Меню

Двс привод для насоса



Насос водяной: основа жидкостной системы охлаждения ДВС

Для работы жидкостной системы охлаждения двигателя необходимо обеспечить постоянную циркуляцию охлаждающей жидкости. Данная задача решается с помощью водяного насоса или помпы — все об этих агрегатах, их типах, конструкции и работе, а также об их правильном выборе, ремонте и замене читайте в статье.

Что такое водяной насос?

Водяной насос (жидкостный насос, помпа) — компонент системы жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания; циркуляционный насос, обеспечивающий принудительное обращение охлаждающей жидкости по контурам системы.

Подавляющее большинство современных автомобильных, тракторных и иных двигателей имеет жидкостную систему охлаждения — в такой системе теплоносителем, обеспечивающим отбор тепла от наиболее нагретых деталей силового агрегата, выступает вода или антифризы. Наибольшая эффективность системы достигается при принудительной циркуляции теплоносителя — именно с этой целью используются циркуляционные водяные насосы (помпы). Такой насос устанавливается на двигатель и обеспечивает постоянную циркуляцию жидкости по всем контурам системы охлаждения.

Водяной насос играет важную роль в работе силового агрегата, выход насоса из строя в считанные минуты приводит к перегреву двигателя и может стать причиной серьезных поломок. Поэтому при неисправностях насос необходимо ремонтировать или менять, а чтобы сделать верный выбор, необходимо разобраться в существующих типах помп, их конструкции и принципе работы.

Типы и конструкция водяных насосов

Все современные автомобильные водяные помпы являются насосами центробежного типа, они нагнетают охлаждающую жидкость в систему с помощью вращающегося многолопастного колеса (крыльчатки). В таком насосе крыльчатка находится в замкнутой полости с двумя патрубками: подводящим над центром крыльчатки и нагнетательным на периферии. Охлаждающая жидкость поступает на среднюю часть крыльчатки и отбрасывается ее лопастями на периферию, приобретает ускорение и через нагнетательный патрубок подается в водяную рубашку двигателя. Так между подводящим и нагнетательным патрубками насоса создается разность давлений, обеспечивающая циркуляцию охлаждающей жидкости по системе.

Обычно насос встраивается в систему охлаждения между выпускным патрубком радиатора и впускным патрубком водяной рубашки двигателя. То есть, через помпу проходит уже охлажденная в радиаторе жидкость, благодаря чему на агрегат снижается тепловая нагрузка и продлевается его ресурс.

Конструкция водяного насоса в общем случае проста. Основу агрегата составляет литой корпус с патрубками (подводящим и нагнетающим), внутри которого на валу расположена крыльчатка. Вал крыльчатки удерживается одним или двумя подшипниками в передней стенке корпуса, вся конструкция уплотняется самоподжимным сальником, препятствующим проникновению охлаждающей жидкости в подшипник и ее утечку из корпуса насоса. Сальник имеет пружину, за счет чего он всегда прижат к корпусу насоса и обеспечивает необходимую степень герметичности. Также внутри может располагаться водоотражатель, препятствующий попаданию воды на подшипники изнутри. Снаружи на валу крыльчатки располагается ступица шкива привода насоса, на который может крепиться и вентилятор. На шкиве или на валу со стороны передней стенки корпуса насоса может располагаться пылеотражатель, препятствующий проникновению пыли в подшипник.

Существующие сегодня помпы отличаются конструкцией крыльчатки и корпуса, способом установки на двигатель, типом привода и наличием/отсутствием привода вентилятора охлаждения радиатора.

В помпах используются крыльчатки двух основных типов:

  • Дисковые — крыльчатка конструктивно выполнена в виде плоского диска, на одной поверхности которого расположены прямые или спиральные лопасти;
  • Кольцевые — крыльчатка выполнена в виде двух дисков, между которыми расположены прямые или спиральные лопасти.

Наиболее широкое применение находят дисковые крыльчатки с лопастями различных типов. Кольцевые крыльчатки применяются реже вследствие более сложной конструкции и высокой массы. Дисковые крыльчатки могут быть литыми и штампованными, кольцевые — литыми и сварными (собранными из отдельных компонентов).

По конструкции корпуса и способу установки на двигатель жидкостные насосы бывают:

  • Интегрированные в блок двигателя;
  • Корпусные (автономные).

Насосы первого типа имеют корпус, открытый со стороны крыльчатки — вторую часть корпуса составляет полость в блоке двигателя. Такой насос монтируется непосредственно на двигатель (через прокладку на специально обработанную привалочную поверхность), он занимает мало места и требует выполнения минимального числа соединений, так как нагнетательный патрубок обычно интегрирован в корпус и блок. Именно насосы, интегрированные в блок двигателя, сегодня получили наибольшее распространение.

Насосы второго типа выполнены в виде автономных агрегатов, которые соединяются с системой охлаждения патрубками. Эти насосы тоже устанавливаются на блок двигателя (на привалочную поверхность или на отдельные кронштейны), однако занимают больше места, чем насосы первого типа. В остальном корпусные и интегрированные насосы не имеют принципиальных отличий.

Читайте также:  Насос для отвода канализационных стоков

Водяные насосы могут иметь привод двух основных типов:

  • Ремнем/цепью ГРМ;
  • Ремнем привода вспомогательных агрегатов.

В первом случае на насос устанавливается зубчатый шкив (для зубчатого ремня) или звездочка (для цепи), во втором случае используется шкив для обычного клинового или поликлинового ремня. Сегодня используются все типы приводов, однако наибольшее распространение получили насосы с приводом от ремня ГРМ и поликлинового ремня. На ранних двигателях (особенно дизельных) все еще используются клиноременные передачи с одиночными, спаренными, строенными и счетверенными ремнями.

Наконец, шкив привода водяного насоса может использоваться для установки вентилятора охлаждения. Вентилятор может монтироваться на шкив непосредственно (жестко) или через вязкостную муфту, в первом случае вентилятор работает постоянно (так как насос имеет постоянный привод), во втором случае вентилятор включается в работу только в определенном диапазоне температур.

Вопросы выбора, ремонта и замены водяных насосов

Водяной насос имеет ограниченный ресурс, который редко превышает 80-90 тысяч км пробега, поэтому данный агрегат необходимо периодически менять. Для замены необходимо выбирать помпу того же типа и модели, что стояла на двигателе ранее, в противном случае агрегат просто не встанет на свое место или будет работать некорректно. Допускается установка аналогов, однако далеко не для всех автомобилей это возможно.

На многих современных двигателях с приводом насоса ремнем ГРМ замена данного агрегата выполняется одновременно с заменой ремня и его роликов при регламентированном ТО. Это сделано с целью минимизации вмешательства в работу привода газораспределительного механизма — все детали меняются сразу, и система нормально работает весь межсервисный интервал. Для таких двигателей предлагаются полные ремонтные комплекты — ремень ГРМ, его ролики, водяная помпа, уплотнители и крепеж.

При покупке нового водяного насоса необходимо приобретать и прокладку — обычно она идет в комплекте, хотя в ряде случаев уплотнители можно найти отдельно. Для интегрированных в блок насосов необходима одна прокладка, для корпусных насосов может потребоваться несколько прокладок для каждой привалочной поверхности.

В случае, если насос не выработал свой ресурс, но в нем возникли неисправности (утечки, поломка или деформация крыльчатки, износ подшипников и т.д.), допускается выполнение ремонта. Наиболее частая проблема — износ самоподжимного сальника и утечка через него охлаждающей жидкости. Эта неисправность устраняется заменой сальника в сборе, отремонтировать данную деталь, как правило, невозможно. При поломке корпуса или крыльчатки насос проще заменить на новый.

При правильном выборе и замене водяного насоса система охлаждения двигателя будет безотказно работать в любых условиях эксплуатации.

Источник

Привод центробежных насосов

В качестве привода центробежных насосов на НПС используются асинхронные и синхронные электродвига­тели, состоящие из неподвижной части (статора) и враща­ющейся части (ротора). Коренное различие между ними заключается в соотношении между угловыми скоростями ротора и магнитного поля: у асинхронных электродвига­телей они различны, а у синхронных — равны.

Асинхронные электродвигатели могут быть как с ко­роткозамкнутым, так и с фазным ротором. В первом слу­чае его обмотка выполняется в виде цилиндрической клетки (типа «беличьего колеса»), а во втором имеет три фазные обмотки, соединяющиеся на самом роторе в звез­ду, а на валу машины — с контактными кольцами. На кольца наложены щетки.

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, продуваемые под избыточным давлением, се­рии АТД имеют частоту вращения вала 3000 об/мин и мощность От 500 до 5000 кВт. Поскольку в корпусе элек­тродвигателя поддерживается избыточное давление воз­духа, равное 500-700 Па, попадание паров нефти или нефтепродуктов в него исключено. Поэтому асинхронные электродвигатели серии АТД монтируют в одном поме­щении с насосами.

Эти электродвигатели поставляются как с замкнутым циклом вентиляции (тип АЗП), так и с разомкнутым (тип АРП). В первом случае циркулирующий воздух охлаж­дается в двух водяных холодильниках, установленных в верхней части корпуса, а во втором — подводится снизу через воздухопроводы, расположенные в проемах фунда­мента, или сверху — через воздухопроводы, расположен­ные над двигателями.

В соответствии с ГОСТ 18620 асинхронные электро­двигатели маркируются следующим образом: А — асин­хронный; Р — разомкнутый цикл вентиляции; 3 — зам­кнутый цикл вентиляции; П — с повышенной точностью установочных размеров; цифра после дефиса — мощность, кВт; цифра после дробной части — напряжение, В; пос­ледующие буквы: У — для макроклиматического района с умеренным климатом; УХЛ — для макроклиматиче­ского района с умеренным и холодным климатом; после­дняя цифра — категория размещения, в том числе:

  1. для эксплуатации на открытом воздухе;
  2. для эксплуатации под навесом или в помещени­ях, где колебания температуры и влажности воздуха не существенно отличаются от колебаний на открытом воз­духе и имеется сравнительно свободный доступ наруж­ного воздуха;
  3. для эксплуатации в закрытых помещениях с ес­тественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха и воздействие песка и пыли суще­ственно меньше, чем на открытом воздухе;
  4. для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями;
  5. для эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью.
Читайте также:  51432 3548010 насос вакуумный

Синхронные электродвигатели кроме обмотки возбуж­дения имеют также дополнительную пусковую обмотку. Как только электродвигатель набирает необходимое чис­ло оборотов, в обмотку возбуждения подается ток, и дви­гатель начинает работать в синхронном режиме. Элект­родвигатели мощностью до 8000 кВт допускают прямой пуск от сети.

Синхронные электродвигатели серии СТД имеют час­тоту вращения вала 3000 об/мин и мощность от 630 до 12 500 кВт. Они выпускаются в нормальном исполнении с замкнутым или разомкнутым циклом охлаждения, а также во взрывозащищенном исполнении — бесподвальные, с замкнутым циклом охлаждения.

Маркировка синхронных электродвигателей, исполь­зуемых на НПС, включает следующие буквы и цифры: С — синхронный; Т — трехфазный; Д — двигатель; П — продуваемый с замкнутым циклом вентиляции; цифра перед дефисом — номинальная мощность, кВт; цифра после дефиса — количество полюсов ротора.

Достоинствами электродвигателей типов АТД и СТД являются компактность, экономичность, высокий КПД, стабильность работы. Однако постоянство числа оборотов их привода доставляет неудобства при регулировании ре­жимов работы НПС.

Источник

Насос и его двигатель. Насос-двигатель

Насос и его двигатель. Насос-двигатель

Мы каждый день узнаем о насоса что-нибудь новенькое, такое, о чем мы раньше, по многим причинам, и не задумывались. У нас есть насос, он прекрасно качает воду из источника, которой хватает на полив сада-огорода и пользование ею всеми членами семьи и на работу всей бытовой техники. Зачем нам знать еще больше об этом удивительном агрегате?

Мы даже знаем сейчас, что каждый, в принципе, бытовой насос, в зависимости от его конструкции, можно использовать, как в качестве перекачивающего устройства, придав ему механическую энергию внешнего привода, так и в качестве двигателя, через который можно получить дополнительную энергию. Например, раскручивая ротор электродвигателя насоса струей поступающей жидкости, можно, при некотором изменении конструкции, получить источник электроэнергии в доме.

Если взять более простые конструкции, то можно привести пример водяной мельницы, где двигателем и своеобразным механическим насосом можно рассматривать ее водное колесо. Многие, если не сказать, большинство гидронасосов имею возможность обратного применения.

Но сейчас речь пойдет совсем о другом. Мы поговорим о стандартном применении гидронасосов и источниках энергии для них, которые применяются в бытовых и промышленных агрегатах перекачки воды. Мы будем говорить о самом выгодном виде механических двигателей для насосов – электродвигателях, которые имеют самое широкое распространение в насосах, как бытовых, так и во всех отраслях промышленности.

Асинхронный электродвигатель. Плюсы и минусы применения. Конструкции типов

Положительные стороны от применения электродвигателей в работе насосов видны с первого раза: это частые включения (повторные пуски) двигателей в работу в зависимости от водных параметров в магистрали, малое энергопотребление, простота конструкций и выгодность производства, динамичность и малые размеры электродвигателей и многое другое.

Мы разберем самый «выгодный» в производстве и простой в бытовом применении асинхронный электродвигатель (индукционный двигатель), как электрическую машину переменного тока с частотой вращения ротора меньшим по сравнению с частотой магнитного поля, которое создается токами в обмотке статора:

Он прост в изготовлении;

Имеет относительно низкую цену;

Надежен и неприхотлив при работе;

Энерго- и эксплуатационно малозатратен;

Имеет простой доступ к подключению в домашнюю электросеть без дополнительных преобразующих устройств;

Читайте также:  Как правильно устанавливать центробежный насос для отопления дома

Нет необходимости регулировать частоту вращения ротора.

Но при этом такие электромашины с асинхронным (индукционным) двигателем:

Имеют низкий по силе пусковой момент;

Большую величину пускового тока;

Мощность с низким коэффициентом;

Сложности с регулировкой скоростных характеристик ротора и отсутствие необходимой точности вращения;

Скоростные характеристики вращения ротора ограничиваются частотными показателями сети (бытовая сеть имеет частоту в 50 Гц – двигатель может максимально развить обороты не более 3000 в минуту);

Огромная (в квадрате) связь электромагнитного поля на статоре с напряжением в сети – при любом изменении напряжения в 2 раза, вращающий момент двигателя измениться в 4 раза, что намного хуже таких же показаний в электродвигателях на постоянном токе.

Для людей далеких от всяких технических конструкций проведем легкий «ликбез»:

Асинхронный электродвигатель имеет в своей конструкции статор (часть электромотора, которая находится в неподвижном, стабильном положении) и ротор (часть, которая вращается при подключении двигателя к сети), они разделены воздушным зазором и не соприкасаются между собой;

Статорная обмотка является многофазной (3-хфазной), с проводниками равноудаленными один от другого на 120 градусов относительно оси вращения;

Магнитное поле возникает в магнитопроводе статора, который меняет полярность под воздействием частоты тока проходящего по обмотке. Магнитопровод представляет собой пластины из электротехнической стали, собранных методом шихтовки в общий блок;

Роторы в асинхронном двигателе могут быть конструктивно 2-х типов: короткозамкнутый и фазный. Их единственное различие – это исполнение обмотки на роторе, при аналогичном магнитопроводе как у статора.

Короткозамкнутый ротор имеющий обмотку в виде «беличьего колеса» по аналогии конструкции, собирается из алюминиевых (иногда из меди или латуни) стержневых проводников, которые замкнуты с 2-мя торцевыми кольцами, проходя через специальные пазы в сердечнике ротора.

У такого типа обмоток ротора при нерегулируемом пуске образуется не очень большой по величине пусковой момент, но требующий больших величин тока. Сейчас применяют в основном роторы с глубокими пазами для стержней, что позволяет увеличить сопротивление в обмотке и уменьшить величину пускового тока. Из-за таких недостатков раньше мало применяли короткозамкнутую схему обмотки ротора, но теперь при развитии линии частотных преобразователей многие фирмы достигли эффекта плавного пуска электродвигателей, регулируя наращивание частоты пускового тока.

Так появились электромашины с короткозамкнутой схемой ротора со ступенчатым регулированием скорости вращения вала, появились многоскоростные электродвигатели с изменением числа пар полюсов в обмотке статора.

Разновидностью асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором считаются двигатели с массивными роторами, где эта деталь механизма изготовлена полностью из ферромагнитного материала (стальной цилиндр) – это одновременно и магнитопровод и обмотка-проводник. Вращение ротора здесь происходит за счет создания индукции магнитного поля ротора, во взаимодействии с вихревыми токами магнитного потока статора. Такие конструкции намного проще изготавливать, следовательно они обходятся дешевле в производстве, имеют большую механическую прочность, что очень необходимо для машин с большой скоростью вращения и они имеют более высокую величину пускового момента.

Принцип работы асинхронного электродвигателя с фазовым ротором

Асинхронные электродвигатели с фазовым ротором допускают плавное регулирование скорости вращения вала ротора в широком диапазоне. Фазный ротор содержит в своей конструкции многофазную (3-хфазную) обмотку, выведенную на 2 контактных кольца, которые соединены с ротором единой конструкцией. Соединение с регулированной по величине напряжения электросетью происходит за счет графитовых или металлографитовых щеток, соприкасаемых с кольцами в единую цепь с обмотками ротора.

В конструкцию управления работой ротора входят так же:

Пускорегулирующий реостат, как активное сопротивление к каждой фазе;

Дроссели индуктивности каждой фазы роторного узла, что, в конечном итоге, позволяет уменьшить пусковые токи и держит их на постоянном уровне;

Дополнительны источник постоянного тока, что позволяет получать величины синхронной электромашины, то есть зависимость оборотов от частоты напряжения на ротора без разниц величин;

Для управления скоростными характеристиками и электромагнитными полями на роторе включено питание установки от инвертора для машин с двойным питанием. Но возможно использовать эту конструкцию без помощи инвертора с заменой фазировки на противоположную от статорной.

Возможны еще несколько вариантов электродвигателей для насосов. Например, трёхфазный коллекторный асинхронный двигатель с питанием со стороны ротора и другие электромашины.

Источник