Меню раздела

Конструкция и расчет агрегатов систем охлаждения


Жидкостные насосы
Назначением жидкостных насосов является обеспечение циркуляции жидкости около охлаждаемых поверхностей двигателей, их агрегатов и через охладители охлаждающего тела. При использовании для охлаждения двигателя водо-водяного охладителя забортной воды применяют насос забортной воды, который должен обеспечить подачу воды и напор, способный преодолеть гидравлическое сопротивление не только системы охлаждения двигателя и охладителя, но и фильтров кингстонных ящиков и теплых ящиков. Для обеспечения необходимых расходов нередко устанавливают несколько насосов, работающих параллельно или последовательно и обеспечивающих откачку воды из трюмных отсеков судна.
Общими для всех двигателей принципами компоновки насосов являются расположение их вне картера и обеспечение возможно более простых приводов и водопроводов.
В судовых двигателях насосы обычно размещают на торце корпуса, рядом с масляными насосами и приводят в движение цилиндрическими зубчатыми колесами или от пальца кривошипа (поршневые насосы) на торце коленчатого вала. В автотракторных двигателях насосы компонуют соосно с вентиляторами.
Центробежные насосы получили наибольшее распространение как для внутренних, так и для внешних кругов циркуляции, так как они отличаются высокой подачей при малых габаритных размерах и массах, простотой конструкции и высокой износостойкостью. Через центробежные насосы можно также сливать охлаждающую жидкость из систем охлаждения. В центробежных насосах применяют полузакрытые и реже открытые и закрытые колеса.
Водокольцевые, вихревые, шестеренные и поршневые насосы обладают в отличие от центробежных способностью подсасывания Жидкости на высоту не менее 1,5 м. Их применяют для судовых двигателей в тех случаях, когда насосы расположены высоко над уровнем воды.
Конструкция водяного насоса тракторного двигателя А-41 типична для насосов автотракторных двигателей. Вода к крыльчатке 9 подводится через полость в чугунном корпусе 16 насоса. Вал 6 уплотнен резиновой манжетой 7 с пружиной, а торец корпуса 16-шайбой 11, вращаемой крыльчаткой за выступы и прижимаемой к корпусу 16 пружиной 10 манжеты. Подшипники 4 к 14 смазываются консистентным смазочным материалом, подаваемым через масленку 13 до появления его в контрольном отверстии, закрываемом пробкой. Полость подшипников уплотнена сальниками 2 и 72. Крыльчатка закреплена на валу болтом, а шести-лопастного вентилятора - шпонкой и гайкой. Осевому смещению вала в сторону вентилятора препятствует упорное кольцо.
Конструкция насоса, представленного на рис. 247, характерна для высокооборотных форсированных дизелей. В чугунном корпусе насоса с отводящим патрубком 3 и крышкой с входным патрубком 1 на двух шарикоподшипниках 7 вращается вал 10, к фланцу которого приклепана крыльчатка 14, отлитая из алюминиевого сплава. Вал приводится во вращение шестигранным кулачком 9 привода, вставленным в шестерню привода масляного насоса дизеля, установленную на пальцах вертикального вала привода водяного насоса, подшипники смазываются маслом, используемым для смазывания передачи с коническими зубчатыми колесами, то их изолируют от водяной полости двумя уплотнениями из резиновых колец 11 и текстолитовых втулок, поджимаемых пружинами.
Уплотнения смонтированы в промежуточной вставке для проверки их работы имеются контрольные отверстия 6. Подвод масла к подшипникам дозируется маслоотражателем.
Вода из насоса сливается через спускной кран 2. Тщательно спрофилированные лопатки крыльчатки и диффузор 4 корпуса обеспечивают высокую подачу (до 22 м3/ч) и давление на выходе до 0,1 МПа.
На рис. 248 показана конструкция водокольцевого самовсасывающего насоса забортной воды. Насос состоит из крыльчатки, двух бронзовых половин корпуса и двух чугунных крышек с подшипниками вала насоса и поджимными уплотняющими сальниками. Крышки со стороны половин корпуса насоса отделены и уплотнены латунными листами и паронитовыми прокладками, предотвращающими их коррозионное разрушение и смешение воды и масла подшипников. В половинах корпуса выполнены спиральные каналы I и II переменного сечения, образующие полости вокруг крыльчатки. Эти полости связаны окном III с входным патрубком насоса, а окном IV-с выходным. Так как патрубки расположены выше насоса, то полости даже при неработающем насосе заполнены водой. При вращении крыльчатки воздух или вода центробежными силами выбрасываются в каналы / и //, где сначала создается разрежение (на участке увеличивающихся сечений канала), а затем давление (на участке, где сечения каналов уменьшаются). Этим обеспечивается самовсасывание насосом воды.
Вихревой насос имеет рабочее колесо с радиальными лопатками, расположенными симметрично для устранения осевого усилия. При вращении колеса лопатками создаются вихревые токи в каналах, выполненных в корпусе и крышке насоса и охватывающих лопатки. Энергия выхода преобразуется в давление, под действием которого вода по спиральному каналу направляется в выпускной патрубок. С другой стороны насоса выполнен спиральный канал, по которому вследствие разрежения, создающегося при перемещении воды в охватывающих колесо каналах, вода подсасывается из впускного (вихревого) патрубка.
В конструкциях шестеренных насосов систем охлаждения зубчатые колеса не смазываются маслом в отличие от масляных насосов. Поэтому в насосах забортной воды и трюмных насосах недопустимо, чтобы зубья колес насоса касались одно другого. В таких насосах (рис. 250) оба рабочих зубчатых колеса 4 и 7 не касаются одно другого и закреплены на валиках 5 и 6 неподвижно, например, шпонками, а движение их синхронизируется наружными зубчатыми колесами 2 и 3, находящимися,
как и зубчатое колесо 1 привода, в картере или полости, где возможно их смазывание маслом. Шариковые подшипники смазываются тем же маслом, что и шестерни, синхронизирующие зубчатые колеей, а бронзовые втулки в корпусе насоса — маслом из дозирующей авто-масленки (сечение А-А).
Примером конструкции поршневых насосов является насос судового двигателя 1ЧУБ24 (4СЧ 17,5/24), показанный на рис. 251. Корпус 5 насоса установлен на корпусе 1 привода; поршень 6 насоса с помощью шатуна 7 и болта-эксцентрика 19 с втулкой 18 эксцентрика приводится в движение от коленчатого вала 21 двигателя шестерней 22 и колесом 23. Шатунные подшипники смазываются маслом, подводимым из подшипника приводного вала 24 через отверстия в болте-эксцентрике, втулке-эксцентрике и шатуне. Направляющими поршня служат втулка 2 и грундбукса 9; поршень уплотнен сальником 8 с мягкой набивкой и составными кольцами 3 и 4. Смазывается поршень с помощью пресс-масленки 29. Вода засасывается через отверстие в коробке всасывания 16 и нижний клапан с седлом 15, уплотняемый резиновым кольцом 22, и нагнетается через верхний клапан с седлом 10. Седла клапанов смонтированы в корпусе насоса на шпинделе 14 с помощью дистанционной трубки И. Клапаны прижимаются к седлам пружинами. Подача насоса регулируется коническим клапаном 25, перепускающим воду со стороны нагнетания в рабочую полость. В случае излишнего повышения давления вода перепускается через предохранительный клапан, расположенный в коробке 28. Клапан 31 устраняет большое разрежение в рабочей полости в случае засорения всасывающих труб или фильтров и позволяет регулировать подачу насоса. Кран 30 служит для спуска воды из насоса и системы охлаждения.
На корпусе 1 могут быть установлены два таких насоса (вместо крышки 17; шатун второго насоса монтируют на место промежуточного кольца 20). Один из насосов обычно работает как трюмный насос, но в аварийных случаях оба насоса могут работать параллельно или как охлаждающие, или как трюмные насосы. Для этого их соединяют соответствующими трубопроводами и переключательными кранами 15 и 27, смонтированными в коробке всасывания 16 и воздушном колпаке 26, полость которого частично заполнена воздухом для уменьшения колебаний давления подаваемой воды.
Поршневые насосы аналогичной конструкции используют в качестве насосов забортной воды.