Насосный агрегат

 

Изобретение предназначено для повышения ресурса работы насосного агрегата путем уменьшения изгибных колебаний ва V / /1 ла, радиальных перемещений колес и обеспечения гарантированного осевого поджатия шарикоподшипников при их износе. Это достигается тем, что колесо 5 закреплено на валу 2, а колесо 6 - на ступице колеса 6. Колесо 5 установлено с упором в подшипник 3. Кольцевой буртик колеса 6 расположен на большем диаметре, чем аналогичный буртик колеса 5. Напротив буртиков в корпусе установлены неподвижные кольца 7 из антифрикционного материала. При таком расположении колес уменьшается размер консоли и обеспечивается снижение изгибных колебаний, этому же служат кольца 7, которые воспринимают нагрузки при износе подшипников. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 04 D 29/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4720198/29 (22) 19.07.89 (46) 23,03.92. Бюл. N. 11 (71) Конструкторское бюро "Южное" (72) Я,H.ÈBàíîâ и А.А.Стебловцев (53) 621.671 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 186289, кл. F 04 0 1/06, 1962.

Байбиков А.С., Караханьян B.È. Гидродинамика вспомогательных трактов лопастных машин, М., 1982, с.4, рис.1. (54) НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ (57) Изобретение предназначено для повышения ресурса работы насосного агрегата путем уменьшения изгибных колебаний ва Ы „1721307 А1 ла, радиальных перемещений колес и обеспечения гарантированного осевого поджатия шарикоподшипников при их износе. Это достигается тем, что колесо 5 закреплено на валу 2, а колесо 6 — на ступице колеса 6.

Колесо 5 установлено с упором в подшипник

3. Кольцевой буртик колеса 6 расположен на большем диаметре, чем аналогичный буртик колеса 5, Напротив буртиков в корпусе установлены неподвижные кольца 7 из антифрикционного материала. При таком расположении колес уменьшается размер консоли и обеспечивается снижение изгибных колебаний, этому же служат кольца 7, которые воспринимают нагрузки при износе подшипников. 1 ил.

1721307

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в насосных агрегатах (НА) авиационных и космических систем.

Известен НА с двумя центробежными колесами, установленными рядом консольно на валу.

Недостатком такого агрегата является ограниченный ресурс работы (не более 5000 ч)

При размещении рядом двух колес нэ конце вала электродвигателя увеличивается длина консоли, возрастает изгибающий момент радиальных сил от неуравновешенных масс колес. Это приводит к изгибу вала, перекосу колец шарикоподшипников и к ускоренному их износу.

Для устранения этого недостатка вместо двухступенчатого насоса выполняют одноступенчатый, центробежное колесо которого можно разместить на валу близко к подшипниковой опоре, уменьшив консоль и изгибающий момент сил (M r.=Fr Х).

Ресурс работы агрегата при этом увеличивается до 10000 ч.

Однако одноступенчатые насосы имеют существенно меньшие КПД, чем.двухступенчатые при равных напорах. Это объясняется тем,. что в низкооборотных НА значительную долю потребляемой мощно.сти составляют потери дискового трения, зависящие в пятой степени от наружного радиуса колеса.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является НА, содержащий два центробежных колеса закрытого типа со щелевыми уплотнениями между корпусом и буртами колес.

В этом устройстве одно центробежное колесо установлено на валу так, что своим ведущим диском обращено к подшипнику, второе центробежное колесо также установлено на валу рядом с первым и обращено ведущим диском к ведущему диску первого колеса. Такое взаимное расположение центробежных колес позволяет в наибольшей степени уравновесить осевые силы, действующие на шарикоподшипники, а щелевые уплотнения по буртам колес демпфируют радиальные перемещения конца ротора.

Однако иэ-эа расположения двух колес на конце вала рядом друг с другом плечо изгибающего момента сил велико, что приводит к изгибным колебаниям вала и уменьшению ресурса работы насоса.

Целью изобретения является повышеwe ресурса работы НА путем уменьшения изгибных колебаний вала, радиальных перемещений колес и обеспечения гарантиро5

i5

50 ванного осевого поджатия шарикОподшипников при их износе.

Укаэанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве первое колесо, закрепленное на валу, установлено с упором в подшипник, а второе закреплено на ступице первого со стороны подшипника и обращено к подшипнику покрывным диском, при этом кольцевой цилиндрический буртик покрывного диска второго колеса расположен на большем диаметре, чем аналогичный буртик первого, а неподвижные кольца щелевых уплотнений выполнены из энтифрикционного материала, В известном устройстве на ступице закреплено колесо, расположенное дальше от подшипника, а в заявленном — колесо, расположенное ближе к подшипнику, со стороны подшипника.

Учитывая, что вал и ступицы колес не являются абсолютно жесткими, изгибающий момент, действующий на конец вала. определяется по формуле

М = Рц Х1+ Frz Xz где Гц и Р г — радиальная сила от неуравновешенной массы первого и второго колес;

Xi и Хг — плечи момента сил.

Радиальная сила от неуравновешенной массы прямо зависит от радиуса центра тяжести колеса

Fr=m.R оУ, где m — масса колеса;

R — радиус центра тяжести; в — частота вращения.

Радиус центра тяжести определяется радиальным перемещением колеса вследствие изгиба конца вала (Ri и Rz) и величиной радиального зазора (Л у) в посадке одного колеса на ступице другого колеса.

В известном устройстве изгибающий момент от двух колес определяется по формуле (при m> = mz =m)

Mggg. = m aP ((R1+ Ьу)Х + ИгХг).

В предлагаемом устройстве Мпред

=m юг(81 X> + (Rz + Л у)Хг), íî X» Xz, следовательно, Миза > Мпред.

Таким образом, в предлагаемом устройстве изгибающий момент на конце вала меньше, чем в известном, Однако в технике имеется множество решений, когда для уравновешивания осевых сил в насосном агрегате диаметры буртиков центробежных колес выполняются различными, В предложенном устройстве это создает гарантированную осевую силу, благодаря которой исключаются радиальные перемещения ротора в шарикоподшип1721307

Составитель Я.Иванов

Редактор Л.Гратилло . Техред M.Moðråí Tàë Корректор В.Гирняк

Заказ 939 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 никах при их износе и увеличивается ресурс работы насосного агрегата.

Известно применение антифрикционных колес в щелевых уплотнениях и гидростатических подшипниках. Но в известных устройствах это уменьшает износ и объем- 5 ные перетечки, в предлагаемом устройстве ограничивает радиальные перемещения конца вала при износе шарикоподшипников и служит резервным подшипникам.

На чертеже представлена схема устрой- 10 ства, продольный разрез.

Предлагаемое устройство состоит из корпусных деталей 1, вала 2, опирающегося на шарикоподшипники 3 и 4, центробежного колеса 5, закрепленного на конце вала с 15 упором в подшипник, и центробежного колеса 6, закрепленного на ступице колеса 5 со стороны подшипника и обращенного к подшипнику покрывным диском. В корпусных деталях установлены неподвижные 20 кольца 7 из антифрикционного материала, образующие с буртиками колес щелевые уплотнения.

Предлагаемое устройство работает следующим образом, 25

При вращении ротора НА на конец вала

2 действуют радиальные силы неуравновешенных масс колес Ец и F, которые создают изгибающий момент, Размещение одного колеса на ступице 30 другого со стороны подшипника обеспечивает большую жесткость консоли и наименьший изгибающий-момент. В результате этого уменьшаются изгибные колебания вала.

Кольцевой буртик покрывного диска второго колеса 6 расположен на большем диаметре, чем аналогичный буртик первого

5, благодаря чему создается гарантирован- 40 ная осевая сила. Под действием осевой силы исключаются радиальные перемещения ротора в шарикоподшипниках до полного их износа, так как шарики находятся в постоянном контакте с поверхностями жело- 45 бов наружной и внутренней обойм подшипника.

Неподвижные кольца 7 щелевых уплотнений иэ антифрикционного материала ограничивают радиальные перемещения колес и B случае износа шарикоподшипников играют роль резервных подшипников скольжения, увеличивая ресурс работы НА.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает существенно большим ресурсом, что позволяет сэкономить большие средства, особенно в случае применения его для космических систем.

Предельное значение ресурса работы прототипа определяется работоспособностью подшипников электродвигателя и не превышает 12000 ч.

На двух опытных образцах заявленного устройства достигнут ресурс более 34000 ч и они продолжают работать.

Формула изобретения

Насосный агрегат, содержащий корпус и два расположенных в нем закрытых рабочих колеса с ведущими и покрывными дисками, ступицами и кольцевыми буртиками щелевых уплотнений, установленных консольно на валу, опирающемся на шарикоподшипники, при этом колеса обращены ведущими дисками друг к другу и одно из них закреплено на валу, а щелевые уплотнения снабжены закрепленными в корпусе неподвижными кольцами, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса работы путем уменьшения изгибных колебаний вала, радиальных перемещений колеса и обеспечения гарантированного осевого поджатия шарикоподшипников при их износе, первое колесо, закрепленное на валу, установлено с упором в подшипник, а второе закреплено на ступице первого и обращено к подшипнику покрывным диском, при этом кольцевой буртик покрывного диска второго колеса расположен на большем диаметре, чем. аналогичный буртик первого, а неподвижные кольца выполнены из антифрикционного материала.