды и сходных с ней по физико-механическим свойствам жидкостей с температурой от 0 до 85ºС. Они используются в системах водоснабжения, канализации, отопления, для водоотлива из котлованов и траншей и понижения уровня грунтовых вод при производстве земляных работ в водонасыщенных грунтах и т.д.

Центробежный консольный, одноступенчатый насос 2К-6 (рисунок 5.1) имеет закрытое с односторонним осевым подводом воды рабочее колесо 2, расположенное в улиткообразном корпусе 1 и посаженное на горизонтальный вал 3. В месте прохода вала через корпус насоса установлен сальник 5 с мягкой набивкой и нажимной втулкой 12.

Корпус насоса представляет собой чугунную отливку с внутренней полостью в виде спирали (улитки) с каналом 4, переходящим в напорный патрубок 6.

Рабочее колесо состоит из двух фасонных дисков с восемью профилированными лопастями, образующими расширяющиеся к периферии колеса каналы.

К всасывающему патрубку 7 подсоединяется рукав или всасывающая труба 8 с обратным клапаном 9 и фильтром (сеткой) 10 при использовании насоса для водоотлива.

Перед пуском в работу всасывающую трубу и корпус насоса заполняют водой: вручную через воронку, вставляемую в отверстие, предварительно отвернув пробку 11, из напорного водопровода или из других источников воды. Обратный клапан 9 не дает заливаемой воде уходить в водоем. Заливка корпуса насоса и всасывающей линии водой вызывается необходимостью удаления из них воздуха. Это связано с тем, что энергии вращающегося рабочего колеса недостаточно для его полного вытеснения из-за низкой плотности. А отсюда и невозможность пуска насоса в работу без замены одной среды (воздуха) на другую (вода).

Привод насоса осуществляется чаще всего от электродвигателя через упругую муфту. После пуска двигателя в работу вал и укрепленное на нем рабочее колесо начинают вращаться против хода часовой стрелки, если смотреть со стороны привода.

5

Рисунок 5.1 – Схема центробежного насоса 2К-6: 2 – диаметр входного патрубка, уменьшенный в 25 раз, К – консольный, 6 – коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз.

При вращении рабочего колеса жидкость увлекается лопастями и под действием возникающей в ней центробежной силы отбрасывается от центра колеса к периферии в канал 4. В канале создается давление, под действием которого вода нагнетается в напорный патрубок и далее в магистральный трубопровод. В центре же рабочего колеса давление становится ниже атмосферного и вода начинает поступать из водоема по всасывающей трубе к центру рабочего колеса, обеспечивая непрерывную работу насоса (непрерывность потока воды).

Достоинствами центробежных насосов являются высокий КПД (до 0,85), компактность, простота конструкции и надежность в эксплуатации, возможность относительно просто регулировать подачу и напор. Основной недостаток их заключается в необходимости заполнять перед каждым пуском в работу всасывающую линию и корпус насоса водой. Этот недостаток устраняют установкой насоса «под залив», т.е. ниже уровня перекачиваемой жидкости, использованием обратных клапанов и емкостей-ловушек на всасывающей линии. При открытом водоотливе обратный клапан, забиваясь грунтом и строительным мусором, нередко не срабатывает. Поэтому его необходимо периодически очищать, а на конец всасывающей трубы устанавливать предохранительную сетку (фильтр). Высота всасывания насоса 6 м, напор 30 м, подача 20 м3/ч.

5.2 Грунтовой насос

Центробежные грунтовые насосы (землесосы) предназначаются для перекачивания гравийных, песчано-гравийных, шлаковых, золошлаковых и других абразивных гидросмесей (пульп) плотностью до 1300 кг/м3 (соотношение грунт-вода 1:8 – 1:10) с температурой до 70ºС. Грунтовые насосы устанавливают на берегу, на понтонах или судах (земснаряды) и используют для намыва строительных площадок, плотин, для разработки каналов и других работ.

Конструктивно (рисунок 5.2) они выполняются в виде центробежных одноступенчатых, консольных насосов с улиткообразным корпусом 1 и рабочим с

6

уменьшенным числом лопаток (от 3 до 5) колесом 2 одностороннего входа. Корпус насоса 1, всасывающий 3 и напорный 4 патрубки изготовляются из белого износостойкого чугуна. Для повышения износоустойчивости корпус насоса изнутри дополнительно защищается стальными бронедисками 5, а подшипниковые опоры 6 вала 7 рабочего колеса вынесены за пределы корпуса. Вал колеса соединен с валом двигателя упругой муфтой 8. В зазоры между колесом и бронедисками и в сальник под большим давлением подается вода, препятствующая проникновению в них пульпы. В месте входа пульпы в рабочее колесо установлены защитноуплотняющие стальные кольца 9.

а)

б)

Рисунок 5.2 – Грунтовый насос: а) общий вид; б) схема.

Грунтовые насосы по принципу работы ничем не отличаются от обычных центробежных. Так же, как и у центробежных, перед пуском в работу всасывающую линию и корпус насоса заполняют водой. Заливку воды осуществляют центробежным насосом небольшой мощности или, создавая разрежение в корпусе и всасывающей трубе, отсасыванием воздуха вакуум-насосом, а также установкой насоса ниже ватерлинии на земснарядах.

Вакуумметрическая высота всасывания грунтовых центробежных насосов не превышает 4 – 4,5 м, а подача - 1000 м3/ч (минимальная 20 м3/ч).

7

5.3 Диафрагменный насос

Применяют для водоотлива при небольшом дебите грунтовых и поверхностных вод из котлованов и траншей, а также при ремонтных работах в аварийных ситуациях на сетях теплоснабжения, водопровода, канализации.

Диафрагменный насос (рисунок 5.3) имеет корпус 1, состоящий из верхней и нижней частей, между которыми располагается рабочий орган – резиновая диафрагма 2. В процессе работы диафрагма перемещается вверх – вниз рычагом 3 в ручных насосах или от двигателя через шатунно-кривошипный механизм в приводных. Вода поступает в корпус насоса по всасывающей трубе и патрубку 4 через всасывающий клапан 5, а удаляется через напорный (нагнетательный) клапан 6 и сливной патрубок 7. При опущенной в воду всасывающей трубе и движении диафрагмы вверх, вследствие увеличения объема поддиафрагменной полости, в корпусе насоса создается разрежение. Вода из водоема за счет разности давлений поднимается по всасывающей трубе, открывает всасывающий клапан 5 и заполняет нижнюю полость корпуса насоса. Напорный клапан 6 в это время закрыт. При движении диафрагмы вниз давление в нижней полости насоса возрастает, клапан 5 закрывается и вода, открывая клапан 6, поступает в сливной патрубок 7 и далее на излив или в отводящую магистраль.

Рисунок 5.3 – Схема диафрагменного насоса

Таким образом, цикличное движение диафрагмы вверх – вниз вызывает последовательные операции всасывания – нагнетания. В связи с этим вытекающая из сливного патрубка струя воды имеет прерывистый характер.

Высота всасывания насоса составляет 4-5 м, напор 5-6 м, подача при механическом приводе до 45 м3/ч.

8

5.4 Установка насосов при открытом водоотливе.

Открытый водоотлив является наиболее простым и экономичным способом удаления грунтовых и поверхностных вод из готовых котлованов и траншей.

Закрытый водоотлив (водопонижение уровня грунтовых вод) производится до отрывки котлованов и траншей в водонасыщенных грунтах. Для этого используют специальные легкие иглофильтровые установки ЛИУ-1 и ЛИУ-2. Они состоят из центробежного насосного агрегата, сборно-разборного коллектора (трубопровода) и иглофильтров.

Основными частями установки для водоотлива (рисунок 5.4) являются насос 1, резинотканевый всасывающий рукав (шланг) 2, водосбросные рукав 3 и лоток 4.

Рисунок 5.4 – Схема установки насоса при открытом водоотливе

Для стока воды к месту установки насоса дно выемки 5 отрывается с уклоном в сторону водосборной канавы 6 и приямка 7.

Устойчивая работа насоса при водоотливе обеспечивается при условии, если высота расположения его над поверхностью воды не превышает допустимой геометрической высоты всасывания. Так как целью водоотлива является полное удаление воды из котлована или траншеи, то высоту установки насоса по допустимой геометрической высоте всасывания следует определять по отношению к наиболее заглубленной отметке дна выемки.

Кроме этого должна учитываться возможность перехода насоса в кавитационный режим работы, характеризующийся резким падением давления (напора) и КПД, сопровождающихся треском, ударами, вибрацией. Это ведет к ускоренному разрушению проточной зоны насоса и поэтому кавитационный режим работы не должен допускаться. Опасность появления кавитации возрастает с повышением температуры воды, подачи насоса и с уменьшением атмосферного давления.

В каталогах и паспортах насосов приводится обычно допустимая вакуумметрическая высота всасывания или же допустимый кавитационный запас для нормальных атмосферных условий (давление 0,1 МПа, T=+20ºС). Следовательно, задача установки насоса относительно выемки в грунте и уровня воды в ней сводится прежде всего к установлению допустимой геометрической высоты всасывания насоса по известной допустимой вакуумметрической. При этом учитывают потери напора по длине всасывающей линии на преодоление линейного

При нормальных атмосферных условиях допустимую геометрическую высоту всасывания насоса на практике с достаточной точностью определяют по формуле:

Ндопг = Нвакдоп − (1...1,5) , м

где Ндопвак - допустимая вакуумметрическая высота всасывания, м.

При работе насоса в условиях, отличающихся от нормальных атмосферных, к допустимой вакуумметрической высоте всасывания дополнительно вводится поправка на температуру наружного воздуха и атмосферное давление.

После этого, сопоставляя допустимую геометрическую высоту всасывания с глубиной выемки и высотой слоя воды в ней, определяют местоположение насоса.

В зависимости от глубины выемки hк и высоты слоя воды в ней hв насосы размещают:

1.На берме выемки при Ндопг > hк .

2.На специально устраиваемой помосте или в нише, отрываемой в откосе выемки, при Ндопг ≤ hк .

3.На понтоне или плоту при Нгдоп < hв .

10

Правила техники безопасности при работе с насосами

1.Пуск, обслуживание и остановку насосного агрегата следует производить согласно типовой инструкции, вывешиваемой на видном месте.

2.Пульт управления установкой должен располагаться так, чтобы моторист со своего рабочего места мог наблюдать за насосами.

3.Запрещается во время работы агрегата производить мелкий ремонт: подтягивание болтов, чистку и смазку двигателя и частей насоса.

4.Электродвигатель насосной установки должен быть заземлен.

5.Муфта, соединяющая валы насоса и электродвигателя должна иметь защитное ограждение.

6.Крепление гибких рукавов к патрубкам насоса допускается только с помощью хомутов. Использование для этих целей проволочных скруток запрещается.