ВАКУУМНЫЕ ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ НА ТРЕНИЕ

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в насосах без разгрузочных колец, складывается из мощностей, затрачива­емых на преодоление сил трения: Nj_ — пластин в пазах ротора, Ns — концов пластин о неподвижный цилиндр, N3 — в подшип­никах и /V4 — в уплотнениях (сальнике). Следовательно, мощность (Вт) трения, затрачиваемая на преодоление сил,.

ЛГТ р = Tfi + N2 + N3 + Nt.

Определение потерь мощности на преодоление сил трения ведется раздельно для ротора и цилиндра от сил инерции и от сил перепада давлений газа между ячейками [11].

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения пластин в пазах ротора, (Вт)

N, = AU + А^дрф где AU> Nn Арф—составляющие мощности, затрачиваемой на преодоление сил трения пластин в пазах ротора, соответственно от сил инерции и от разности дав­лений в соседних ячейках:

AU = тплЮЗД^гщщ 1 + ^ Jl — А - + + 2Х2 — (1 — Я)2 Sin2 If + (1-Я) Sinipj; Г (2.44)

Vp4> = 4г loU75 (e/'I)+1'325A0,291 X

Xlg^L[l+2(l_cost)+4-(l-ji)2 sin2 ipj (2.45)

(K — показатель адиабаты сжатия для воздуха й двухатомных газов, K = 1,4; Ф — угол наклона пластин в пазу ротора, рад),

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения пластин о неподвижный цилиндр, (Вт)

N2 = ЛГцф + МцДрф, где Л^, —составляющие мощности, затрачиваемой иа преодоление сил

Трения пластин по цилиндру соответственно от сил инерции и от разности давле­ний в соседних ячейках:

= тплы^22(х2 [ 1 _ ^L + 2Я" - (1 - Я)2 sin2ф -

_X(l_X)(l-A)sin1J)]; (2.46)

124е /.+№)] sin ф+1>4

С0 ^S2818-^.(2.47)

С увеличением угла наклона пластин составляющая мощ­ности, затрачиваемой на преодоление сил трения по цилиндру, от сил инерции уменьшается, в то время как остальные слагаемые увеличиваются незначительно. Это объясняется перераспределе­нием усилий, действующих на цилиндр и в пазах ротора. След­ствием увеличения угла наклона пластин является общее сниже­ние мощности, затрачиваемой на преодоление сил трения в насосе. Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения пластин в вакуумном насосе при углах tp = 40 ... 50°, составляет около 20 ... 30 % мощности, затрачиваемой на преодоление сил трения радиальных пластин. При *ф = 0 формулы (2.44) ... (2.47) исполь­зуют для определения механических потерь в результате трения в насосах с радиальным расположением пластин.

Значения составляющих мощности, затрачиваемой на преодоле­ние сил трения, приведены в примере расчета насосов.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в раз­грузочных кольцах, (Вт)

Чк

Где TjK — КПД передачи энергии через разгрузочные кольца от пластин к ци­линдру, т)к = 0,8 ... 0,9; fig — коэффициент трения между чугунными разгрузоч­ными кольцами и чугунным корпусом со смазкой, Ц8 « 0,05 [11]; N — суммар­ная сила реакций разгрузочных колец иа цилиндр, Н; юк — угловая скорость разгрузочных колец, рад/с; Ьк — толщина разгрузочного кольца, м.

Так как в разгрузочных кольцах имеются радиальные отвер­стия, то перепад давлений на кольца не действует. В этом случае силу N определяют как геометрическую сумму сил, действующих со стороны пластин на кольца, и веса самих колец. Величину и направление силы N можно определить графически.

Ввиду относительно небольшой мощности, затрачиваемой на преодоление сил трения в подшипниках, ее подсчитывают по упрощенной формуле без учета веса ротора и пластин. Обычно считают, что на подшипники ротора передается только усилие от газовых сил Т0, ■ причем эта равнодействующая проходит через центр ротора (Н):

Т0 « 2 rLpit

Где р. __ среднее индикаторное давление, Па,

Pi = Ni/Sg. (2.48)

Мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения в под­шипниках, (Вт)

(2.49)

Где р. « 0,05 ... 0,08 — коэффициент трения для подшипника скольжения; jx « « 0,005 ... 0,008 для подшипника качения; dB — диаметр вала подшипника скольжения (средний диаметр подшипника качения), м.

Мощность Nit затрачиваемая на преодоление сил трения в уплотнениях, обычно невелика и в значительной степени зависит от их типов и конструкции. Часто в расчетах мощность, затрачи­ваемая на преодоление сил трения в уплотнениях, принимают равной мощности, затрачиваемой на преодоление сил трения в подшипниках, т. е. iV4 л* Ns.