Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Гуков Анатолий Петрович

Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок
<
Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Гуков Анатолий Петрович. Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01.- Зерноград, 2002.- 161 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/1582-9

Содержание к диссертации

Введение

1. CLASS Состояние вопроса CLASS 8

1.1 Вакуумный режим существующих доильных установок и влияние его на показатели машинного доения коров 8

1.2. Вакуумные насосы доильных установок и их классификация 12

1.3 Обзор работ по исследованию вакуумных насосов доильных установок 24

1.4 Основные направления совершенствования вакуумных станций доильных установок и обоснование объекта исследований 37

1.5 Цель и задачи исследования 42

Выводы 42

2. Теоретические исследования ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом 44

2.1 Определение подачи насоса 44

2.2 Пути, скорости и ускорения пластин насоса 48

2.2.1 Путь, скорости и ускорения ведущей пластины 48

2.2.2 Путь, скорости и ускорения ведомой пластины 53

2.3 Силы, действующие на пластины 58

2.3.1 Силы, действующие на ведущую пластину 59

2.3.2 Силы, действующие на ведомую пластину 61

2.4. Определение мощности привода ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом 63

Выводы 67

Введение к работе

В повышении уровня производства продукции молочного животноводства и улучшении её качества большое значение, вместе с кормлением и содержанием животных, имеет машинное доение коров.

Эффективность работы доильных машин и технологии доения в целом в значительной степени определяется постоянством вакуумного режима в технологических линиях доильных установок различных модификаций.

Данные отечественных и зарубежных исследованийпоказывают, что даже незначительное несоблюдение параметров вакуумного режима доильной установки или аппарата приводит к росту заболеваний коров маститами, вызывает снижение их продуктивности и качества молока.

В качестве источника вакуума в современных доильных установках используются вакуумные насосы различных типов. Их рабочие параметры и, в первую очередь, подача определяют стабильность и величину рабочего разрежения в доильных машинах.

Наибольшее распространение в машинном доении коров в последнее время получили ротационные вакуумные насосы пластинчатого типа с эксцентричным расположением ротора. Они отличаются более равномерной работой, просты по конструкции и техническому обслуживанию. Наряду со своими достоинствами эти насосы имеют ряд существенных недостатков, среди которых большинство исследователей отмечают их невысокую удельную подачу, значительные затраты энергии на трение пластин о корпус и боковые крышки, повышенную чувствительность к нарушению зазоров в сопряжениях деталей.

Попытки увеличения удельной подачи ротационных пластинчатых вакуумных насосов имели место как в нашей стране, так и за рубежом. Однако это достигалось в основном увеличением размеров ротора, количества пластин в нём и частоты его вращения. Всё это при некотором улучшении ха-

рактеристик насоса ещё больше увеличивает износ его деталей и потребную мощность привода.

Опыт применения в доильных установках нескольких последовательно соединённых насосов показывает, что при этом величина вакуума стабильна, но их суммарная производительность заметно снижена, а общая мощность привода достаточно высока. Всё это ещё больше снижает удельную подачу насоса в составе "вакуумной батареи".

Известны разработки ротационных вакуумных насосов усовершенствованной конструкции /81/, но все они находятся в стадии проектных предложений и предполагают улучшение их внешних характеристик за счёт увеличения подачи насосов с сохранением в конструкции неподвижного корпуса, а в принципе работы - интенсивного трения пластин о внутреннюю поверхность цилиндра и боковые крышки. Разработок, направленных на повышение удельной производительности насосов при одновременном увеличении подачи и снижении потребной мощности привода с сохранением его выходных параметров практически нет.

Цель настоящей работы - повышение удельной подачи ротационного пластинчатого вакуумного насоса с одновременным снижением общей потребной мощности его привода.

Объектом исследований является технологический процесс создания разрежения в доильных установках и ротационный пластинчатый вакуумный насос с вращающимся корпусом для его осуществления.

В процессе проведённых исследований получены следующие результаты, характеризующие новизну работы:

установлены зависимости для определения объёмной подачи пластинчатого вакуумного насоса с учётом изменения объема межпластинчатых ячеек;

получена зависимость для определения потребной мощности привода насоса с учётом снижения интенсивности трения пластин о внутреннюю поверхность вращающегося корпуса;

- оптимизирован режим работы усовершенствованного насоса приме
нительно к серийным доильным установкам.

В работе обоснован выбор рациональной схемы и принципа работы вакуумного насоса и определены основные требования к нему.

Проведены теоретические и экспериментальные исследования процесса работы ротационного пластинчатого насоса с вращающимся корпусом в зависимости от конструктивных, режимных и технологических факторов. Проанализировано влияние его факторов на удельную производительность насоса, определены и обоснованны оптимальные параметры и режимы работы насоса. Разработана методика инженерного расчёта.

По результатам выполненного исследования на защиту выносятся:

усовершенствованная схема и принцип работы ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом;

математическая модель изменения удельной подачи насоса в зависимости от конструктивных и режимных его параметров;

характеристики мощности трения пластин и общей мощности привода в насосах с неподвижным и вращающимся корпусами;

результаты оценки экономической эффективности использования вакуумного насоса с вращающимся корпусом в доильных установках.

Вакуумный режим существующих доильных установок и влияние его на показатели машинного доения коров

Увеличение производства молока, улучшение качества продукции и повышение производительности труда на фермах в значительной мере зависят от уровня механизации и автоматизации доения коров, надёжной работы доильных машин и обеспеченности ферм высокоэффективными комплексами оборудования первичной обработки и охлаждения молока.

Технические характеристики и условия эксплуатации доильных установок в большей степени определяют эффективность доения коров. Вместе с ростом производительности доильных установок к их технологическим линиям, в части обеспечения оптимальных условий работы доильных аппаратов, предъявляются более высокие требования. В результате исследований отечественных и зарубежных учёных установлено /1, 2, 3, 4, 5/, что вакуумный режим доильной установки оказывает значительное влияние на продуктивность поголовья. Неустойчивое разрежение в любой доильной установке ведёт к нарушению молокоотдачи животных и снижению продуктивности. Быстрое и качественное доение, по мнению У.Г. Уиттлстоуна /61, обеспечивается, прежде всего, ровной и устойчивой работой насоса.

Множеством опытов установлено 111, что между значением рабочего разрежения и скоростью извлечения молока из вымени имеется прямая зависимость. При этом рабочее разрежение до 40 кПа абсолютно безопасно для здоровья животных, однако тугодойные коровы при таком разрежении полностью не выдаиваются. При уменьшении рабочего разрежения в подсоско-вых камерах доильных стаканов до 27...33 кПа происходит неполное раскрытие сфинктера соска коровы, и поток молока прекращается /8/, что приводит к снижению скорости доения в разовом удое, уменьшению жирности молока и общему падению продуктивности. Кроме того, пониженное разрежение в вакуумной магистрали приводит к нарушению процесса доения и снижению производительности труда операторов.

Именно поэтому многие учёные занимались исследованием влияния повышенного разрежения на количественные и качественные показатели доения коров. Так, А.А. Соколов и Г.М. Талаев считают 191, что увеличение разрежения в системе свыше 50,5 кПа вообще недопустимо, так как это способствует воспалению вымени коров, и служит причиной наползания доильных стаканов на соски. По данным А.А. Скроманис и А.В. Силиньш /10/ сфинктер соска коровы, из-за физических свойств тканей, может полностью открываться только при сравнительно большом перепаде давлений, что и послужило обоснованием сравнительно высокого разрежения (47...53 кПа) в процессе доения коров. Согласно исследованиям И.И. Полякова и И.И. Иг-рушкина /11/ увеличение разрежения в вакуумпроводе до 60 кПа при доении трёхтактным аппаратом «Волга» повышает скорость извлечения молока и содержание жира в нём. Немецкие учёные/12, 13, 14/, исследовав процесс доения в низковакуумном режиме, установили, что полное выдаивание коров возможно и при вакууме порядка 42.. .44 кПа.

Определённое разрежение, характерное для каждого доильного аппарата, обеспечивает его работу без нарушения нормальных физиологических процессов у животных. Величина оптимального разрежения для отечественных марок доильных аппаратов (таблица 1.1) была определена в институте физиологии им. Павлова.

Основная часть современных доильных аппаратов в нашей стране и за рубежом работают при разрежении в пределах 42...53 кПа /2, 3/, но в некоторых конструкциях этот диапазон гораздо шире (33,3...91,3 кПа) /15/. Одновременно для осуществления эффективного доения требуется обеспечить и постоянство рабочего разрежение. Нестабильность разрежения приводит к нарушению стереотипа доения, ухудшению рефлекса молокоотдачи, росту затрат времени на доение животных, снижению продуктивности коров /16, 17/.

По данным ряда исследователей /18, 19/ диапазон допустимых колебаний разрежения в вакуумной системе составляет 6,65...7,32 кПа. Так В.П. Савран отмечает /18/, что периодические колебания разрежения в подсоско-вых камерах доильных стаканов во время доения коров в пределах 9,7...19,8 кПа снижают среднесуточный удой на 1,9...2,5%, скорость молокоотдачи на 0,06...0,15 л/мин и вызывают субклинические маститы. Уменьшение рабочего разрежения при работе всех доильных аппаратов, по мнению В.Ф. Королёва /8/, должно быть не более 2,66 кПа. Согласно выводу доктора технических наук Л.П. Карташова/15/, рабочее разрежение в отечественных доильных установках при доении коров должно быть не более 50.6...53,3 кПа и не менее 34,6 кПа, причём колебания разрежения в вакуумпроводе доильной установки и под соском допускаются в пределах 2,66.. .6,65 кПа.

Исследовав влияние машинного доения на молочную железу коров, И.И. Балковой /20/ доказал, что колебания рабочего вакуума в вакуумной системе приводят к заболеванию маститом до 32% коров, к раздражению молочной железы 23...30% коров, снижению молочной продуктивности 23%) и сокращению периода лактации 25% коров. Коровы, заболевшие маститом, обычно снижают молочную продуктивность на 10...18%. Одновременно средняя продолжительность продуктивной жизни коров сокращается до 3...4 лет. При этом значительное количество животных (31,8%) выбраковывается вследствие повреждения одной и более четвертей вымени /21/.

У 90,9%) переболевших маститом коров в клинической или скрытой форме также наблюдалось снижение продуктивности. Количество молока в больных долях вымени в среднем уменьшилось на 42%. Уже при поражении одной доли у коровы теряется 10.. .15% молока.

Основные направления совершенствования вакуумных станций доильных установок и обоснование объекта исследований

Данное выражение позволяет точнее определять значение подачи пластинчатых вакуумных насосов, учитывает закономерности изменения площади поперечного сечения ячейки от угла поворота ротора в любой момент времени. Однако оно громоздко и неудобно в практическом применении, требует проведения предварительных экспериментов и вспомогательных расчётов для определения ряда параметров, а также приемлемо только для расчёта пластинчатых машин с эксцентричным расположением ротора.

Выбору и обоснованию режимных и конструктивных параметров вакуумных насосов и влиянию этих параметров на их производительность посвящена значительная часть работ различных авторов. Наиболее известен метод расчёта конструктивных параметров вакуумной системы и выбора типа вакуумного насоса посредство определения суммы путевых расходов воздуха узлами доильной установки, предложенный в работе А.П. Рыбникова /45/. Однако этот метод не учитывает всех закономерностей создания вакуума и протекания рабочего процесса с учётом всевозможных потерь в системе, и поэтому является весьма приближённым.

Вопросы по определению влияния на производительность насосов различных факторов также достаточно широко освящены в литературе. Наибольшее влияние, по данным исследований Н.И. Мжельского /46/, А.Я. Сал-маниса /47/ и других исследователей, на производительность насоса оказывают осевые зазоры между торцами пластин и боковыми крышками, а также радиальные зазоры в зоне наибольшего сближения ротора с корпусом насоса. Подача насоса увеличивается почти пропорционально частоте вращения ротора и уменьшается обратнопропорционально создаваемому разрежению /47/. Определены рациональные соотношения геометрических и конструктивных размеров насосов, которые, с течением времени, были уточнены в трудах В.И. Басманова /48/, Г.Р. Зальцмана, Я.О. Видениекса /49/ и других учёных.

В результате работ /28, 47, 50, 51/ по определению влияния температурного режима, типа и количества смазки на производительность насоса и его энергетические показатели, были установлены оптимальные температурные диапазоны, смазочные материалы требуемой консистенции и их рациональный расход. Проведены также исследования фаз воздухораспределения ротационных вакуумных насосов с эксцентричным расположением ротора /39, 36, 42, 49/ в результате которых были установлены рациональные углы всасывания и нагнетания, определены оптимальные схемы расположения всасывающих и выхлопных окон. Однако результаты исследований во многом противоречивы и требуют определённых уточнений.

Процесс изменения производительности вакуумного насоса в зависимости от числа доильных аппаратов, подключенных к вакуумной системе, исследован достаточно основательно /8, 52, 53, 54/. Установлено, что подача вакуумного насоса может меняться пропорционально числу используемых аппаратов /28/ и после 1 ...2 месяцев эксплуатации уменьшается в среднем на 15...20%, что и послужило критерием в определении их выбраковочных характеристик. Способов же эффективного улучшения эксплуатационных показателей работы используемых насосов, снижения затрат энергии на их привод в этих трудах не дано, не определены в них и способы увеличения подачи исследуемых вакуумных насосов и силовых станций в целом.

Опыт эксплуатации ротационных пластинчатых вакуумных насосов в машинном доении показал, что надёжность и долговечность их работы в значительной степени зависит от конструкции системы смазки /39, 54, 55, 56/. При неравномерном и недостаточном поступлении масла к трущимся поверхностям насоса происходит нарушение теплового режима и, как следствие, интенсивный износ его деталей /50/. Положительное влияние распы 34 ляющейся в корпусе смазки на выходные параметры насосов было определено исследованиями их рабочего процесса.

В исследованиях Р.Э. Бинеева /57/, В.А. Крещика /53/, В.Г. Козлова /58/, В.А. Стремнина /59/ был разработан статистический подход к оценке надёжности деталей и узлов вакуумных насосов. Они представили методику оценки показателей надёжности вакуумной системы и в результате своих экспериментальных исследований установили, что основное влияние на качество функционирования доильных установок оказывает надёжность вакуумных насосов. В работе /53/ отмечается единственный путь повышения надёжности вакуумных насосов - введение научно-обоснованных режимов их технического обслуживания и ремонта. Наиболее глубоко и полно вопросы надёжности вакуумных насосов освещены в трудах /57, 58/. Так, в работе /58/ установлено, что по мере износа пластин вакуумного насоса по толщине на 0,1 мм его производительность падает на 1,2 м3/ч, а износ пластин по ширине существенного влияния не оказывает. Однако, исследования Р.Э. Бинеева /57, 601 показывают, что на производительность вакуумного насоса вместе с износом пластин по толщине существенное влияние оказывает износ пластин по ширине. По данным СИ. Карпычёва /61/ износ торцевых крышек на 0,1 мм снижает производительность насоса в среднем на 4...5 м /ч. Наблюдая за изменением размеров пластин он отмечает, что наибольшее влияние на подачу оказывает изменение длины пластины. По его данным износ пластин по длине на 1 мм уменьшает производительность на 6...8 м /ч, по толщине на 1 мм - на 3.. .4 м3/ч. Изменение же пластин по высоте практически не оказывает влияния на производительность насоса.

Подача насоса значительно снижается в результате усадки пластин /62/. Установлено, что усадка пластин прекращается в результате термической обработки. Для компенсации износа пластин и увеличения срока их службы в ряде работ /8, 42/ были проведены испытания пластин различного конструктивного исполнения, изготовленных из различных материалов. Посредством принятой в работах /28, 42/ расчётной схемы была разработана методика прочностного расчёта пластин с учётом условий их работы. Однако, выбирая материал пластин, авторы не руководствовались условиями работы насоса, позволяющими оценивать износостойкость различных материалов непосредственно в эксплуатации. Кроме того, при расчёте динамики движения пластин за один оборот ротора приняты расчётные схемы, являющиеся только одним из возможных вариантов положения пластины в пазу ротора насоса, не учтены некоторые силы, действующие на пластину.

Путь, скорости и ускорения ведущей пластины

Программой экспериментальных исследований предусматривались проверка и уточнение теоретических положений, определение ряда показателей функционирования усовершенствованного ротационного пластинчатого вакуумного насоса, аналитическая оценка которых затруднена, а также обоснование оптимальных условий работы насоса.

В связи с этим в задачи экспериментальных исследований входило:

- определение количественных зависимостей между подачей насоса и его основными параметрами;

- выявление закономерностей изменения энергоёмкости вакуумной станции вследствие изменения конструкции насоса и варьирования его основных параметров;

- изучение процесса работы вакуумного насоса, основанного на определении непрерывноизменяющегося в межпластинчатой камере давления в функции угла поворота ротора;

- определение основных физико-механических свойств материалов деталей трущихся пар и выбор материала пластин исследуемого вакуумного насоса;

- выявление совокупного влияния основных факторов исследуемого насоса на его производительность методами планирования эксперимента и нахождение оптимальных условий его функционирования.

Для проведения экспериментальных исследований в лаборатории кафедры механизации переработки сельскохозяйственной продукции, мастерских АЧГАА и ВЬШПТИМЭСХ была изготовлена установка, схема которой представлена на рис. 3.1. (рис. 2 приложений). Общая схема экспериментальной установки - электродвигатель; 2 - цепной вариатор; 3 - вакуумный насос; 4 вакуумпровод; 5 - вакуумпровод; 6 - вакуумметр; 7 - вакуумрегулятор; 8 ротационный газовый счётчик; 9 - термопара термоэлектрическая; 10 - тен зометрические датчики давления; 11 - токосъёмник датчика давления; 12 преобразователь; 13 - усилитель; 14 - быстродействующий прибор.

Рис. 3.1.

Подача ротационного вакуумного насоса пластинчатого типа (рис. 1 приложений) измерялась с помощью ротационного газового счётчика PC-10, а также индикатора производительности вакуумных насосов КИ-4840М. Относительная погрешность измерений - 4%.

Регистрация текущих величин давления, температуры нагрева и других показателей осуществлялась с помощью быстродействующего прибора типа Н-3020-5 или осциллографа марки Н-107. Давления в вакуумной магистрали и полости насоса регистрировались датчиками давления 10, сигнал от которых через усилитель пятиканальный типа Ф-1510 подавался на вход быстродействующего прибора типа Н-3 020-5. В качестве тензодатчиков применены пневмокамеры с небольшим внутренним объёмом, на стальные мембраны которых нанесены тензосопротивления, по аналогии с опытами, проводимыми доктором технических наук И.Н. Красновым /80/.

Датчик давления воздуха в межпластинчатых камерах вакуумного насоса представлял собой стальную мембрану 1 ( рис 3.2 ) с наклеенным на неё тензосопротивлением 2. Мембрана размещалась в корпусе 3, который с помощью гайки был вмонтирован в углубление на поверхности ротора в межпластинчатом пространстве. Тензодатчик проводами соединялся через радиальный и осевой каналы 4 в роторе с токосъёмником 5, механически связанным с валом ротора. Схема установки тензодатчика в межпластинчатом пространстве ротора насоса 12 3 5 - мембрана; 2 - тензосопротивление; 3 - корпус датчика; 4-радиальный и осевой каналы в роторе; 5 - токосъёмник. Рис. 3.2. В опытах применялся ртутный токосъёмник, обеспечивающий съём высокочастотных сигналов с погрешностью не более 4%. Температура нагрева корпуса насоса периодически измерялась с помощью хромель-капелевой термопары, закреплённой на его наружной поверх 71 ности, сигнал от которой через компенсационный измерительный преобразователь температуры подавался для записи на вход быстродействующего прибора типа Н-3 020-5. Частота вращения ротора и корпуса регулировалась набором шкивов различного диаметра или цепным вариатором и замерялась тахометром инерционного типа. Разрежение в вакуумной магистрали измеряли с помощью вакуумметра образцового ГОСТ 6521-60 (№ 90150 ). В качестве ревизионного вакуумметра и регулятора расхода воздуха служил индикатор производительности вакуумных насосов КИ-4840М с вакуумметром ОБВ-1-100 ГОСТ 2405-72. Регулировка разрежения производилась массой груза регулятора 8 или поворотом регулировочного барабана индикатора производительности КИ-4840М. Потребляемая насосом мощность измерялась трёхфазным электроизмерительным комплектом К-50. Коэффициенты трения материалов деталей вакуумного насоса определялись на широко известной установке ТМ-21 ( рис. 3.3 ) с улучшенным механизмом поворота наклонной плоскости, который обеспечивал равномерность движения её до необходимого положения с точностью до 0,2...0,3 Рис. 3.3. Установка для определения коэффициентов трения типа ТМ-21 72 На плоскости устанавливались три нормально замкнутых контакта, соединённых с двумя электросекундомерами ПВ-63Ш. Возможность подогрева наклонной поверхности обеспечивалась установленными в её нижней части нагревательными элементами, соединёнными проводами с регулятором температуры ТР-150. Суммарная мощность нагревателей составляла 1 кВт. Для регистрации силы трения пластин ротора о корпус насоса использовалась установка предложенная П.В. Сидоренко /81/. Она изготовлена на базе токарного станка типа ТВ-320 ( рис. 3.4 ).

Установка для определения силы трения пластин о корпус вакуумного насоса

Рис. 3.4. Для этого ротор вакуумного насоса, с размещёнными в его пазах пластинами, закреплялся в патроне токарного станка, а его опоры устанавливались на станину. Корпус насоса опирался на тензобалочку установленную в суппорте станка. Сила трения между пластинами и корпусом вызывала изгиб тензобалочки, а сигнал от её тензосопротивлений усиливался усилителем 8АНЧ-7М и записывался на ленте осциллографа Н-107.Корпус насоса имел внутреннюю сменную вставку из различных материалов. Тарировку тензодатчиков производили установкой нормированного вакуума в камере датчика, а тензобалочки - нагрузкой взвешенных заранее грузов.

Силы, действующие на ведомую пластину

При расчёте вакуумного насоса его производительность задавалась исходя из действительного расхода воздуха доильными аппаратами выбранного типа и их числа. Расчёт производился с использованием зависимостей, приведённых в разделах 2 и 3 настоящей работы, а также результатов исследований других авторов. Расчёт производили в следующей последовательности. Используя зависимость (2.8) определили максимальную площадь рабочей ячейки насоса, зависящую от геометрических размеров насоса и закона изменения её в функции угла поворота ротора.

Длину ротора определили по значению отношения длины ротора к его диаметру. По нашим данным это отношение должно быть в пределах L/D = 1,47...1,52. Рациональная частота вращения корпуса с ротором по нашим исследованиям находилась в пределах п = 1720... 1770 мин"1, но при использовании насоса в серийных доильных установках возможно её снижение до

п = 1500 мин"1 с условием обеспечения запаса производительности. При этом нужно учитывать то, что при слишком большой длине и частоте вращения ротора и его длине часть сжатого в ячейке воздуха не выходит в нагнетательный трубопровод, а перетекает во всасывающую полость насоса, уменьшая коэффициент подачи. Отсюда следует, что чем больше частота вращения ротора, тем меньше должна быть его длина. Однако, следует иметь ввиду, что с уменьшением длины ротора возрастают потери от утечек в торцах ротора. Кроме того с увеличением отношения L/D увеличивается вероятность защемления пластин в пазах ротора /28/.

Геометрические размеры вакуумного насоса обуславливают не только его объёмную подачу, но и габаритные размеры, а также металлоёмкость. Так, по данным /28/, удельные величины металлоёмкости не должны превышать 0,6...0,8 кг/нЦ3/4)- Поэтому расчёт основных параметров вакуумного насоса производили исходя из этих требований.

Величина эксцентриситета по нашим данным должна быть в пределах е = 10...11мм. Необходимо иметь ввиду, что с увеличением эксцентриситета происходит интенсивный износ пластин в пазах ротора, вследствие возрастания изгибающего момента действующего на пластину. К тому же с увеличением эксцентриситета возрастает угол между направлением паза ротора и радиусом корпуса. Кроме того, с ростом межцентрового расстояния увеличиваются и габаритные размеры насоса. Эксцентриситет в значительной степени определяет и величину максимального вакуума, создаваемого насосом. Чем выше должно быть разрежение, тем меньше эксцентриситет /28/.

Большое значение при расчёте конструкции вакуумного насоса имеет увеличение коэффициента подачи, что в целом достигается выбором необходимых торцовых и радиальных зазоров, а также геометрических размеров. Максимальная подача насосов была достигнута в ходе исследований при торцовом зазоре 0,07...0,09 мм и радиальном 0,03...0,05 мм. Поэтому, для обеспечения масляного уплотнения в насосе при его работе, целесообразно при монтаже принимать зазоры в этих сопряжениях в указанных пределах.

Далее выбирали материал для изготовления ротора, статора и пластин и принимали количество пластин в роторе. По данным /28/ для вакуумных насосов доильных установок производительностью до 100м3/ч наиболее оптимальным является число пластин равное 4, изготовленных из текстолита. Ротор и корпус насоса должны быть изготовлены из стали.

Толщину ведомых пластин приняли согласно /42,62/ не более 6мм.

Ведущая пластина насоса должна быть изготовлена из стали (с соответствующей балансировкой ротора), а расчёт её толщины производится по методике, приведённой в работе Н.И. Мжельского /28/, с учётом окружного усилия, действующего на пластину со стороны корпуса. Для определения величины окружного усилия используем зависимость для максимального крутящего момента, предложенную в работе СВ. Мельникова /93/.

При конструировании вакуумных насосов обычно рассчитывают угол сжатия для заданного рабочего режима в зависимости от геометрических параметров, степени повышения давления и среднего значения показателя политропы сжатия

Похожие диссертации на Обоснование режимов работы и параметров ротационного пластинчатого вакуумного насоса с вращающимся корпусом для доильных установок