Насосный агрегат

(5)5 Г 04 О 29 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ овы- гатаааюй ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРВ 186289, кл. Р 04 0 1/06, 1962.Байбиков А.С., Караханьян В,И. Гидродинамика вспомогательных трактов лопастных машин, М., 1982, с.4, рис.1.(57) Изобретение предназначено для ишения ресурса работы насосного агрепутем уменьшения изгибных колебани ла, радиальных перемещении 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.55 Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано внасосных агрегатах(НА) авиационных и космических систем.Известен НА с двумя центробежнымиколесами, установленными рядом консольно на валу.Недостатком такого агрегата являетсяограниченный ресурс работы (не более 5000ч)При размещении рядом двух колес наконце вала электродвигателя увеличиваетсядлина консоли, возрастает изгибающий момент радиальных сил от неуравновешенныхмасс колес, Это приводит к изгибу вала,перекосу колец шарикоподшипников и к ускоренному их износу.Для устранения этого недостатка вместо двухступенчатого насоса выполняют одноступенчатый, центробежное колесокоторого можно разместить на валу близкок подшипниковой опоре, уменьшив консольи изгибающий момент сил (Миног.=Ег Х).Ресурс работы агрегата при этом увеличивается до 10000 ч.Однако одноступенчатые насосы имеютсущественно меньшие КПД, чем.двухступенчатые при равных напорах. Это объясняется тем,. что в низкооборотных НАзначительную долю потребляемой мощно.сти составляют потери дискового трения,зависящие в пятой степени от наружногорадиуса колеса,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности является НА, содержащий два центробежных колеса закрытоготипа 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 повышение ресурса работы НА путем уменьшения изгибных колебаний вала, радиальных перемещений колес и обеспечения гарантиро 5 10 15 20 25 30 354050 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 формулеМ = Ег 1 Х 1+ ЕггХ 2,где Ег 1 и Е 2 - радиальная сила от неуравновешенной массы первого и второго колес;Х 1 и Х 2 - плечи момента сил.Радиальная сила от неуравновешенной массы прямо зависит от радиуса центра тяжести колесаЕг = п 1 В оУгде п 1 - масса колеса;В - радиус центра тяжести;в - частота вращения,Радиус центра тяжести определяется радиальным перемещением колеса вследствие изгиба конца вала (В 1 и В 2) и величиной радиального зазора ( Ь у) в посадке одного колеса на ступице другого колеса.В известном устройстве изгибающий момент от двух колес определяется по формуле (при гп 1 = п 12 =гп)Мизв. = е йР НВ 1+ Ьу)Х 1 + В 2 Х 21.В предлагаемом устройстве Мпред =щаР(В 1 Х 1 + (Вг + Л у)ХЯ, но Х 1Хг, следовательно, МизаМпред.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 шарикоподшипЗаказ 939 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 никах при их износе и увеличивается ресурсработы насосного агрегата.Известно применение антифрикционных колес в щелевых уплотнениях и гидростатических подшипниках. Но в известныхустройствах это уменьшает износ и обьемные перетечки, в предлагаемом устройствеограничивает радиальные перемещенияконца вала при износе шарикоподшипников и служит резервным подшипникам.На чертеже представлена схема устройства, продольный разрез.Предлагаемое устройство состоит изкорпусных деталей 1, вала 2, опирающегосяна шарикоподшипники 3 и 4, центробежного колеса 5, закрепленного на конце вала с 15упором в подшипник, и центробежного колеса 6, закрепленного на ступице колеса 5со стороны подшипника и обращенного кподшипнику покрывным диском. В корпусных деталях установлены неподвижные 20кольца 7 из антифрикционного материала,образующие с буртиками колес щелевые уплотнения.Предлагаемое устройство работает следующим образом, 25При вращении ротора НА на конец вала2 действуют радиальные силы неуравновешенных масс колес Ец и Г, которые создают изгибающий момент,Размещение одного колеса на ступице 30другого со стороны подшипника обеспечивает большую жесткость консоли и наименьший изгибающий. момент. В результатеэтого уменьшаются изгибные колебания вала. 35 Кольцевой буртик покрывного диска второго колеса 6 расположен на большем диаметре, чем аналогичный буртик первого 5, благодаря чему создается гарантирован 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 бов наружной и внутренней обойм подшипника.Неподвижные кольца 7 щелевых уплотнений иэ антифрикционного материала ограничивают радиальные перемещения колес и в 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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.