Вал насоса
Вал насоса является базовой деталью ротора, на которую при работе насоса действует нагрузка. Максимальный диаметр его обычно выбирают в месте посадки рабочих колес, дальше к обеим концам ступенчато уменьшают для установки втулок и других деталей ротора.
Основные детали центробежного насоса это: рабочее колесо, вал, корпус, уплотнения и подшипники. Эти соединяются в устройстве насоса.
Уступ для упора рабочих колес должен быть выполнен строго перпендикулярно оси насоса. Оси шпоночных пазов должны лежать в плоскости проходящей через ось вала. В качестве заготовок для вала насоса применяют прокат или поковку. Заготовки валов крупных насосов должны проходить дефектоскопию для выявления скрытых дефектов.
Материалы для вала насоса
Для изготовления валов насосов, перекачивающих холодную воду, можно использовать сталь 40, 45 или 40Х.
Для валов горячеводных насосов материал должен сохранять свои механические свойства при температуре перекачиваемой жидкости и иметь коэффициент линейного расширения, мало отличный от коэффициента линейного расширения материала других деталей ротора.
Валы насосов, перекачивающих агрессивные жидкости, можно изготавливать из обычных материалов. Однако в этом случае необходимо предусмотреть надежную защиту вала втулками из коррозионностойкого материала.
Жесткость вала насоса
Вал водяного насоса должен иметь достаточную прочность и жесткость, при которых гарантируется отсутствие недопустимых деформаций, нарушающих устойчивую работу ротора. Под действием собственного веса и веса насаженных деталей вал имеет определенный статический прогиб. При вращении вала даже при тщательной балансировке, всегда имеет место остаточный небаланс, вызывающий дополнительную нагрузку на вал от действия центробежной силы.
Кроме того, при работе на ротор действуют гидромеханические силы в радиальном и осевом направлениях. Под действием этих сил ось вала получает дополнительный динамический прогиб, который зависит от частоты вращения вала насоса.
При некоторой частоте вращения динамический прогиб может достигнуть такого значения, что вал водяного насоса станет динамически неустойчивым и начнет вибрировать. В этом случае обычно частота возмущающей силы совпадает с частотой собственных колебаний ротора, и наступает явление резонанса. Частота вращения вала насоса, соответствующая возникновению резонанса, называется критической частотой вращения (nкр).
Ротор работающий с частотой вращения ниже критической, называю «жёсткими», а роторы работающие при сверхкритических частотах - «гибкими».
В насосах ставят роторы обоих типов. Рабочую частоту вращения n рекомендуют выбирать равной
(1,4 - 1,25) nкр < n < (0,7 - 0,8) nкр
Для обеспечения надежной в вибрационном отношении работы ротора рабочее число оборотов n должно отличаться от критического nкр на 25-30% в ту или другую сторону. Методы расчетов критического числа оборотов как приближенные, так и точные в настоящее время хорошо разработаны.
Уплотнение вала насоса
При работе насоса возникают протечки, через которые жидкость уходит из рабочей полости насоса. Чтобы избежать этого на валу насоса устанавливают уплотнение. Уплотнение вала разделяют на 3 типа:
Сальниковое уплотнение /сальниковая набивка.
Сальниковое уплотнение вала насоса является одним из самых простых, недорогих и доступных типов уплотнений.
Конструктивно сальник в насосе - это уплотнение, которое представляет собой шнур, уложенный в канавку корпуса насоса на валу. Сальниковое уплотнение обматывается вокруг вала, если это шнур или натягивается на вал центробежного насоса если это кольца, затем уплотнение поджимается шайбой или втулкой, которая крепится винтами к корпусу насоса.
Название сальниковое сохранилось со времен первого использования этого типа уплотнения, когда уплотняющим элементом выступала веревка, пропитанная жиром. Для работы сальникового уплотнения необходима минимальная протечка рабочей среды насоса.
Такое уплотнения способно работать только в смоченном состоянии, поэтому при монтаже не допускается сильно затягивать сальниковую набивку. При недостатке жидкости уплотнение вала насоса перегревается и разрушается в процессе работы насоса.
Поскольку для работы сальникового уплотнения необходима протечка, то такой тип уплотнения не способен обеспечить полной герметичности
Манжеты.
Манжетные уплотнения появились со времен освоения резины и пришли на смену сальниковым. Конструктивно манжетное уплотнение представляет собой эластичную манжету, надетую на вал насоса. Манжета уплотняется на валу за счет установленного пружинного кольца и давления жидкости в корпусе насоса.
Торцевые уплотнение вала насоса.
Самым современным типом уплотнения на сегодняшний день является торцевое уплотнение.
Торцевое уплотнение вала насоса – это герметизирующие устройства, относящиеся к контактному типу уплотнений с парой трения поверхностей двух деталей друг об друга.
Торцевое уплотнение вала насоса представляет собой сборочную единицу, состоящую из двух основных частей:
неподвижного элемента, который крепится в корпусе насоса и уплотняет место установки; - подвижного элемента, который крепится на валу и герметизирует вал.
Между этими двумя элементами расположены находятся 2 кольца из графита или керамики, поджатые пружинами для обеспечения герметичности. Трущуюся пару колец называют парой трения.
Торцевое уплотнение работает в условиях минимального расхода смазывающего вещества, смазкой в данном случает выступает рабочая среда. Торцевые уплотнения имеют большой срок службы и не допускают протечек.
Видео по теме
Вал является одной из основных деталей центробежного насоса, вентилятора или двигателя. От выбора материала и конструкции вала зависит эффективность передачи крутящего момента, а следовательно и коэффициент полезного действия двигателя.
Вал передает момент от двигателя к насосу и обеспечивает работу, в зависимости от типа агрегата, по перемещению грунтовых вод, химически агрессивных сред или обычной чистой воды для обеспечения системы водоснабжения.
