НАСОСА И РАЗГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА.

Суммарная осевая сила может быть найдена по выражению:

, где

– абсолютная скорость потока на входе в рабочее колесо;

– радиус уплотнения рабочего колеса;

– радиус втулочный;

– радиус выхода потока из рабочего колеса;

– давление потока на выходе из рабочего колеса;

– давление потока на входе в рабочее колесо;

Осевая сила направлена в сторону, противоположную направлению движения потока на входе в рабочее колесо. Для многоступенчатого насоса:

, где:

- число ступеней; - осевая сила на одном рабочем колесе. В случае износа уплотнения возникает дополнительная осевая сила, которая постепенно возрастает по мере износа уплотнения. По рекомендации А. А. Ломакина она может быть определена по следующей формуле:

;

Износ уплотнений приводит не только к увеличению утечек и уменьшению КПД, но и к существенному увеличению осевой силы (что может создать аварийную ситуацию). Сила , так же как и направлена в сторону, противоположную движению потока на входе в рабочее колесо.

Полная величина осевой силы, действующей на рабочее колесо насоса при максимально допустимом износе уплотнения равна:

, где

- коэффициент, учитывающий допустимый износ уплотнения. Для многоступенчатого насоса:

;

Так как осевая сила в центробежных насосах может достигать больших значений, то уравновешивание ее только лишь упорным подшипником является нерациональным из-за значительных габаритов. Поэтому в судовых насосах нашли широкое применение гидравлические способы разгрузки ротора. Они основываются на принципе симметричного распределения давления по поверхности колеса и на использовании специальных гидравлических систем. Наиболее часто используются следующие способы разгрузки от осевых сил:

- применение колес с двусторонним подводом жидкости;

- применение радиальных накладок;

- применение уплотнения на ведущем диске колеса;

- применение радиальных ребер;

- применение разгрузочных отверстий.

Перечисленные способы характерны для одноступенчатых насосов. Для многоступенчатых насосов могут быть рекомендованы следующие способы:

- использование встречного расположения колес;

- использование разгрузочного диска;

- использование разгрузочного поршня и др.

Рассмотрим методику расчета разгрузочного диска (которая разработана А. А. Ломакиным). Задача проектирования гидравлических уравновешивающих устройств заключается в выборе конструктивных пара метров, обеспечивающих надежную и экономичную работу устройств Порядок расчета следующий.

По известному давлению на выходе и» рабочего колеса последней ступени и известной геометрии гидравлической пяты определяют и в функции осевого зазора (см. рис.17).

Перепад давлений определяется из условий равенства осевого усилия, действующего на рабочие колеса, и усилия, действующего на диск:

;

В то же время – перепад, срабатываемый при расходе жидкости по торцевому зазору .

Для надежного действия системы разгрузки необходимо:

;

Коэффициент определяется исходя из документации, что давление в камере А постоянное, а вдоль осевого зазора меняется по линейному закону. Его можно определить из следующей зависимости:

, где

– коэффициент, учитывающий падение давления на входе в осевой зазор.

Приемлемость полученного значения при выбранных размерах разгрузочного диска и зазора определяется величиной расхода в системе разгрузки:

, где

- коэффициент расхода, определяемый по формуле:

, где

– коэффициент гидравлического трения.

В то же время, поскольку жидкость проходит через канал вдоль вала, то

, где

;

Давление можно определить из зависимости:

; ;

;

Допустим, что разность , то

;

Зная, что можно вычислить длину , выразив ее через коэффициент :

;

Если величины расхода и зазора имеют приемлемые значения (расход составляет 5% от расчётной подачи), то расчет закончен. Если одна из величин не устраивает проектанта, то, меняя геометрию системы разгрузки, он делает второе приближение и т. д.

Рис. 17