Расчет рабочего колеса насоса

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Расчет рабочего колеса насоса

Определение мощности, потребляемой насосом

1.1.1 Определение секундной производительности насоса

где: – производительность,

1.1.2 Определение коэффициента быстроходности насоса по заданной частоте вращения по формуле

Выбираю частоту вращения рабочего колеса насоса:

где: – коэффициент быстроходности;

– частота вращения рабочего колеса, ;

– секундная производительность насоса, ;

– напор, развиваемый насосом, м. в. ст.

По полученному значению определяем быстроходность насоса:

· тихоходные центробежные насосы

· средней быстроходности

· Данное расчётное значение коэффициента быстроходности соответствует насосам средней быстроходности с

1.1.3 Определение полного КПД насоса по формуле

где: – полный коэффициент полезного действия насоса;

– объёмный КПД насоса;

– гидравлический КПД насоса;

– механический КПД насоса.

Чистые КПД определятся по следующим эмпирическим формулам:

Объемный КПД насоса, определяемый по формуле:

Гидравлический КПД насоса, определяемый по формуле:

где: – эквивалентный диаметр входа в рабочее колесо, .

где: – расчетная производительность насоса,

Механический КПД насоса, определяемый по формуле:

где: – механический КПД, учитывающий потери энергии на трение в подшипниках и сальнике, лежит в пределах Высокие значения относятся к подшипникам качения и хорошим сальникам, нижнее к подшипникам скольжения;

Принимаем

– внутренний механический КПД, учитывающий трение жидкости в водяном зазоре между рабочим колесом и корпусом насоса. Он находится по формуле:

Найдя все коэффициенты и численные значения КПД, рассчитываем полны КПД насоса

1.1.4 Определение мощности, потребляемой насосом

где: – производительность насоса,

– напор, развиваемый насосом, ;

– полный КПД насоса.

Расчет окружности входа рабочего колеса

1.2.1 Определение крутящего момента на валу рабочего колеса

где: – мощность, потребляемая насосом, ;

– угловая скорость, , которая в свою очередь находится по формуле:

1.2.2 Определение наименьшего диаметра вала

Наименьший диаметр вала определяется по условию прочности на кручение

где: – крутящего момента на валу рабочего колеса,

– допускаемое напряжение на кручение можно принят

Принимаем .

Полученное значение округляется до ближайшего бó льшего значения по ГОСТ на рекомендуемый ряд размеров

Таблица 1.1 – Стандартный ряд размеров по ГОСТ для насосов

Принимаем

1.2.3 Определение диаметра ступицы (втулки) рабочего колеса

По конструктивным соотношениям:

1.2.4 Определение диаметра подходной горловины рабочего колеса

где: – скорость при подходе жидкости к рабочему колесу, которая находится по формуле С. С. Руднева

где: – расчетная производительность,

– частота вращения рабочего колеса, .

1.2.5 Определение диаметра окружности входа в рабочее колесо

Принимается

1.2.6 Определение ширины лопатки на входе, по формуле

где: – радиальная составляющая абсолютной скорости на входе. При отсутствии направляющего аппарата на входе и

– абсолютная скорость на входе, принимаемая для получения экономичности равной C₀;

– коэффициент стеснения прохода на входе в рабочее колесо .

Принимаем

1.2.7 Определение окружной скорости на входе в рабочее колесо

1.2.8 Определение расчетного значения угла из треугольника скоростей на входе

При о он будет равен

1.2.9 Определение значения конструктивного угла

где: – угол атаки, расположенный в пределах

Принимаем

Конструктивный угол должно лежать в пределах .

Полученное значение соответствует должному пределу.

Расчет основных размеров и построение контура отводного канала (улитки) корпуса

2.1 Определение значений коэффициентов и

Рисунок 2.1 – Графики зависимости коэффициентов и от

По ранее определенному значению коэффициента быстроходности из графиков снимаются значения коэффициентов и

Определение радиуса внутренней окружности корпуса

Окружность корпуса разбивается на 12 равных частей и через каждые 30° проводятся радиальные лучи, они обозначаются номерами от начала улитки

Определение длины диффузора

где: – угол конусности диффузора, расположен в интервале .

Принимаем

Расчет рабочего колеса

Площадь сечения

ε - коэффициент, учитывающий влияние характерных размеров (толщины) дисков колеса ε =0.85.

Находим коэффициент запаса прочности:

Определяем выполняемость условия прочности, для чугунных и бронзовых колес n_m=3-4

Расчет корпуса насоса

4.4.1 Расчет цилиндрической части корпуса

Определяем меридиальные напряжения (вдоль оси насоса):

= 1, 197 10⁶ Па

где: p – избыточное давление внутри корпуса насоса, Па;

d – толщина стенки корпуса, м. Принимаю d = 0, 01 м.

p=H 10⁴ =1, 8 10⁵Па

Определение окружных напряжений:

= 2, 39 10⁶ Па

Определяем эквивалентные напряжения в расчетном сечении для плосконапряженного состояния:

= 2, 8 10⁶ Па

Рассчитываем допускаемые напряжения:

= 2 10⁸ Па

Определяем запас прочности:

= 71, 4

Проверка условия прочности:

где: [n] – допускаемый коэффициент запаса прочности. Он выбирается из пределов: [n] = 3 ¸ 3, 4

71, 4 ≥ 3

4.4.2 Расчет крышки корпуса

Определяем максимальные напряжения в крышке:

= 2, 657 10⁷ Па

где: a – диаметр крышки, м. a = 0, 27 м;

h – толщина крышки, м. h = 0, 025 м;

b – радиус вала, м. b = 0, 015 м;

C₂ – коэффициент, зависящий от отношения радиусов пластины и центрального отверстия в ней a / b. При a / b = 7: C₂ = 2, 25.

Определяем допускаемые напряжения.

= 2 10⁸ Па

Определяем запас прочности:

= 7, 527

Проверка условия прочности:

7, 527 ≥ 3, 4

4.4.3 Расчет болтов, соединяющих детали корпуса

Определяем площадь крышки:

= 0, 23

Определяем усилие, действующее на болты в плоскости разъема:

= 4, 14 10⁴ H

Определяем усилие затяжки:

где: s_зат– напряжение, возникающее в шпильках, от затяжки их при монтаже корпуса насоса, Па

где: n – коэффициент затяжки, для мягких прокладок n = 2;

Z – количество болтов. Принимаю z = 8;

F₁ – площадь шпильки по внутреннему диаметру резьбы, м²

где: – внутренний радиус резьбы.

= 6, 27 10⁴ Па

= 1, 035 10⁴ H

Определяем расчетную нагрузку на один болт:

где: c - коэффициент, принимаемый c = 0, 2 ¸ 0, 3. Принимаю c = 0, 2.

= 1, 139 10⁴ H

Определяем нормальное (растягивающее) напряжение в нарезной части болта:

= 6, 903 10⁷ Па

Определяем крутящий момент, действующий на болт при затяжке:

где: d₀ – наружный диаметр резьбы, м;

k – коэффициент, k = 0, 12.

М_кр= 19, 87 H м

Определяем наибольшие касательные напряжения в нарезной части болта:

= 4, 07 10⁶ Па

Определяем наибольшие приведенные напряжения:

= 6, 94 10⁷ Па

Определяем коэффициент запаса прочности болтов:

=3, 747

Проверяем условие прочности:

3, 747 ≥ 2, 5

Расчет для выбора муфты

В данном проекте муфты не рассчитываются, а подбираются стандартные по диаметру вала и расчетному значению крутящего момента:

где K_р – коэффициент режима работы, он принимается в пределах K_р = 1, 25 ¸ 2, 0. Принимаю K_р =1, 25

= 103, 83 H м

Выбор подшипников

В данном насосе применяются роликовые подшипники 212 с диаметром внутреннего кольца d = 60 мм, диаметр наружного кольца D = 110 мм, ширина наружного кольца B = 22 мм - по ГОСТ 8338-75.

Заключение

В данном курсовом проекте спроектирован центробежный насос типа «Д» со следующими основными параметрами: мощность, потребляемая насосом – диаметр рабочего колеса на входе – диаметр рабочего колеса на выходе – , максимальная высота всасывания – , наименьший диаметр вала – количество лопаток рабочего колеса – , объемные потери насоса – , объемный КПД – =0, 97, производительность – напор, развиваемый насосом – H = 18 м.в.ст., частота вращения рабочего колеса –

Мною изучено устройство и принцип работы судовых насосов, техническая эксплуатация, методы расчета и проектирования, а также использование справочной литературы.

Список используемой литературы

1. Егоров Г.Л. Судовые гидравлические машины, вспомогательные механизмы и системы (методические указания). – Новосибирск: Нии ВТ, 1990 г.

2. Егоров Г.Л. Центробежный насос (методические указания). Новосибирск: Нии ВТ, 1991 г.

3. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие для техникумов. – М.: Высш. шк., 1991.

4. Воронов В.Ф., Арцыков А.П. Судовые гидравлические машины. Судостроение -Л.: 1976.

5. Перель Л.Я. Подшипники качения. Справочник Машиностроение –М.: 1983.

Расчет рабочего колеса насоса

12 3 4 Следующая ⇒