Испытание вакуумных насосов

12.11.2014

Эффективность работы доильных установок зависит в первую очередь от надежного действия вакуумных насосов. Случаи перебоев в их работе наблюдаются довольно часто. Из зарубежной практики эксплуатации доильных машин известны, например, такие факты. В статье У. К. Боуэна и др. сообщается, что была проведена проверка работы 196 различных доильных машин. В итоге оказалось, что исправно работающих вакуумных насосов было всего 7%; насосов без запаса производительности — 6%, а с запасом производительности ниже установленного стандарта — 60%. Таким образом, 66% доильных машин работали ненадежно из-за недостаточной производительности вакуумных насосов.
Из числа насосов, работающих без достаточного запаса производительности, 16% имели малый рабочий объем, 16% низкое число оборотов, и 24%. — большой износ рабочих деталей.
Аналогичные недостатки в работе вакуумных насосов имели место и в нашей стране. Поэтому Подольская МИС в 1962 г. провела сравнительные испытания вакуумных насосов от различных применявшихся у нас доильных установок.
Их технические характеристики приведены в табл. 30.

Испытание вакуумных насосов

Все насосы имели электрический привод, а «СУ», ДПР-ЗГ и УВ-45 были оснащены дополнительно двигателем внутреннего сгорания.
Вакуумные насосы с двигателями были укомплектованы соответствующими приборами и смонтированы в форме отдельных силовых агрегатов. Наиболее удачными из них были признаны УВ-45 и РВН-40С. В первом из них вакуумный насос и оба двигателя смонтированы на вакуум-баллоне. Электродвигатель при работе вакуумного насоса от двигателя внутреннего сгорания превращается в асинхронный электрический генератор для освещения рабочих мест молочной фермы.
Все насосы, за исключением РВН-200, имели текстолитовые пластины взамен стальных. Испытания показали, что текстолитовые пластины оказывают на зеркало цилиндра меньшее давление от действия центробежной силы, и поэтому износ как самих пластин, так и зеркальной поверхности цилиндра получается значительно меньше. Однако текстолитовые пластины дают в процессе работы усадку по длине, которая сопровождается увеличением торцевых зазоров, сильно снижающих производительность вакуум-насосов. Для борьбы с этим И. И. Мжельский применил предварительную термообработку текстолитовых пластин в масле, в результате которой их усадка сводится к минимуму, а производительность насоса становится более устойчивой.
Торцевые перетечки воздуха можно уменьшить и другими способами. Наиболее практичный из них следующий. Автором совместно с Н. И. Мжельским были сконструированы разрезные пластины, состоящие из трех деталей: крайние I и III имеют одинаковое устройство с косым торцом внутри, а средняя II сделана в форме клина (рис. 111), обращенного тупым концом к центру окружности. При вращении ротора насоса все три части пластины под действием центробежной силы прижимаются к поверхности корпуса насоса. Клиновидная часть пластины II раздвигает крайние части I и III в осевом направлении до соприкосновения ее торцов с поверхностями боковых крышек насоса. При этом торцевые зазоры, вызывающие перетекание воздуха, полностью устраняются. Угол клина подбирается таким, чтобы сила, раздвигающая пластины, не была слишком большой, но достаточной для преодоления силы, которая возникает по торцам от разности давлений между камерами, расположенными по обеим сторонам пластины.
Испытание вакуумных насосов

В целях уменьшения небольшого зазора, который может образоваться в точке А (у острия клина, см. рис. 111), пластину можно сделать двухслойной, т. е. она будет состоять из двух пластин, закладываемых в один паз: одна из этих пластин — вышеописанной конструкции, а вторая — обычной. Первая уничтожает торцевые зазоры, а вторая перекрывает отверстие около острия клина (точка А). В случае изготовления клина из мягкого металла необходимость в применении двухслойных пластин отпадает.
Испытания вакуумного насоса с клиновидными компенсаторами торцевых зазоров показали повышение его производительности на 30%.
При испытаниях был изучен вопрос о влиянии расположения ротора относительно статора на производительность насоса. Из трех положений — верхнее, нижнее и боковое — наиболее целесообразным признано нижнее положение ротора. Испытания проводились на насосе ДПР-ЗГ.
При боковом положении ротора производительность насоса (при вакууме 40 см рт. ст.) была 21,1 м3/ч. При верхнем положении и сохранении всех остальных условий одинаковыми производительность уменьшилась до 17,4 м3/ч, а при нижнем она возросла До 24,4 м3/ч. Характерно, что при этом положении ротора производительность увеличивается в течение некоторого времени работы насоса, а при верхнем положении — уменьшается.
Количественные данные по этим испытаниям приведены в табл. 31.
Испытание вакуумных насосов

Как уже упоминалось выше, очень важным показателем качества насоса является устойчивость его производительности в зависимости от длительности эксплуатации. В табл. 32 приведены данные по изменению производительности в зависимости от количества часов работы.
Испытание вакуумных насосов

При испытаниях для всех насосов были сняты основные рабочие характеристики, выражающие зависимость расхода воздуха (производительность) от величины вакуума (рис. 112). Эти характеристики дают наглядное представление о сравнительной величине производительности испытанных вакуумных насосов, максимальной величине вакуума, характеризующей качество изготовления каждого из них. По этим же характеристикам можно определить расход воздуха для каждого насоса применительно к параметрам доильной установки, которую он должен обслуживать. Полученные данные представлены в табл. 33.
Испытание вакуумных насосов

В результате анализа полученных данных было установлено, что вакуумный насос РВН-40/350 имеет относительно хорошие параметры, и нет оснований снимать его с производства. Были отмечены также как перспективные вакуум-насосы РНВ-40С и УВ-45, которые после устранения ряда дефектов могли бы пойти в серийное производство.
Н. И. Мжельский провел исследование основных соотношений геометрических размеров испытанных ротационных вакуумных насосов с целью получения безразмерных параметров и сравнения их с аналогичными параметрами, принимаемыми при конструировании компрессоров. Полученные им данные приведены в табл. 34.
Н. И. Мжельским проведены исследования по воздухораспределению вакуумных насосов применительно к режимам работы их на доильных установках и определены оптимальные размеры входных и выходных вакуумных каналов, а также их расположение по окружности статора. Им же исследовано влияние смазки на производительность вакуум-насосов и сделана сравнительная оценка различных систем смазки.
Испытание вакуумных насосов