Конструктивные признаки и характер рабочего процесса свободно-вихревого консольного насоса. Гидравлический расчет устройства, выбор двигателя. Проведение расчета реакций в опорах, долговечности подшипников и прочности шпоночного соединения вала с колесом.
Аннотация к работе
В последнее время во многих отраслях народного хозяйства для гидротранспорта абразивных и легкоповреждаемых веществ, гидросмесей, содержащих твердые и волокнистые включения, газосодержащих жидкостей используют свободновихревые насосы (СВН), которые имеют простую и удобную в эксплуатации конструкцию, высокую надежность, долговечность работы на гидросмесях и обусловливают экономическую эффективность их применения для транспортирования различных твердых веществ и продуктов. По конструктивным признакам и по характеру рабочего процесса СВН существенно отличаются от центробежных и имеют следующие особенности: рабочее колесо (РК) СВН расположено в нише корпуса, имеющего свободную камеру, не пересекаемую вращающимися деталями. Поэтому часть потока жидкости, поступающего в насос, проходит через свободную камеру, не соприкасаясь с лопатками рабочего колеса; Это означает, что любой замкнутый контур, взятый внутри объема, может быть стянут в точку без пересечения границ объема. В практике использования насосов это означает, что волокна, взвешенные в жидкости при перекачивании загрязненных и волокнистых смесей, могут наматываться на лопасти центробежного насоса, засоряя его;Насос консольный свободновихревой СВН 21-10 (подача Q=25 м 3/ч и напор H=10 м ) предназначен для перекачивания бытовых и промышленных загрязненных жидкостей, химически не агрессивных масс, а также суспензий, фекальных и сточных вод с водородным показателем PH от 6 до 8.5, температурой 365 К (90 0С ) и плотностью до 1100 кг/м 3 , с содержанием твердых частиц до 20% по объему, с максимальным размером до 15 мм. В случае перекачивания абразивных взвешенных частиц содержание их по объему не более 1%, размер до 5 мм и микротвердость не более 9000 Мпа. Насос СВН 25-10 - свободновихревой, горизонтальный, консольный с рабочим колесом, расположенным в расточке задней стенки корпуса. Рабочее колесо выполнено в виде диска с наклонными лопатками.Данное конструктивное решение обусловлено повышением надежности работы и снижением засоряемости проточной части насоса при перекачивании загрязненных жидкостей с твердыми включениями.Основные геометрические размеры проточной части показаны на рис. 3.1.2 Определяем коэффициент быстроходности насоса: , (3.1) 3.1.3 Задаемся соотношениями основных геометрических размеров рабочего колеса. 3.1.4 По геометрическим зависимостям [1] определяем к.п.д., относительную ширину свободной камеры В и функции F1 и F2. 3.1.5 Наружный диаметр рабочего колеса определяем по формуле: , (3.2) где .Результирующее осевое усилие, действующее на ротор электронасоса, определяем по формуле: F = F1 - F2 F0 - Fm , (3.5) где F1 , F2 , F0 , Fm - составляющие полной осевой силы (рис. 3.2.1 Определяем силу Fm. 3.2.2 Сила F1 определяем по формуле: , (3.8) где r2 = 0,0925 м - наружный диаметр рабочего колеса; RB = 0,0275 м - радиус вала под уплотнением; = 1100 кг/м3 - плотность жидкости; - угловая скорость вращения ротора. 3.2.4 Силу F1 определяем по формуле: , (3.14) Уменьшение осевой силы от действия лопаток импеллера определяем по формуле [3].Радиальную силу, действующую на рабочее колесо в спиральном отводе, определяем по формуле: , (3.21) где Kr - безразмерный коэффициент радиальной силы;Для разработанной конструкции насоса в качестве концевого уплотнения вала применяем сальниковое уплотнение (рис. Для надежной работы насоса необходимо обеспечить подпор на входе в насос. С целью защиты сальникового уплотнения от износа в узел уплотнения подается затворная жидкость под давлением, превышающим давление на выходе из насоса на 0,05 МПА. В качестве затворной жидкости используется технически чистая вода с температурой не выше 40°С.Мощность электродвигателя: , (5.2) где К = 1,1 - 1,3 - коэффициент, учитывающий допустимое предельное отклонение напора, К = 1,1. Для привода насоса выбираем электродвигатель АИРС90L4У2 с параметрами: Мощность - 2,2 КВТ;Зависимость момента сопротивления ротора насоса от частоты вращения при пуске насоса представляет собой параболу: , (5.3) где К - коэффициент параболы; n - частота вращения ротора, об/мин. График зависимости момента сопротивления строится по трем точкам: - начального момента трогания (n = 0); Минимальному моменту сопротивления соответствует точка "С" с координатами: и , (5.7) об/мин; Коэффициент параболы определяется по величине момента при полном развороте двигателя: , (5.8) где-6Расчетная схема действия сил на ротор насоса представлена на рис. Нагрузку P1 определяем по формуле: , (6.1) где GK - вес рабочего колеса, Н; G1в - вес вала на участке l1 , Н4; R - радиальная сила, Н; GK = 245 Н; G1в = 27 Н; R = 119 Н. Для определения реакции в подшипниковых опорах составим уравнение моментов сил относительно точек опор.В опорах А и В установлены одинаковые шарикоподшипники. По диаметру вала d (мм) выбираем подшипник шариковый однорядный радиальный средней серии 311 ГОСТ 8338-75. По условиям работы передний подшипник (опора А) воспринимает осевую и радиальную нагрузки и является более нагруженным. По условиям рабо
План
Содержание
Введение
1. Назначение и область применения насоса
2. Описание и обоснование выбранной конструкции насоса
2.1 Описание конструкции насоса
2.2 Обоснование выбранной конструкции
3. Расчеты гидравлические
3.1 Расчет проточной части насоса
3.2 Расчет гидравлической осевой силы
3.3 Расчет гидравлической радиальной силы
4. Выбор концевого уплотнения вала
5. Расчеты по выбору двигателя
5.1 Выбор двигателя
5.2 Расчет пусковой моментной характеристики
6. Механические расчеты
6.1 Расчет реакций в опорах
6.2 Расчет долговечности подшипников
6.3 Расчет на статическую прочность
6.4 Расчет шпоночного соединения вала с колесом
Список литературы насос двигатель подшипник шпоночный вал
Введение
В последнее время во многих отраслях народного хозяйства для гидротранспорта абразивных и легкоповреждаемых веществ, гидросмесей, содержащих твердые и волокнистые включения, газосодержащих жидкостей используют свободновихревые насосы (СВН), которые имеют простую и удобную в эксплуатации конструкцию, высокую надежность, долговечность работы на гидросмесях и обусловливают экономическую эффективность их применения для транспортирования различных твердых веществ и продуктов.
По конструктивным признакам и по характеру рабочего процесса СВН существенно отличаются от центробежных и имеют следующие особенности: рабочее колесо (РК) СВН расположено в нише корпуса, имеющего свободную камеру, не пересекаемую вращающимися деталями. Поэтому часть потока жидкости, поступающего в насос, проходит через свободную камеру, не соприкасаясь с лопатками рабочего колеса;
рабочий объем СВН - односвязный. Это означает, что любой замкнутый контур, взятый внутри объема, может быть стянут в точку без пересечения границ объема. Рабочий объем центробежных насосов многосвязный - если взять замкнутый контур в жидком объеме вокруг лопасти, то он не может быть стянут в одну точку без пересечения ее поверхности. В практике использования насосов это означает, что волокна, взвешенные в жидкости при перекачивании загрязненных и волокнистых смесей, могут наматываться на лопасти центробежного насоса, засоряя его;
в СВН нет передних уплотнений, следовательно, отсутствуют проблемы, связанные с ними (износ, засорение, регулировка, промывка и т.д.);
более простая форма проточной части снижает металлоемкость насоса, облегчает его сборку, создает более благоприятные условия для высокой степени унификации;
конструктивное исполнение рабочих органов позволяет с небольшими затратами производить ремонт и изготовление запасных частей на месте эксплуатации.
Кроме этого, СВН обладают рядом положительных свойств: обеспечивают высокую надежность работы при перекачивании газообразных смесей с содержанием газа до 50%, вязких жидкостей, крупных включений с размером 0,8 напорного патрубка, имеют высокую всасывающую способность (высота всасывания 8 м) и мало чувствительны ж кавитации.
Основной недостаток СВН - низкая экономичность, которая в зависимости от конструктивного типа и размеров насоса составляет 35-58%.
Насосы свободновихревого типа широко применяются в коммунальном хозяйстве для перекачивания фекальных жидкостей, грунтовых и сточных вод, канализационного ила; в сельском хозяйстве для гидротранспорта органических удобрений, картофеля, фруктов, рыбы; в пищевой промышленности для перекачивания легкоповреждаемых продуктов, соков, сиропов, суспензий и прочего, а также в целлюлозно-бумажной и химической промышленностях для транспортирования древесной массы, макулатуры, полимеров, вискозного сырья, газообразных жидкостей и других продуктов. СВН перспективно применять в черной металлургии для гидротранспорта шлама, золы, руд, хвостов на горнообогатительных фабриках; в угольной промышленности для гидротранспорта угля и угольного шлама. Эти насосы также можно применять при подаче песка, грунта, гравия и других абразивных веществ.