инструментсебя такие изделия, как: разжимы, расширители, домкраты и др. Приниципиальная схема устройства и работы механизмов этого типа инструментов представлена на рис. 1.19. Инструменты этого типа называ- ют нецентрально-осевыми, так как опоры шарниров 6, вокруг которых по- ворачиваются челюсти 8, закреплены на двух кронштейнах 4. Инструмент, показанный на рис. 1.19, находится в исходном поло- жении. При подаче масла в поршневую полость цилиндра 1 (см. стрелку на рис. 1.19) шток 3 будет перемещаться влево. При этом шарнир 9 перемес- тится в положение 9', а шарнир 7 в положение 7.. Вследствие этого концы а челюстей 8 займут положение а' и а". Величина s будет характеризовать их раскрытие. Этим завершается первый цикл работы инструмента. Второй цикл работы заключается в сжатии челюстей. Для этого масло следует по- давать в штоковую полость цилиндра 1. Рис. 1.19. Нецентрально-осевой привод инструмента: 1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шток; 4 – кронштейн; 5 – тяга; 6 – шарнир; 7 – шарнир на рычаге; 8 – рычаг; 9 – шарнир на штоке Классификация АСИ и параметры технических характеристик опре- деляют его назначение и область применения. На основании рассмотрен- ных принципиальных схем создан комплект инструмента различного на- значения (рис. 1.20). Основные интервалы параметров технических характеристик АСИ приведены в табл. 1.7. Домкраты Оцентрированный Резак комбинированный Разжим-ножницы Неоцентрированный Расширители Резаки Комбинированный Цилиндры штоковые Рис. 1.20. Классификация гидравлического инструмента Таблица 1.7 Наименование инструмента Эс- киз Показатели и параметры Масса, кг Перекусываемый пруток, мм Раскрытие рычагов, мм Усилие пружины, кН Удельная работа, кДж/кг Ножницы челю- стные Резак тросовый 7 3,5-15,8 25-70 - - - Кусачки 3 9,5 до 32 - - - Разжим- ножницы 4 11-16 25-32 200-360 24-64 0,4-1,6 Резак комбини- рованный 5 10,8-16 5-10* 115-185 13-40 0,14-0,7 Расширитель 8 15,5-34 - 500-830 43-200 12-50 Домкрат 9 1,5-45 - 35-104 50-2400 97-5,9 Цилиндр** од- ноштоковый 11 4,5-18,5 - 200-500 58-230/ 25-60 1,5-3,6/ 0,7-2 Цилиндр двух- штоковый 12 9,5-2 - 400-800 50-230/ 25-130 -/ 1,2-2,7 * Указана толщина перерезаемого листа. ** Указаны усилия толкающие и тянущие. Все инструменты в основном работают при давлении 65–80 МПа. Некоторые из них имеют особенности конструкций. Так, цилиндр двух- штоковый представляет собой два гидравлических цилиндра между порш- невыми полостями, в которых смонтирован блок управления, состоящий из гидрозамка и гидрораспределителя. Оба типа гидроцилиндров снабжаются комплектом приспособлений для стягивания элементов конструкций. В комплект входят: захваты, крю- ки, цепи. ТИП ИНСТРУМЕНТА Ножницы челюстные Резак тросовый Кусачки Домкрат ДМ-90, выпускаемый Пожоборонпромом, двухступенчатый теле- скопический оборудован специальной тянущей пружиной, обеспечиваю- щей возвращение подвижных его частей в исходное состояние. Аналогич- ное устройство имеют и кусачки. Гидроинструмент требует минимального ухода. Необходимо предот- вращать попадание в масло влаги и абразива, а также периодически его заменять. 1.6. Особенности размещения ПТВ Номенклатура (перечень) ПТВ, возимого на АЦ, включает более 50 наименований различных приспособлений и устройств. На других ПА, на- пример автомобилях специального применения, перечень ПТВ значитель- но меньше. ПТВ на пожарных автомобилях используется крайне неравномерно. Частота его применения на АЦ изменяется в очень широких пределах. Так, пожарные насосы включаются в работу на всех пожарах. Рукава всасы- вающие, в зависимости от их диаметра и развития водопроводной сети в городах, используются на 4–10 % всех пожаров. Пожарные напорные ру- кава диаметром 51 мм применяют на 80 % пожаров, а диаметром 77 мм – только на 20 % пожаров; а гидроэлеватор, например, – только на 1,1 % всех случаев тушения пожаров. Различные образцы ПТВ различаются по массе, размерам и занимае- мым ими объемам. Так, масса комплекта пожарных рукавов на АЦ-40(131)137 составляет 270 кг, а объем, занимаемый ими, равен 35–40 % объема отсеков. Масса колонки пожарной равна 18 кг, а габаритные разме- ры находятся в пределах 430х190х1090 мм, пеносмесители различного типа имеют массу 4,6–6 кг при длине 420–520 мм, стволы различного на- значения при длине до 450 мм имеют массу до 2 кг и т.д. Общая масса возимого и снимаемого с ПА пожарно-технического вооружения находится в пределах 500–700 кг. Например, на АЦ-40(131)153 в правых отсеках масса ПТВ была рав- на 250 кг, в левых – 200 кг и на крыше – 300 кг. Такое же распределение по массе реализовано на АЦ, установленной на шасси Урал-5556. Размещение ПТВ должно удовлетворять ряду требований: способст- вовать уменьшению времени боевого развертывания ПА, не снижать его оперативной подвижности, его крепление и размещение должны быть травмобезопасными. Для реализации изложенных требований размещение ПТВ в отсеках ПА должно подчиняться принципу эргономики, согласно которому «…оборудование, органы управления и приборы должны располагаться в соответствии с логикой деятельности человека». При размещении ПТВ в отсеках АЦ следует учитывать возможности: группировки элементов ПТВ по их функциональному назначению; применения (на сколько оно важно для выполнения определенной группы операций); оптимального размещения по конфигурации ПТВ, его массе, геомет- рическим размерам; последовательного использования, согласно которому оно применя- ется при организации работы; частоты использования (в соответствии с этим элементы, наиболее часто используемые, должны находиться в самых удобных местах); рациональной доступности оборудования для пожарных различного роста. Эти принципы (или возможности) трудно согласовать между собой. Поэтому при разработке схемы размещения ПТВ на АЦ должен быть ра- зумный компромисс. Для обеспечения оптимальной оперативной подвижности и безопас- ного движения ПА необходимо массу пожарной надстройки (25 % от об- щей массы ПА), включающей и ПТВ, размещать так, чтобы выполнялись два условия. Прежде всего, необходимо, чтобы нагрузка на управляемую ось составляла не менее 25 % от полной массы ПА. Кроме того, нагрузки на колеса правого и левого бортов должны быть равными с отклонением ±1 %. Учитывая влияние ПТВ на технические возможности ПА, запреща- ется самовольное, необоснованное переукомплектование ПТВ пожарных автомобилей и изменение его размещения в них. Глава 2 ПОЖАРНЫЕ НАСОСЫ Из всего многообразия пожарно-технического вооружения насосы представляют наиболее важный и сложный их вид. В пожарных автомоби- лях различного назначения используется разнообразная номенклатура на- сосов, работающих по различным принципам. Насосы, прежде всего, обес- печивают подачу воды на тушение пожаров, работу таких сложных меха- низмов, как автолестницы и коленчатые подъемники. Насосы применяются во многих вспомогательных системах, таких, как вакуумные системы, гидроэлеваторы и др. Широкое применение насосов обусловлено не только их устройством, но и рабочими характеристиками, особенностями режи- мов их работы, это обеспечивает эффективное применение их для тушения пожаров. 2.1. Основные определения и классификация насосов Первое упоминание о насосах относится к III – IV вв. до нашей эры. В это время грек Ктесибий предложил поршневой насос. Однако точно не известно использовался ли он для тушения пожаров. Изготовление поршневых пожарных насосов с ручным приводом осуществлялось в XVIII в. Пожарные насосы с приводом от паровых ма- шин производились в России уже в 1893 г. Идея использовать центробежные силы для перекачки воды была высказана Леонардо да Винчи (1452 – 1519 гг.), теория же центробежного насоса была обоснована членом Российской Академии наук Леонардом Эйлером (1707 – 1783 гг.). Создание центробежных насосов интенсивно развивалось во второй половине XIX в. В России разработкой центробежных насосов и вентиля- торов занимался инженер А.А. Саблуков (1703 – 1857 гг.) и уже в 1840 г. им был разработан центробежный насос. В 1882 г. был произведен образец центробежного насоса для Всероссийской промышленной выставки. Он подавал 406 ведер воды в минуту. В создание отечественных гидравлических машин, в том числе насосов, большой вклад внесли советские ученые И.И. Куколевский, С.С. Руднев, А.М. Караваев и др. Пожарные центробежные насосы отечественного производства уста- навливались на первых пожарных автомобилях (ПМЗ-1, ПМГ-1 и др.) уже в 30-х гг. прошлого столетия. Исследования в области пожарных насосов на протяжении многих лет проводились во ВНИИПО и ВИПТШ. В настоящее время на пожарных машинах применяются насосы раз- личных типов (рис. 2.1). Они обеспечивают подачу огнетушащих веществ, функционирование вакуумных систем, работу гидравлических систем управления. Рис. 2.1. Область применения насосов Работа всех насосов с механическим приводом характеризуется дву- мя процессами: всасывания и нагнетания перекачиваемой жидкости. При этом насос любого типа характеризуется величиной подачи жидкости, раз- виваемой напором, высотой всасывания и величиной коэффициента полез- ного действия. Подачей насоса называется объем жидкости, перекачиваемой в еди- ницу времени, Q, л/с. Напором насоса называется разность удельных энер- гий жидкости после и до насоса. Его величину измеряют в метрах водяно- го столба, Н, м. Для выяснения сущности определения напора рассмотрим схему работы насосной установки (рис. 2.2). На основании уравнения Бер- нулли запишем е2 - е1 = (z2 – z1) + 2221212РРvvgg .. . ., (2.1) где е2 и е1 – энергия на входе и выходе из насоса; Р2 и Р1 – давление жид- кости в напорной и всасывающей полости, Па; . – плотность жидкости, кг/м3; v2 и v1 – скорость жидкости на выходе и входе в насос, м/с; g – уско- рение свободного падения, м/с. Разность z2 и z1, а также 22212vvg . невелики, поэтому для практических расчетов ими пренебрегают. Значения 2Pg. и 1Pg. выразим через показания манометра Нман и ваку- умметра Нвак на насосе, измеренные в м вод. ст. НАСОСЫ ПОДАЧА ОВ ВАКУУМНЫЕ СИСТЕМЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ Центробежные Струйные Шестеренные Струйные Шиберные Поршневые Водокольцевые Шестеренные Аксиально-поршневые 4 3 1 2 Нств hвс Нг Н0 hн z1 z2 2манPНg . . и 1вакPНg . . . (2.2) На основании изложенного напор Н насоса приближенно оценивают как сумму показаний манометра и вакуумметра: Н = Нман + Нвак. (2.3) В этой формуле знак «плюс» ставят, если во всасывающей полости вакуум, т.е. при работе с открытого водоисточника. В случае забора воды из водопроводной сети или при работе последовательно включенных насосов ставят знак «минус». В соответствии с рис. 2.2 напор, развиваемый насосом Н, должен обес- печить подъем воды на высоту Нг, пре- одолеть сопротивления во всасываю- щей hвс и напорной линии hн и обеспе- чить требуемый напор на стволе Нств. Тогда можно записать Н = Нг + hвс + hн + Нств. (2.4) Потери во всасывающей и напор- ной линиях определяют по формуле hвс = Sвс Q2 и hн = Sн Q2, (2.5) где Sвс и Sн – коэффициенты сопротив- ления линий всасывания и нагнетания. На практике используют понятие «напор на насосе» – это маномет- рический напор. Он равен Нман = Нпод + hн + Нств. (2.6) Эффективная мощность, Вт, насоса расходуется на совершение ра- боты по перемещению определенного объема жидкости с плотностью . на высоту Н, м: Ne = .gQH. (2.7) Мощность, потребляемая насосом, равна .нeNN.. (2.8) 5 6 Рис. 2.2. Схема насосной установки: 1 – насос; 2 – всасывающий патрубок; 3 – коллектор; 4 – напорная задвижка; 5 – рукавная линия; 6 – ствол Полный КПД . насоса определяют по формуле . = .о .г .м, (2.9) где .о , .г и .м – КПД объемный, гидравлический и механический. Центробежные насосы обладают рядом достоинств. При постоянной скорости вала насоса nном, об/мин, изменяя подачу Q, л/с, в широких пре- делах (до 10 раз), напор Н, м, развиваемый им, изменяется на 10–15 %. Следовательно, напор при изменении подачи всегда будет достаточно вы- соким. Центробежные насосы подают жидкость равномерно без пульса- ций. Важным является и то, что они способны работать «на себя». При пе- рекрытии ствола, засорении его или заломе напорных рукавов насос не выключается. Центробежные насосы не требуют сложного привода от двигателя, надежны в работе и просты в управлении. Существенным их недостатком является то, что они не могут забирать воду из открытых водоисточников. Поэтому их оборудуют специальными вакуумными системами с ручным или автоматическим включением. К центробежным насосам для целей пожаротушения предъявляется ряд специфических требований. Они должны обеспечивать подачу воды и водных растворов пенообразователя с водородным показателем рН от 7 до 10 плотностью 1010 кг/м3 и массовой концентрацией твердых частиц до 0,5 % при их максимальном размере 3 мм. Насос может потреблять не бо- лее 70 % мощности, развиваемой двигателем, расположенным на шасси, и обеспечивать работу непрерывно в течение 6 ч при любых температурах окружающей среды. Струйные и объемные насосы, применяемые на пожарных автомо- билях, должны обеспечивать надежную и эффективную работу основных агрегатов во всем диапазоне условий эксплуатации. Они должны быть просты в управлении и обслуживании. 2.2. Объемные насосы Объемные насосы – насосы, в которых перемещение жидкости (или газа) осуществляется в результате периодического изменения объема ра- бочей камеры. К ним относятся: поршневые насосы, пластинчатые, шесте- ренчатые, водокольцевые. Поршневые насосы (рис. 2.3). В поршневых насосах рабочий орган (поршень) совершает в цилиндре возвратно-поступательное движение, со- общая перекачиваемой жидкости энергию. Рис. 2.4. Аксиально-поршневой насос: 1 – распределительный диск; 2 – поршень; 3 – барабан; 4 – шток; 5 – ось; 6 – вал; 7 – распределительный диск Подача Q, м3/с, насоса определяется по формуле Q = ,4.2Snd (2.10) где d – диаметр поршня, м; S – ход поршня, м; n – частота перемещения поршня, с-1. Поршневые насосы обладают рядом достоинств. Они могут перека- чивать различные жидкости, создавая большие напоры (до 15 МПа), обла- дают хорошей всасывающей способно- стью (до 7 м) и высоким КПД . = 0,75–0,85. Их недостатками являются: тихо- ходность, неравномерность подачи жидкости и невозможность ее регули- ровать. Поршневые насосы применяют для заполнения огнетушителей, газовых баллонов, их испытаний и т.д. Аксиально-поршневые насосы (рис. 2.4). Несколько поршневых насосов 2 размещены в одном барабане 3, вращающемся на оси распреде- лительного диска 1. Штоки поршней 4 шарнирно закреплены на диске, вращающемся на оси 5. При вращении вала 6 поршни перемещаются в осевом направлении и одновременно вращаются с барабаном. Эти насосы применяются в гидравлических системах и перека- чивают масла. В распределительном диске 7 выполнены два серповидных окна. Одно из них соединено с масляным баком, а второе с магистралью, в ко- торую подается масло. За один оборот вала барабана каждый поршень совершает ход вперед и назад (всасывание и нагне- тание). Подача насоса определяется по формуле (2.11) где Dб – диаметр барабана, м; d – диаметр поршня, м; i – число поршней; n – скорость вращения вала, об/мин. Рис. 2.3. Поршневой насос: 1 – клапан; 2 – поршень; 3 – цилиндр1 12 2 3 3 4 S 5 d 6 7 a b a b . Рис. 2.5. Поршневой насос двойного действия: 1 – эксцентрик; 2 – ось; 3 – стержень, соеди- няющий поршни; 4 – ползун; 5 – поршень; 6 – выпускной патрубок; 7 – большая мембрана; – малая мембрана; 9 – всасывающий патрубок10 – корпус; 11 – крышка 9 10 11 8 Достоинством насосов является равномерность подачи жидкости, высокое развиваемое давление (40–50 МПа) и КПД (.) = 0,85–0,9. В системах управления автолестниц и подъемников насосы исполь- зуются и как гидромоторы и как гидронасосы. Поршневые насосы двойного действия. Насосы этого типа приме- няются в качестве вакуумных насосов на ряде пожарных насосов, выпускае- мых иностранными фирмами. Принципиальная схема такого насоса пред- ставлена на рис. 2.5. Поршни насоса 5 объединены болтовым соединением 3 в единое целое. Они перемещаются смонтированным на оси 2 эксцент- риком 1 посредством ползуна 4. Частота вращения валика эксцентрика одинакова с часто- той вращения вала насоса. Вал эксцентрика приводится во вра- щение клиновым ремнем от ко- робки отбора мощности. При вращении эксцентрика 1 ползу- ны 4 воздействуют на поршни 5. Они совершают возвратно- поступательное движение. В положении, указанном на ри- сунке, левый поршень будет сжимать воздух, ранее посту- пивший в камеру. Сжатый воз- дух преодолеет сопротивление манжеты 7 и будет удаляться через 6 в атмосфСинхронно с этим в правой камере будет создаваться разрежение. При этом будет преодолено сопротивление первой малой манжеты 8. В пожар- ном насосе будет создаваться вакуум, он постепенно заполняется водой. При поступлении воды в вакуумный насос он отключается. За каждую половину оборота эксцентрика поршни совершают ход, равный 2е. Тогда подача насоса, м3/мин, может быть вычислена по формуле ,e42e2422ndndQ. . . . (2.12) где d – диаметр цилиндра, м; е – эксцентриситет, м; n – частота вращения валика, об/мин. При частоте вращения, равной 4200 об/мин, насос обеспечивает запол- нение пожарного насоса с глубины всасывания 7,5 м за время меньше 20 с. 7 6 5 4 3 2 1 Шестеренчатый насос (рис. 2.6) состоит их корпуса 2 и зубчатых колес 1. Одно из них приводится в движение, второе в зацеплении с пер- вым свободно вращается на оси. При вращении шестерен жидкость пере- мещается впадинами 3 зубьев по окруж- ности корпуса. Они характеризуются постоянной подачей жидкости и работают в диапазо- не 500–2500 об/мин. Их КПД в зависи- мости от частоты вращения и давления составляет0,65–0,85. Они обеспечивают глубину всасывания до 8 м и могут развивать на- пор более 10 МПа. Используемый в по- жарной технике насос НШН-600 обеспе- чивает подачу Q = 600 л/мин и развивает напор Н до 80 м при n = 1500 об/мин. Подача насоса определяется по формуле ,60)(22 . .. .bnrRQ (2.13) где R и r – радиусы шестерен по высоте и впадинам зубьев, см; b – ширина шестерен, см; n – частота вращения вала, об/мин; . – КПД. В этих насосах предусматривается перепускной клапан. При избы- точном давлении через него перетекает жидкость из полости нагнетания во всасывающую полость. Пластинчатый насос (шиберный) насос (рис. 2.7) состоит из кор- пуса с запрессованной с него гильзой 1. В роторе 2 размещены стальные пластины 3. Приводной шкив закреплен на роторе 2. Ротор 2 размещен в гильзе 1 эксцентрично. При его вращении лопат- ки 3 под действием центробежной силы прижимаются к внутренней по- верхности гильзы, образуя замкнутые полости. Всасывание происходит за счет изменения объема каждой полости при ее перемещении от всасываю- щего отверстия к выпускному. Подача, см3/мин, пластинчатых насосов равна brrnQ)(22p2c..., (2.14) где n – частота вращения ротора, об/мин; r2c и r2p – радиусы статора и ро- тора, см; b – ширина пластины. Рис. 2.6. Шестеренчатый насос: 1 – зубчатое колесо; 2 – корпус; 3 – впадина 1 2 3 3 1 3 5 Пластинчатые насосы могут созда- вать напоры 16–18 МПа, обеспечивают забор воды с глубины до 8,5 м при КПД, равном 0,8–0,85. Смазка вакуумного насоса осущест- вляется маслом, которое подается в его всасывающую полость из масляного бака вследствие разрежения, создаваемого са- мим насосом. Водокольцевой насос может ис- пользоваться как вакуумный насос. Прин- цип его работы легко уяснить из рис. 2.8. При вращении ротора 1 с лопатками жид- кость под влиянием центробежной силы прижимается к внутренней стенке корпуса насоса 4. При повороте ротора от 0 до 180о рабочее пространство 2 будет увеличи- ваться, а затем уменьшаться. При увели- чении рабочего объема образуется вакуум и через отверстие канала всасывания бу- дет всасываться воздух. При уменьшении объема он будет выталкиваться через от- верстие канала н Водокольцевым насосом может соз- даваться вакуум до 9 м вод.ст. Этот насос имеет очень низкий КПД, равный 0,2-0,27. Перед началом работы в него необходимо заливать воду – это его существенный не- достаток. 2.3. Струйные насосы Струйные насосы широко используются в пожарной технике. Водоструйный насос – гидроэлеватор пожарный входит в комплект ПТВ каждого пожарного автомобиля. Он используется для забора воды из водоисточников с уровнем воды, превышающим геодезическую высоту всасывания пожарных насосов. С его помощью можно забирать воду из открытых водоисточников с заболоченными берегами, к которым затруд- нен подъезд пожарных машин. Он может быть использован как эжектор для удаления из помещений воды, пролитой при тушении пожаров. Рис. 2.7. Пластинчатый насос: 1 – гильза; 2 – ротор; 3 – пластина 1 2 3 Рис. 2.8. Водокольцевой насос: 1 – ротор; 2 – рабочее простран- ство; 3 – канал всасывания; 4 – корпус; 5 – отверстие каналанагнетания 2 4 Рис.2.9. Гидроэлеватор пожарный Г-600А: 1 – колено; 2 – камера; 3 – решетка; 4 – сопло; 5 – диффузор; 6 – головка со- единительная ГМ-80; 7 – головка соединительная ГМ-70 1 2 3 4 5 6 7 ис. 2.10. Зависимость производительностигидроэлеватора от высоты всасывания и давления на насосе: 1 – высоты всасывания; 2 – дальность вса- сывания воды при высоте всасывания 1,5 м Пожарный гидроэлеватор (рис. 2.9) представляет собой устройство эжекторного типа. Вода (рабочая жидкость) от пожарного насоса поступа- ет по рукаву, подсоединенному к головке 7, в колено 1 и далее в сопло 4. При этом потенциальная энергия рабочей жидкости преобразуется в кине- тическую энергию. В камере смешения происходит обмен количества движения между частицами рабочей и всасываемой жидкости: при поступ- лении смешанной жидкости в диффузор 5 осуществляется переход кине- тической энергии смешанной и транспортируемой жидкости в потенци- альную. Благодаря этому в камере смешения создается разрежение. Этим обеспечивается всасывание подаваемой жидкости. Затем в диффузоре дав- ление смеси рабочей и транспортируемой жидкостей значительно повыша- ется в результате снижения скорости движения. Это позволяет осуществ- лять нагнетание воды. Количество воды, эжектируемое гидроэлеватором, зависит от высо- ты всасывания и давления на насосе (рис. 2.10). Струйные насосы просты по устройству, надежны и долговечны в эксплуатации. Существенным их недостатком является низкий коэффици- ент полезного действия, его величина не превышает 30 %. 1 2 H, МПа S, м h, м Рис. 2.11. Газовый струйный эжектор: 1 3 5 Qр+э Газоструйный эжекторный насос используется в газоструйных ва- куумных аппаратах (рис. 2.11). С их помощью обеспечивается заполнение всасывающих рукавов и центробежных насосов водой. Рабочим телом этого насоса являются отработав- шие газы двигателя внут- реннего сгорания АЦ. Они поступают в сопло высокого давления, затем в камеру 3 корпуса насоса 2, в камеру смешения 4 и диффузор 5. Как и в жидкостном эжекто- ре, в камере 3 создается раз- режение. Эжектируемый из пожарного насоса воздух обеспечивает создание в нем вакуума и, следовательно, заполнение всасы- вающих рукавов и пожарного насоса водой. Газовые струйные насосы на АЦ используются также для проверки создаваемого вакуума в пожарных насосах. Газовые струйные насосы обеспечивают заполнение систем всасы- вания и центробежных насосов при заборе воды с глубины 7 м в течение 30–60 с. Забор воды из открытых водоисточников производится до 10 % всех пожаров. При этом наиболее часто из открытых водоисточников произво- дят забор воды при геометрических высотах всасывания до 5 м. Высота всасывания 6 и 7 м встречается крайне редко и составляет около 1 % от общего числа случаев. Струйный насос вакуум- ной системы автоцистерн с ди- зельными двигателями имеют одну особенность. Для умень- шения сопротивления в систе- ме используется двухступен- чатый струйный насос с по- стоянным подсосом воздух В насосе (рис. 2.12) имеются два сопла: малое 2 и большое 4. В камеру между ними подводится трубка в, со- единяющая струйный и центробежный насосы. При поступлении отрабо- тавших газов дизеля по стрелке а большое сопло создает разрежение в ка- 1 – сопло высокого давления; 2 – корпус насоса; 3– камера разрежения; 4 – камера смешения; 5 – диффузор 2 4 Qэ Qр Рис. 2.12. Струйный аппарат для вакуумных сис- тем ПН с приводом от дизеля: 1 – экран; 2 – сопло; 3 – трубка от вакуумного крана насоса; 4 – сопло большое; 5 – корпус; 6 – горловина диффузора; 7 – диффузор 1 2 3 4 5 6 7 а б в г мере в и происходит поступление в нее воздуха из насоса по трубке 3 и до- полнительное всасывание его из атмосферы (стрелка б). Этот подсос спо- собствует стабилизации работы струйного насоса. Такие струйные насосы используются на АЦ с шасси «Урал» и двигателями ЯМЗ-236(238). 2.4. Пожарные центробежные насосы серии ПН Насосы этой серии устанавливают на автоцистернах и автонасосах. Они обозначаются так: ПН-40УВ. В этом обозначении ПН – пожарный на- сос; 40 – максимальная подача насоса 40 л/с; У – универсальный и В – осо- бенности выпускаемой серии. Геометрически подобны этой серии пожар- ные насосы ПН-60 и ПН-110. Они применяются на пожарных аэродромных автомобилях и пожарных насосных станциях, соответственно. Все эти на- сосы имеют одинаковую номенклатуру основных деталей, идентичны по конструкции, но имеют различные габариты и массу. Пожарный центробежный насос ПН-40УВ (рис. 2.13) состоит из корпуса насоса 1, двух напорных патрубков 2, двух напорных задвижек 3, пеносмесителя 4 и задвижки коллектора 6, установленных на коллекторе 5. Продольный разрез представлен на рис. 2.14. В корпусе 1, закрытом крыш- кой 2, на подшипниках 8 и 16 установлен вал 9 насоса. В корпусе на конической части вала размещено рабочее колесо 5. Оно сопряжено с валом шпонкой и закреплено гайкой со шплинтом. На насосах ПН- 40 и ПН-40УА рабочее коле- со размещено на цилиндриче- ском шипе вала. В осевом на- правлении оно закреплено гай- кой и стопорится стопорной шайбой. От проворачивания оно крепится одной и двумя шпонками, соответственно, на ПН-40У и ПН- 40УА. В ПН-40У корпус насоса 1 и масляная ванна 10 выполнены в виде одной детали. Все корпусные детали насосов, рабочие колеса изготовлены из алюминиевого сплава АЛ9В. Валы насосов изготовлены из стали 45Х и термически обработ Рис. 2.13. Пожарный насос ПН-40УВ: 1 – насос; 2 – напорный патрубок; 3 – напорнаязадвижка; 4 – пеносмеситель; 5 – коллектор; 6 – задвижка коллектора; 7 – отвод насоса 1 2 3 4 5 6 7 У Рис. 2.14. Продольный разрез насоса ПН-40УВ: Важным элементом в насосе яв- ляется крепление вала. Это обусловле- но особенностями конструкции рабо- чего колеса. Оно выполнено из двух дисков – ведущего и покрывающего. Между ними расположены лопасти, за- гнутые в сторону, противоположную вращению. Размеры дисков колеса раз- личны (рис. 2.15, а). Это обусловлива- ет возникновение осевой силы,которая направлена по оси в сторону всасы- вающего патрубка и стремится сместить колесо по оси (рис. 2.15, б). Вели- чину этой силы приближенно вычисляют по формуле ),(2в21RRSPF... (2.15) где S – коэффициент сопротивления щелевого уплотнения (S = 0,6); Р – дав- ление на насосе, Па; R1 – радиус входного отверстия, м; Rв – радиус вала, м. 1 – корпус; 2 – крышка; 3 и 4 – уплотнительные кольца; 5 – рабочее колесо; 6 – сливной краник; 7 – уплотнительный стакан с манжетами; 8 – подшипник; 9 – вал насоса; 10 – масляная ванна; 11 – червячная шестерня привода тахометра; 12 – муфта-фланец; 13 – предохранительный клапан; 14 – манжета; 15 – корпус привода тахометра; 16 – подшипник; 17 – шланг 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 A Б Б A Рис. 2.15. Эпюра осевых сил на колесе F Rв a b R1 R2 Для уменьшения этого давления в ведущем диске колеса предусмот- рены отверстия. Через эти отверстия жидкость перетекает из левой части в правую. Кроме того, подшипник 16 (50309) имеет стопорное кольцо, вос- принимающее осевое усилие и предотвра- щающее смещение вала в осевом направле- нии (рис. 2.16). Работоспособность центробежных на- сосов во многом определяется совершенст- вом его герметизации. Внутренняя герметизация рабочего колеса 5 (см. рис. 2.14) от корпуса 1 и крышки 2 осуществляется уплотнительны- ми кольцами 3 в корпусе 4, в крышке (они изготовлены из чугуна) и на колесе 5 (они изготовлены из бронзы Бр 0ЦС-6-6-3). Ра- диальный зазор между кольцами находится в пределах 0,2–0,3 мм. Эти щелевые уплотнения уменьшают циркуляцию жидкости в насосе. При изнашивании колец она увеличивает Герметизация внутренней полости насоса от внешней среды осуществлена двумя способами. Все стенки соединяемых корпусных дета- лей герметизируют резино- выми прокладками. Герметизация насоса по валу производится рези- новыми манжетами (рис. 2.17), размещаемыми в спе- циальном уплотнительном стакане 7 (см. рис. 2.14). В уплотнительном стакане ПН-40УВ смонтиро- ваны три манжеты АСК-45. Одна из них (на рис. 2.17, б – правая) обеспечивает герме- тизацию при разрежении в насосе. Две другие – при давлении. Для обеспечения долговечности уплотнения в него по шлангу 17 (см. рис. 2.14) периодически подается смазка. На пожар- ных насосах других конструкций в стакане монтируют четыре манжеты. Изнашивание манжет и вала ухудшает герметизацию насоса. При этом затрудняется забор воды и увеличиваются ее утечки. ис.2.16. Крепление подшипника 2 – прокладка; 3 – полукольцо верхнее; 4 – корпус насоса; – вал насоса; 6 – подшипник7 – втулка 1 2 3 4 0 5 6 7 0 Рис. 2.17. Уплотнительный стакан: а: 1 – вал насоса; 2 – манжета; 3 – стальной корпус; 4 – пружина; б: 1 – манжета; 2 – кольцо; 3 – кольцо; 4 – упорное кольцо; 5 – стопорное кольцо; 6 – резиновые кольца 1 2 3 4 а б 1 2 3 4 5 6 Р Полость в корпусе насоса (см. рис. 2.14) между уплотнительным ста- каном 7 и манжетой 14 образует масляную ванну 10. В ней имеется щуп и сливная пробка. В корпусе привода тахометра 15 размещены червячная шестерня привода 11 и червяк, изготовленные из стали 20. Масляная ванна и корпус привода тахометра изолированы от внешней среды манжетой 14 и защитным колпаком. Для смазки подшипников качения и привода тахометра в масляную ванну заливается трансмиссионное масло ТАп-15В через отверстие для щупа. Слив его производится через сливную пробку. Коллектор (поз. 5 на рис. 2.13) предназначен для распреде- ления воды в рукавные линии или цистерну. Кроме того, нанем крепится напорная задвижка 6, пеносмеситель 4 и вакуумный кран для соединения внутренней полости насоса с атмосферой или вакуумным насосом. Поперечный разрез коллек- тора с напорной задвижкой пока- зан на рис. 2.18. Корпус 1 кол- лектора фланцем с отверстием диаметром 90 мм крепится к диффузору пожарного на В лафетный ствол или цистерну вода подается через отверстие диа- метром 78 мм. Проходное сечение этого отверстия регулируется задвиж- кой. Она состоит из корпуса 1, клапана 3 в сборе и прокладки 4. Шпиндель 7 закреплен на клапане полукольцами 5, по- зволяющими ему вращаться относительно клапана. Шпиндель имеет винтовую нарезку и при вращении маховичка 10 перемещается по резьбе втулки 6. При соприкосновении прокладки 4 с седлом клапана 2 вращение штока не тормозится благодаря полуколь- цам 5. Этим предотвращается разрушение прокладки 4. К фланцам торцовых поверхностей коллектора (отверстия с диаметром 70 мм) шпильками крепятся две напорные задвиж- ки (рис. 2.19). Их устройство не требует особых объяснений. При вращении махо- Рис. 2.18. Коллектор насоса: 1 – корпус; 2 – седло клапана; 3 – клапан в сборе; 4 – прокладка; 5 – полукольца; 6 – втулка; 7 – шпиндель; 8 – корпус задвижки; 9 – колпачок; 10 – маховичок 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Рис. 2.19. Напорная задвижка ПН-40УВ: 1 – клапан; 2 – ось клапана; 3 – корпус; 4 – втулка; 5 – винт; 6 – уплотнение; 7 – гайка; 8 – маховик 1 2 3 4 5 6 7 8 6 2 Рис. 2.20. Пеносмеситель ПС-5: 1 – корпус; 2 – дозирующий кран; 3 – диск; 4 – маховичок; 5 – стрелка; 6 – отверстие в штуцере подвода; 7 – рукоятка; 8 – кран включения; 9 – сопло; 10 – диффузор 7 8 9 10 5 4 3 2 1 1 вичка 8 шпиндель с винтовой нарезкой 5 перемещается во втулке 4. Под напором воды клапан 1 поворачивается вокруг оси 2 и вода поступает в рукавную линию. При прекращении подачи воды на высоту клапан 1 под ее напором закроет вход в коллектор. Пеносмеситель. На насосах ПН-40УВ установлены пеносмесители ПС-5 (рис. 2.20). Регулируя маховичком 4 положение дозатора 2, возможно подавать 5 различных доз пенообразователя (ПО). При включении рукояткой 7 крана 8 вода из коллектора поступит в сопло 9, а за- тем в диффузор 10 и во всасывающий пат- рубок насоса. Образующееся в камере ПС разреже- ние обеспечит поступление ПО из пенобака через отверстие 6. Положение дозатора 2 фиксируется стрелкой 5 на диске 3. Обратный клапан ус- тановлен в патрубке с отверстием 6. Коллекторы и их оснащение на всех насосах типа ПН идентичны. Пожарный насос ПН-60 является геометрически подобной моделью насоса ПН-40У. Основные детали и колесо насоса отлиты из чугуна (СЧ-24-44). Рабочее колесо (диаметр 360 мм) на- сажено на вал диаметром 38 мм по месту посадки. Крепится оно двумя шпонками и закрепляется шайбой и гайкой. Уплотнение вала насоса |
|