CC BY
15
УДК 637.1
ПРЕИМУЩЕСТВА ВАКУУМНОГО НАСОСА ДЛЯ ДОИЛЬНЫХ УСТАНОВОК СО СДВОЕННЫМ, СОСТАВНЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ
ДАШКОВ В.Н.,
доктор технических наук, профессор, директор Республиканского научно -производственного унитарного предприятия «Институт энергетики НАН Беларуси».
АНТОШУК С.А.,
кандидат технических наук, доцент, зав. отделом Республиканского научно-производственного унитарного предприятия «Институт энергетики НАН Беларуси».
ЗАХАРОВ В.В.,
ассистент кафедры технологий и механизации животноводства Учреждения образования «Белорусский государственный аграрный технический университет». 220023, Республика Беларусь, г. Минск, пр. Независимости, 99/5. Тел. З75 (17) 285-78-18.
Реферат. В статье приведена доработанная конструкция вакуумного насоса и теоретические обоснования рациональности предложенных конструктивных решений: способа расположения лопаток, их вылет, эксцентриситет центра вращения. За счет сокращения торцевых перетечек воздуха внутри насоса производительность его можно увеличить до 30 %, удельное давление радиально расположенной лопатки на цилиндр больше, чем удельное давление лопаток на цилиндр расположенных под углом к цилиндру, а значит увеличивается и величина износа рабочей поверхности цилиндра. При большом вылете наклонно расположенных лопаток захватываемый объем разреженного воздуха увеличивается, а следовательно, возрастает и производительность насоса. При одинаковой номинальной производительности насос с наклонным расположением лопаток будет иметь меньший вес, так как длина ротора, корпуса насоса и лопаток уменьшаются.
Ключевые слова: насос, вакуум, лопатка, эксцентриситет, радиальное расположение, кромка лопатки, ротор насоса.
ADVANTAGES OF THE VACUUM PUMP TO MILKING MACHINES WITH DUAL, COMPOUND WORKING BODY
DASHKOV V. N.,
doctor of technical sciences, professor, director of the Republican Scientific and Production Unitary Enterprise "Institute of Energy National Academy of Sciences of Belarus"
ANTOSHUK S.A,
Ph.D., Associate Professor, Head. Department of the Republican Scientific and Production Unitary Enterprise "Institute of Energy National Academy of Sciences of Belarus"
ZAKHAROV V.V.,
Department of Technology and mechanization of animal husbandry assistant Educational Institution "Belarusian State Agrarian Technical University». 220023, Republic of Belarus, Minsk, Nezavisimosti ave., 99/5. tel. Z75 (17) 285-78-18.
Abstract. The article describes the modified design of the vacuum pump and the theoretical underpinnings of rationality proposed constructive solutions: the fashion location of the blades, their departure, the eccentricity of the center of rotation. By reducing end leakages of air in the pump can increase its capacity to 30%, the specific pressure on the blades radially disposed cylinder is greater than the specific pressure of the blades on the cylinder at an angle to the cylinder, and hence increases the quantity of wear of the working surface of the cylinder. With a large radius vanes positioned obliquely gripping rarefied air volume increases, and thus increases and pump capacity. At the same nominal pump performance with inclined blades will have a lower weight, as the rotor length, the pump casing and the blades are reduced.
Keywords: pump, vacuum, shovel, eccentricity, radial arrangement, shovel edge, pump rotor.
Введение. В настоящее время известна наиболее распространенная конструкция пластинчато-роторного вакуумного насоса марки НВУ, ДВН, состоящая из корпуса, всасывающего и выпускного патрубков, боковых крышек, ротора и радиально расположенных одинарных лопаток типа [1]. Ключевым вопросом остается совершенствование конструкции и технических параметров пластинчато-роторного вакуумного насоса [2, 3]. Нами, сотрудниками БГАТУ, совместно с сотрудниками РУП НПЦ НАН по механизации сельского хозяйства был разработан вакуумный насос со сдвоенным и составным рабочим органом и получен патент на полезную модель №9646 от 04.23.2013 (рисунок 1).
Результаты исследований и их обсуждение. Особенностью данного типа насоса является то, что у него сдвоены рабочие лопатки, а так же нижняя составная лопатка (рисунок 2) имеет три части, при этом средняя часть имеет форму трапецеидального клина с углом при вершине 30° и служит для расклинивания составной лопатки при вращении и прижатия торцов её правой и левой частей к пластинам передней и задней крышек корпуса. Для предотвращения зависания верхней цельной лопатки и нижней составной лопатки из-за трения друг о друга верхняя цельная лопатка связана со средней частью нижней составной лопатки пластинчатой пружиной. В результате работы насоса торцевое уплотнение нижней составной лопаткой камеры предотвращает перетекание
воздуха и повышает производительность пластинчато -роторного вакуумного насоса. Верхняя цельная лопатка служит для предотвращения радиального перетекания воздуха из-за постепенного интенсивного износа клина нижней составной лопатки [4].
Y = Q = Ma2p
да2 р
(1)
Рисунок 1 насос
Разработанный пластинчато--вакуумный
Рисунок 2 - Цельная и составная лопатки насоса
Торцы лопаток хорошо прирабатываются к крышкам, вследствие чего производительность насоса по сравнению с насосами с цельными лопатками несколько возрастает и остается постоянной в течении периода эксплуатации. Кроме того, исключается возможность заклинивания лопаток и уменьшается удельное давление их на поверхность цилиндра.
Во избежание отслаивания текстолита и быстрейшей приработки опорной части лопаток необходимо
снимать фаски на пластинах под углом 300.
На величину износа рабочей поверхности цилиндра влияет удельное давление, которое зависит от суммы сил, действующих на лопатку, и от способа расположения лопаток [5]. В отличие от существующих вакуум-насосов, лопатки которых расположены радиально в нашем насосе они установлены наклонно под углом 300.
Для выяснения вопроса о том, какой способ расположения является лучшим, необходимо определить и сопоставить величины удельных давлений лопаток в обоих случаях. Удельное давление радиально расположенной лопатки на цилиндр определяется по формуле.
Ы Ы gbL
где Р - центробежная сила, кГ.
Ь-ширина опорной поверхности ,равная 0,1см; Ь-длина лопатки, равная 20 см; р -расстояние от центра ротора до центра тяжести лопатки, равное 0,064м.
(О -угловая скорость ротора, равная 144 рад/сек;
g-ускорение силы тяжести, 9,81 м / сек2 ; q-вес лопатки, равный 0,08кг [6]. В результате подстановки в формулу приведенных данных максимальное удельное давление лопатки на
цилиндрическую поверхность будет равной 5,2 кГ / сМ При наклонном расположении лопаток (рисунокЗ) центробежная сила Р раскладывается на две составляющие:
0» = £ С оъу (2)
£ = £ БШ^ (3)
Рисунок 3 - Силы, действующие на кромки радиально расположенных лопаток насоса
Сила Q ,в свою очередь, разлагается на две составляющие: Q и q1 .Сила Q действует на лопатку и
создает нормальное давление на поверхность цилиндра. Величина этой силы равна
Ql = Q cosacos/ (4)
Сила q1 = Q sinocos // (5)
где /Л - коэффициент трения, равный 0,08уменьшает давление при движении лопатки от центра ротора и увеличивает при движении ее к центру.
Откуда суммарная сила, действующая на лопатку, будет равна
Ql + q1 = Q(cos у cos / + sin у cos //Л) (6)
F- сила трения лопатки по цилиндрической поверхности, равная Qy.
Величина силы P в этом случае будет не менее 30 кГ. Наличие угла £ затрудняет движение лопатки к центру. Этот угол образуется вследствие зазора между лопаткой и пазом ротора, равного 0,3мм, и местного износа лопатки в точках 1-3 (рисунок 3).
При большом угле £ лопатки могу заклиниваться и ломаться, если они не обладают достаточной прочностью.
Чем больше вылет лопатки, тем больше будет сила P в точке 1; вследствие этого местный износ и угол £ увеличиваются.
Практически установлено, что для радиального расположения лопаток эксцентриситет m должен быть не меньше 0,12R . Так, например, при Я=72,5мм - эксцентриситет m=8 мм.
Ширина лопатки должна быть не менее 4m , а толщина не менее 0,7m.
Наклонно расположенная лопатка работает как балка на двух опорах 1-2 (рисунок 3) и, следовательно, вылет ее и эксцентриситет можно допустить больше, чем при радиальном расположении, и принять m=0,17R.
Выводы. За счет сокращения торцевых перетечек воздуха внутри насоса производительность его можно увеличить до 30 %, удельное давление радиально расположенной лопатки на цилиндр больше, чем удельное давление лопаток на цилиндр расположенных под углом к цилиндру, а значит увеличивается и величина износа рабочей поверхности цилиндра. При большом вылете наклонно расположенных лопаток захватываемый объем разреженного воздуха увеличивается, а следовательно, возрастает и производительность насоса. При одинаковой номинальной производительности насос с наклонным расположением лопаток будет иметь меньший вес, так как длина ротора, корпуса насоса и лопаток уменьшаются.
Список использованных источников
1. Дашков В.Н., Китиков В.О., Сорокин Э.П. Технология и оборудование для доения коров. - Минск: Учебно-методический центр Минсельхозпрода, 2007. - 175 с.
2. Пигорев И.Я. Урожайность многорядного ячменя и качество зерна при разных нормах посева / И.Я. Пигорев, А.А. Агеева // Аграрная наука. - 2013. - № 2. - С. 19-21.
3. Ферромагнитная жидкость в пульсаторе доильного аппарата / В.Ф. Ужик, О.В. Ужик, И.Я. Пигорев, Д.Н. Клесов // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2014. - № 4. - С. 76-77.
4. Пат. 9646 РБ, МПК F 04C 18/00. Пластинчато-роторный вакуумный насос / В.Н.Дашков, В.В.Захаров, (BY). - Заявитель Белорусский государственный аграрно-технический университет - № u20130360 ;заявл.23.04.2013;опубл. 22.07.2013.//Официальный бюл./Нац. центр интеллектуальной собственности. - 2013. -№ 2. - С. 35.
5.Мжельский Н.И. Вакуумные насосы для доильных установок. - М.: Машиностроение, 1974. - 151 с.
6. Руководство по эксплуатации. Насос пластинчато--роторный вакуумный НВУ-2,8. ОАО «Технолит». - Полоцк 2010.- 31 с.
7. Пяткин Д.Б. Повышение эффективности рабочего процесса вакуумного насоса доильной установки за счет оптимизации его конструктивных и технологических параметров. - Великие Луки, 2007. -18 с.
List of sources used
1. Dashkov V.N., Kitik V.O., Sorokin E.P. Technology and equipment for milking cows. - Minsk: Training Center Ministry of Agriculture, 2007. -175 p.
2. Pigorev I.Y. Multi-row barley yield and grain quality under different norms of sowing / I.Y. Pigorev, A.A. Ageeva // Agricultural science. - 2013. - № 2. - P. 19-21.
3. The ferromagnetic fluid in the pulsator milking machine / V.F. Uzhik, O.V. Uzhik, I.Y. Pigorev, D.N. Klesov // Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. - 2014. - № 4. - P. 76-77.
4. Pat. 9646 RB, IPC F 04C 18/00. Rotary vane vacuum pump / V.N. Dashkov, V.V. Zaharov (BY). - The applicant Belarusian State Agrarian Technical University -№ u20130360; zayavl.23.04.2013; publ. 22.07.2013. // Ofitsialny Bul. / Nat. Intellectual Property Center. - 2013. - № 2. - S. 35.
5.Mzhelsky N.I. Vacuum pumps for milking machines. - M .: Engineering, 1974. - 151 p.
6. Instruction Manual. The pump rotary vane vacuum DDP-2.8. JSC "Technolit". - Polotsk 2010.- 31 p.
7. Pyatkin D.B. Improving the efficiency of the vacuum pump of the milking installation workflow by optimizing its design and process parameters. - Great Luke, 2007. - 18 p.
Пользуясь приведенной выше формулой (6), найдем удельное давление наклонно расположенной лопатки, равным
Y = Q (cos щ cos у± sin щ cos у/л) (7)
bL
Принимая угол/ = 23°, постоянный угол наклона
лопатки у/ = 30° и все данные насоса с радиальным расположением лопатки, получим максимальное удельное давление на цилиндрическую поверхность
4,3 кГ / см2 [7].
Сила Q sin щ/ давит на большую площадь лопатки и создает небольшое удельное давление, а в случае применения обильной смазки лопатка будет скользить по масляной пленке.
Более легкое скольжение наклонно расположенной лопатки в пазу ротора происходит и при сжатии воздуха
от силы N1 (рисунок 3),так как она опирается на цилиндр в точке 2,а в пазу ротора в точке 1.
При радиальном расположении сила N1 прижимает лопатку в пазе ротора только к точкам 1-3, образуя консольный вылет лопатки.
Максимальный вылет лопатки будет равен двум экс-центреситетам-2т
Давление P в точке 1 при радиальном расположении
лопатки определяется по формуле
h( N1 + 2F )
2(h - 2m)
где N1 - сила сжатия воздуха, равная 0,5Lh, кГ; h-ширина лопатки, см; L-длина лопатки, см; т-эксцентриситет, см;
P = ::: г/ , (8)
