ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ УВД-8

Ветродвигатель УВД-8 может быть использован для подъема воды из разных источников при полном напоре водяного столба до 70—80 м. При наличии открытых водоемов летом целесообразно использовать ветродвигатель для подачи воды на огородные участки площадью до 4—5 га с помощью центробежных насосов. От шкива ветродвигателя могут приводиться кормообрабатывающие машины и маломощные мукомольные установки. Мощность подключаемых машин не должна превышать 3—4 л. с. Общий вид ветродвигателя изображен на рис. 15.

Ветродвигатель состоит из следующих основных узлов: ветроколеса, головки, хвоста, нижнего редуктора, башни и лебедки останова с тягами. В комплект ветродвигателя входят: водоподъемная лебедка, поршневой насос НП-1120 или НП-95 и комплект труб и штанг для насоса.

При общем напоре водяного столба до 40—50 метров рекомендуется применять насос НП-120, а при более высоких напорах—насос НП-95.

Рис. 15. Общий вид ветродвигателя УВД-8

Рис. 16. Ветроколесо: 1 — лопасть; 2 — обод ветроколеса; 3 — спицы

Рис. 16а. Схема набора спиц ветроколеса

Ветровое колесо (рис. 16) состоит из каркаса типа велосипедного колеса, несущего 18 лопастей. Обод ветроколеса двухтрубчатый с перемычками и состоит из 6 секторов, соединенных между собой болтами. Спицы своими загнутыми концами вводятся в V-образные отверстия ступицы, а другими концами — в отверстия в перемычках обода и там затягиваются гайками. Лопасти отбортованными кромками крепятся к спицам.

К головке ветродвигателя (рис. 17) относятся: верхний редуктор, ферма головки, опорная труба, муфта останова, рамки роликов останова, рычаг пружины и рамка опорных роликов.

На ферме головки укреплены подшипники осей хвоста. Для транспортировки ферма головки прикрепляется к опорной трубе транспортным угольником.

Верхний редуктор закрытого типа с двумя парами шестерен: цилиндрической, с передаточным отношением 1:3, и конической парой, с передаточным отношением 1:2. На выступающий конец горизонтального вала редуктора ставится на шпонке ступица ветроколеса. Все опоры валов верхнего редуктора состоят из конических роликовых подшипников. В редукторе для получения возможности производить регулировку зацепления конических шестерен подшипники шестерен вертикального вала заключены в специальный эксцентрический поворотный стакан, деталь ВД-114. Поворачивание стакана производится через окно, вырезанное в опорной трубе. Для избежания самоповертывания стакан стопорится стопорным болтом с контргайкой.

Редуктор крепится к плите фермы головки шестью болтами. Ферма головки одета на опорную трубу и может на ней свободно поворачиваться, опираясь на шариковый радиально-упорный подшипник и на опорную рамку роликов. Опорная труба, на которой поворачивается ферма, крепится к башне 48 болтами.

Ось ветроколеса смещена относительно оси поворота фермы головки на 224 мм. Поэтому давление ветра, действующее на ветроколесо, создает на этом плече момент, который стремится повернуть ветроколесо вместе с фермой относительно опорной трубы. Этому противодействует момент от хвостового оперения, который передается через пружины, натянутые между рычагом и фермой хвоста, а также противодействует этому реактивный момент нагрузки, действующий со стороны малой конической шестерни. При увеличении скорости ветра выше предела ветроколесо, растягивая пружины, начинает автоматически выходить из-под ветра, уменьшая обороты ветродвигателя, а при больших скоростях поворачивается ребром к ветру, и двигатель останавливается. Число оборотов при этом способе регулирования не постоянно, но не превышает пределов, допускаемых прочностью конструкции.

Рис. 17. Головка ветродвигателя:

1 - верхний редуктор; 2 - ферма головки; 3 - опорная труба; 4 - муфта останова; 5 — рамка роликов останова; 6 - рычаг пружины; 7 - рамка опорных роликов; 8 - подшипник оси хвоста; 9 - транспортный угольник; 10 - шариковый радиально-упорный подшипник; 11 - окно для повертывания стакана регулирования

Остановка ветродвигателя осуществляется принудительным выводом ветроколеса из-под ветра. Для этого к ноге башни внизу прикреплена лебедка останова. При вращении  рукоятки на  барабан лебедки наматывается трос, идущий к муфте останова. Муфта останова передает усилие от троса лебедки останова тросу, который огибает систему рамки роликов останова, рычага пружины и крепится к ферме хвоста. Таким образом, ветроколесо поворачивается и становится параллельно ферме хвоста. Став ребром к ветру, ветроколесо перестает вращаться, но может проворачиваться при резком изменении направления ветра и при слабых ветрах, не имеющих силы повернуть головку.

Рис. 18. Схема регулирования: υ — направление ветра

Хвост служит для установки ветроколеса на ветер и состоит из трубы, тяги и шпренгельной системы, образующих ферму хвоста, и квадратного листа из жести размером 4 кв. м, служащего оперением. Ось хвоста может свободно поворачиваться в подшипниках на 90⁰ до упора в пружинные амортизаторы, установленные на рычаге пружины и на ферме грловки. Между хвостом и рычагом, укрепленном на ферме головки, натянуты 2 пружины регулирования, состоящие каждая из 2 частей.

Нижний редуктор (рис. l9) закрытого типа имеет одну пару конических шестерен. Передаточное отношение редуктора 1:1,5. Опорами валов редуктора являются конические роликовые подшипники. На горизонтальном валу редуктора имеется 2 шкива: один диаметром 320 мм для привода водоподъемной лебедки и другой диаметром 560 мм для привода различных машин. Вращение от верхнего редуктора нижнему передается через вертикальную трансмиссию, т. е. вертикальный вал, проходящий по центру вдоль башни. Вал вращается в трех подшипниках скольжения с деревянными вкладышами, установленными внутри башни на растяжках.

Рис. 19. Редуктор нижний.

Башня облегченной конструкции, выполнена в виде четырехгранной пирамидальной фермы из уголкового проката стали. Отдельные узлы и детали башни соединяются между собой при помощи болтов. Нижний конец каждой ноги башни закладывается в фундамент из бутовой или кирпичной кладки на цементном растворе. На высоте 9 м от земли имеется балкон, подъем на который осуществляется по лестнице, прикрепленной к крестовинам башни. Подъем с балкона на головку ветродвигателя производится по поворотной лестнице, прикрепленной к ферме головки. Поворотная лестница имеет защитное ограждение. Такая конструкция обеспечивает полную безопасность обслуживающего персонала при осмотре и смазке головки ветродвигателя.

Водоподъемная лебедка состоит из рамы с кронштейном, на котором смонтированы две параллельно работающие пары цилиндрических шестерен и кривошипно-шатунный механизм. Ходы кривошипа могут равняться 170, 220 и 300 мм и дают такие же ходы поршню насоса. На раме монтируется распределительная коробка насоса с плунжером. Передаточное отношение шестерен лебедки 4:1. Опорами валов являются чугунные подшипники скольжения с кольцевой смазкой. Шестерни лебедки работают в масляных ваннах и закрыты кожухом. Диаметр шкива 560 мм. Направление вращения шкива по часовой стрелке. Наличие шкива холостого хода и переводника для ремня позволяет легко включать и выключать лебедку. Лебедка приводится в движение от меньшего шкива нижнего редуктора ветродвигателя.

Поршневые насосы. По конструкции оба насоса (НП-95 и НП-120) одинаковы. Отличаются они только диаметрами цилиндра насоса и диаметрами труб нагнетательных и всасывающей. Насос НП-95 имеет нагнетательные трубы диаметром 100 мм и цилиндр диаметром 95 мм, а НП-120 имеет трубы диаметром 125 мм и цилиндр— 120 мм.

При ходе вверх вода, поднятая поршнем, частично подается в магистраль, а частично занимает объем, освобожденный плунжером. При ходе вниз вода, оставшаяся под плунжером, выталкивается и поступает в магистраль. Таким образом, подача воды распределяется между ходом вверх и ходом вниз. При этом штанги насоса, выполненные в виде тонкостенных, закрытых с обоих концов труб, будучи погруженными в воду, становятся почти невесомыми. Оба эти фактора позволили в конструкции водоподъемного механизма избежать применения балансирного уравновешивания.

Конструкция насоса. В цилиндре насоса ходит поршень, в котором имеется нагнетательный клапан. В поршень ввертываются штанги, верхний конец которых соединяется с нижним концом плунжера. В нижнюю часть цилиндра ввертывается переходная муфта, а в нее — стакан верхнего всасывающего клапана. К нижней части этого стакана привертывается всасывающая труба, а на нижний конец ее наворачивается муфта с приемной сеткой и вторым нижним всасывающим клапаном. Наличие двух всасывающих клапанов обеспечивает работу насоса в случае неисправности одного из них, чем избегается извлечение всей колонны нагнетательных труб, неизбежное для исправления клапана.

На выходе распределительной коробки ставится воздушный баллон и обратный клапан. Воздушный баллон сглаживает пульсации давления в трубопроводе и предохраняет трубы от гидравлического удара.

Таблица 20. Производственная характеристика ветродвигателя

Возможная годовая выработка ветродвигателя

Таблица 21. Производительность ветронасосной установки УВД-8 (литров в час)

Примечания.

1. Ввиду того, что в разных случаях может быть различное состояние качества и износа клапанов и манжет, от которых в основном зависит коэффициент полезного действия, н из-за принятого в расчете приближенного значения некоторых величин, составляющих потери, таблица не может быть абсолютно точной и верной для всех установок. Однако эта таблица может быть с успехом принята в расчетах, как близко отражающая действительную производительность установки. Кроме того, при расчете таблицы преднамеренно принимались лучшие показатели, влияющие на величину коэффициента полезного действия. Поэтому фактическая производительность может быть несколько ниже расчетной.

2. Число качаний, зависящее от скорости ветра, напоров и установленного хода поршня насоса, приведено в таблице по данным заводов, выпускающих ветродвигатели.

Э. Р. ЗАКРЖЕВСКИЙ
ВЕТРОДВИГАТЕЛИ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМ
МИНСК 1959