1598005345-121ff4a19eb2c194dd91d68eee15ed06 (Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. Я.И. Шефтер, И.В. Рождественский, 1957u), страница 12

= — — " К, Ь пс . Чвас. 00 ' 7С ' Чиас, где: Я вЂ” производительность насоса /л/сек/, Н вЂ” напор, с которым работает насос /м/, т/„„. — к. п. д. насоса, ги — площадь поршня насоса (дц'), Ь вЂ” ход поршня /дц/, 1 — передаточное отношение передачи от ветроколеса к насосу, 61 п... 脄— соответственно число оборотов ветроколеса и вала кривошипно-шатунного механизма. Что касается требования малого числа ходов поршня насоса, то оно объясняется тем,'что поршневой насос подает воду не непрерывно, а порциями, приводя при этом в движение ие только столб воды, находящийся над поршнем, но и штанги.

Вес штанг при этом может достигать большой величины, особенно если вода поднимается с больших глубин, Увеличение числа ходов поршня приводит к возникновению ударов в штангах, их разрыву, а также к возникновению гидравлических ударов в трубах, что приводит к порче насоса. Чем же объясняется, что для поршневого насоса требуется большой начальный момент при пуске его в работу? Чтобы ответить на этот вопрос, посмотрим, как меняется момент сопротивления на кривошипе насоса за один ход поршня (рис.

48). За один ход поршня момент на кривошипе, т. е. момент нагрузки на валу двигателя, который приводит насос, изменяется пропорционально косинусу угла поворота кривошипа согласно формуле: Мнас. = Р ' К ' Сов ф з где: Р— усилие на штанге насоса (кг), К вЂ” радиус кривошипа, равный половине хода поршня (м), чз — угол поворота кривошипа относительно вертикального положения, Совр — косинус угла поворота. Когда кривошип находится в вертикальном (верхнем или нижнем) положении, то момент сопротивления насоса равен нулю. При движении поршня насоса из нижнего положения в верхнее момент сопротивления возрастает и становится в 3,14 раза больше некоторого среднего момента, который ветродвигатель преодолевает в процессе работы. Средний же момент за один оборот кривошипа может быть определен делением заштрихованной площадки, огибаемой синусоидой, характеризующей изменение момента сопротивления на валу кривошипа за один оборот, на весь угол поворота кривошипа, т.

е. на угол 2и, или 360'. Таким образом, максимальный момент сопротивления на валу крнвошипа более чем в 3 раза выше среднего момента сопротивления, с которым работает ветродвигатель. Если во время работы ветродвигателя этот максимальный момент преодолевается за счет использования кинетической энергии ветроколеса, то при трогании с места он должен быть преодолен за счет момента вращения, создаваемого ветроколесом.

Отсюда становится поНят- е Это уравнение является приближенным, так как усилие Р' на криво- шипе непостоянно. Однако в связи с тем, что угол Ч очень мал, можно принять, что усилие Р' на штанге насоса приближенно рвано усилию Р. 62 и гуу иым, что ветродвигатели, которые используются для приведения в действие поршневых насосов, должны обладать большим моментом при трогании с места с тем, чтобы иметь возможность начинать работу при относительно малых скоростях ветра. Какие же цетродвигатели могут быть использованы для работы с поршневым насосом р Если мы вспомним характеристики моментов вращения различных ветродвигателей, которые приведены иа . 5 г рисунке 2, то увидим, что ветродвигателями, наиболее З5шу ' ~ о" пригодными для привода лдг поршневых насосов, являются тихоходные многолопаст- 5 ные ветродвигатели. Эти дви- Р гателн не только обладают большим моментом трогания, ио при прочих равных усло- з виях имеют меньшее, чем 5 7 ~ быстроходные двигатели, Я число оборотов и, следовательно, требуют меньшего передаточного отношения от з ветроколеса к насосу.

Это однако совершенно не значит, что быстроходные вет. родвигатели, обладающие малым начальным момеи- И 5 том, ие могут быть использованы для привода поршневых насосов. Вполне очевидно, что если нам удастся снизить момент соп отивления на валу вет- рис. 48. схема кр ш . Схема кривошияиого мехао р низма поршневого насоса и днаграм. родвигателя при его трога- ма из енения момента на валу нии с места либо подключе- колеса с кривошипным механизмоьп НИЕМ Наеоеа Мздой МОЩНО- у — недужен колесо, у — аедомое колесо 3 — шатун, З вЂ” штанга насоса, Б — насос. сти, либо разгрузкой насоса поло»;ение у з — у — ход поршня енерх — подача нодм насосом.

Положение ИЛи какими-то другиМи Спо- з — 7 — ! — хад поршня анна. и ент собами, то быстроходный нагрузки ранен нулю. ветродвигатель может быть также использован для привода поршневого насоса. Об устройствах, которые позволяют приводить прошневые насосы от быстроходных ветродвигателей, будет сказано в дальнейшем. Усилие изобретателей и рационализаторов, работающих над ъ ш улучшением ветронасосных установок, над повышением эффективности их работы, направлены, с одной стороны, на устранение недостатков поршневых насосов, о которых мы только что рассказали, а с другой— на создание новых экономичных способов водоподъема, при использовании которых удалось бы применить для механизации водоснабжения легкие быстроходные ветродвигатели. Прежде чем перейти к рассмотрению предложений изобретателей по ветронасосным агрегатам и оценке их полез- Ф ности, будет целесообразным ознакомиться с основными ветронасосными агрегатами, выпускаемыми нашей промышленностью или подготовляемыми к выпуску.

Таких насосных агрегатов немного и все они, как правило, работают с поршневыми насосамиу Основными из них являются с '' б УТВ-5, ДДК-4 и ВП-3. Кроме того, для работы с поршневым насосом используется ветродвигатель УВД-8. Ветр одвигатель УТВ-5 мощ- ностью до 2,5 л.

с. предложен С. В. Набу заровым и М. Б. Ханиным (авторская заявка № 8636). Он предназначен преиму)цественно для механизации подъема воды и отличается от ветродвигателя УВД-8 размерами ветроколеса и конструкциями редукторов (рнс. 49). Ветродвнгатель УТВ-5, как и УВД-8, ! — ветроколесо велоснпедного ИМЕЕТ регуЛИрОваНие СКорОСти Враще- ния и мощности путем вывода ветроко- а — приводной шкив, леса из-под Ветра за счет эксцентрнси-  — пласкоременная передаче, б — увнверсальная водападъем. ТЕТа, КВК ЭТО ВыПОЛНенО и На ВетрОдВИ- ная лебедка, 7 — квасе. ГаТЕЛЕ ТВ-5.

 — башка, П вЂ” лсбса а пуска н останавкв двягате.ля, Ветродвигатель УТВ-5 имеет ветро- Ш вЂ” насосные тРубы. колесо велосипедного типа 1 диаметром 5 м, вращение которого с помощью верхнего 2 и нижнего 3 редукторов передается приводному шкиву 4, от которого вращается с помощью плоскоременной передачи б водоподъемная лебедка б с насосом НП-95. Водоподъемная лебедка применена та же, что и у ветродвигателя УВД-8.

В чем же преимущества и недостатки ветродвигателя УТВ-5 по сравнению с рассмотренным раньше ветродвигателем ТВ-5? Основное преимущество ветродвигателя УТВ-5 перед ТВ-5 заключается. в том, что первый не требует обязательной установки его над колодцем или скважиной, т. е. не загромождает колодца, не усложняет монтаж двигателя.

Кроме того, вегродвигатель ТВ-5 имел вместо вала штангу, движущуюся возвратно-поступательно и связанную непосредственно со штангой насоса. Поэтому для применения резервного привода требовалось дополнительное устройство в виде передач, тяг и т. д. Однако, изменив конструкцию ветронасосного агрегата, авторы УТВ-5 неоправданно усложнили агрегат, снизили его к.п,д. Так, если верхний редуктор ветродвигателя повышает скорость вращения вертикального вала в 6 раз, а нижний редуктор эту скорость вращения понижает в два раза и приводной шкив нижнего редуктора имеет 120 оборотов в минуту, то в водоподъемной лебедке скорость вращения кривошипа снижается снова до 30 — 40 оборотов в минуту. Если для универсального ветродвигателя, предназна- б ченного для привода кормоперерабатывающих машин иа фермах, требуется обычно около 400 оборотов в минуту мбВШШ»„ вала трансмиссии и повышение оборотов 3 выходного вала до ) 120 оборотов в минуту вполне оправдано, то в ветронасосном агрегате, приводящем в движение поршневой насос, это повышенне числа оборотов нецелесообразно.

Рис. 50. универсальная водонодъсмная Ветродвнгатель лебедка: УТВ-5, который боль- 7 — малые (еедушае) шестерни; 2 — бальшнс (ведомые) шестерен,  — пален «рввошнпа, шую часть рабочего 4 — штанге насоса,  — направлнюшне стержня, Времени сможет раз б — направляюшнй ролик, 7 — аагншательаая труба,  — ваадушный колпак, у — обратный клапан. вин ать мощность 0,8 — 1 л. с., конечно, не следует считать универсальным двигателем, ибо он будет в большинстве случаев применяться только как ветронасосный агрегат.

А в этом случае не требуется то повышение числа оборотов на выходном валу двигателя, которое б. 72! о5 было сделано конструкторами, рассчитывающими, что агрегат будет универсальным. Что представляет собой универсальная водоподъемная лебедка? Лебедка (рис. 50) состоит из двух малых (ведущих) цилиндрических шестерен 1 и двух больших (ведомых) шестерен 2. Большие шестерни имеют пальцы кривошнпа 8, с которыми соединена штанга насоса 4. Штанга совершает возвратно-поступательное движение. Для того чтобы предотвратить расшатывание Рис.

6К Ветроиасасиый агрегат ДДК-4: à — ветровое шшесо, 2 — ишовка ветродавгатевя,  — штанга васоев, б — воршневой насос.б — башня, б — шахтный ководеи. à — расгяшхн,  — хвост. У вЂ” бовтвая доната. сальниковых уплотнений и самого насоса, устанавливаются направляющие 6 н ролик 6. Насос имеет основной поршень диаметром 95 мм, который обеспечивает подачу воды при ходе штанги насоса вверх, а также плунжер, который вытесняет воду нз нагнетательной трубы и дает возможность подавать воду и при ходе штанги насоса вниз. Привод лебедки от шкива нижнего редуктора ветродвигателя через плоскоременную передачу и приводные шкивы дает воз- 66 можность располагать ветродвигательв стороне отколодца. Благодаря эуому удается проводить работы по монтажу и установке ветродвигателя независимо от работ по сооружению колодца нли скважины.

Наличие же дифференциального насоса обеспечивает более равномерную подачу воды в несколько большем количестве. Каждая водоподъемная лебедка снабжается воздушным колпаком 8 и обратным клапаном 9, назначение которых заключается в том, чтобы обеспечить равномерность подачи воды насосом и предохранить насос от гидравлических ударов„могущих возникнуть при остановках насоса.