Лопастные насосы
Введение в размерно-технологический анализРазмерной цепью называют совокупность геометрических размеров, расположенных по замкнутому контуру, определяющих взаимоположение поверхностей (или осей) одной или нескольких деталей и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи. Размерная цепь состоит из замыкающего звена и составляющих. Замыкающим называется размер, который получается при обработке или сборке размерной цепи последним. Составляющие звенья размерной цепи делятся на увеличивающие и уменьшающие. Увеличивающим звеном называется такое звено размерной цепи, при увеличении которого и постоянстве размеров остальных составляющих звеньев, размер замыкающего звена увеличивается. Уменьшающим звеном называется такое звено размерной цепи, при увеличении которого и постоянстве размеров остальных составляющих звеньев, размер замыкающего звена уменьшается.
Термины, обозначения и определения размерных цепей приведены в ГОСТ 16319-80.
СОДЕРЖАНИЕ:
1 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ 5
1.1 Определение расчетной точки 8
1.3 Определение ориентировочного уровня КПД проектируемого насоса 11
1.4 Определение мощности и выбор электродвигателя 12
1.5 Оценка гидравлического КПД проектируемого насоса 13
2 ГЕОМЕТРИЯ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА 18
2.1 Определение основных размеров рабочего колеса 18
2.2 Проверка напора, создаваемого насоса 21
2.3 Проектирование меридианной проекции рабочего колеса 24
2.4 Определение углов лопасти на входе и выходе рабочего колеса 28
2.4.1 Треугольник скоростей на выходе из рабочего колеса 28
2.4.2 Треугольник скоростей на входе из рабочего колеса 30
3 РАСЧЕТ ОТВОДА И ПОДВОДА 36
3.1 Спиральный отвод 37
3.2 Проектирование выходного диффузора 40
3.3 Проектирование подвода 43
4 РАСЧЕТ УСИЛИЙ НА РОТОРЕ НАСОСА 45
4.1 Расчет радиальной силы 45
4.1.1 Гидравлическое усилие 45
4.1.2 Вес рабочего колеса 47
4.1.3 Центробежная сила 47
4.2 Расчет осевого усилия 48
4.2.1 Расчет осевого усилия при наличии разгрузки 52
5 РАСЧЕТ РОТОРА 57
5.1 Расчет ротора на прочность 57
5.2 Расчет ротора на жесткость 59
5.3 Расчет критической частоты вращения 60
6 ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ 62
6.1 Расчет толщины корпуса насоса 62
6.2 Расчет фланцев корпуса насоса 64
6.3 Подбор и расчет подшипников 66
6.4 Расчет шпоночных соединений 68
7 ОЦЕНКА ПРОГНОЗНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА 70
7.1 Определение объемного КПД насоса в насосном режиме 70
7.2 Определение механического КПД насоса в расчетном режиме 70
7.3 Расчет прогнозных характеристик 72
8. РАЗМЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ НАСОСА Х-100-80-160 77
8.1 Введение в размерно-технологический анализ 77
8.2 Выявление замыкающего и составляющих звеньев 79
8.3 Определение передаточных отношений 81
8.4 Определение допусков неизвестных звеньев 87
8.5 Проверка условия собираемости и работоспособности 89
8.6 Проверка на работоспособность 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 91
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 92
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. График гидросистемы. 93
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Подбор насоса. 94
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Характеристики насосов-аналогов. 96
список используемой литературы
1. Лекции по курсу «Лопастные насосы», 2022 год.
2. ГОСТ 6134-2007. Насосы динамические. Методы испытаний.
3. Каталог НПО «Курс». Насосы центробежные консольные марки КММ/ Москва 2015 г.
4. Каталог «ГМС Ливгидромаш». Электронасосы центробежные консольные моноблочные типа КМ/ Руководство по эксплуатации Н49.151.00.000 РЭ.
5. Каталог «ГМС Ливгидромаш». Электронасосы центробежные консольные моноблочные типа КМ/ Обоснование безопасности Н49.154.00.000 ОБ 2014 г.
6. Лист данных: Wilo-CronoNorm-NL 65/160
7. C.Н. Панкратов. Выбор насоса и анализ его работы в гидросистеме. Часть 1. Конструктивные типы лопастных насосов и области их применения/ Москва, МЭИ.
8. Руднев С.С., Матвеев И.В. “Методическое пособие по курсовому проектированию лопастных насосов” Москва 1971 г.
9. Машин А.Н. “Расчет и проектирование спирального отвода и полуспирального отвода центробежного насоса” Москва 1980 г.
10. Шварцбурд Б.И. Размерные цепи в гидромашинах. Первая часть М.,1974.11. Шварцбурд Б.И. Размерные цепи в гидромашинах. Вторая часть М.,1974.ПРИЛОЖЕНИЕ 1. График гидросистемы.В ходе выполнения расчетной работы в предыдущем семестре была рассчитана система, в которой должен работать проектируемый насос.
Получили напоры для построения графиков характеристики гидросистемы. Результаты приведены в таблице 1, а построение на рисунке 1.
Таблица 1 – Точки для построения графика
Hс1, м 23,78 25,08 26,58 28,28 30,18 32,3
Q, м3/час 60 70 80 90 100 110
Hс2, м 23,28 24,58 26,08 27,78 29,68 31,78
Q, м3/час 60 70 80 90 100 110
Hс3, м 22,78 24,08 25,58 27,28 29,18 31,28
Q, м3/час 60 70 80 90 100 110
Рисунок 1.1 – График гидравлической характеристики системы
Где цвета соответствуют: синий – Hс1, точка (60;23,98); оранжевый – Hс2, точка (80;26,43); серый – Hс3 и точка (100;29,73).
Приложение 2. Подбор насоса.На сводное поле Q-H областей применения лопастных насосов общего назначения, нанесем 3 полученные нами точки. Исх
ψ1i=t1i-s1it1i,t1i=2π*R1im,S1i=δ1isinφ1i,(2.29)
Где
tgφ1i=tgβ1лi*sin(λ1i)(2.30)
Определим угол λ1i, который, в свою очередь, образуется двумя касательными, касательной к линии тока и к кромке входной лопасти к каждой рассматриваемой точке. Запишем полученную величину этого угла, снятая с рисунка 2.7. λ1i=82,41°.
Подставим значения и получим:
t11=2*3,14*0,07547=0,0676 м;tgφ11=tg13,49°*sin82,41°=0,239894*0,991=0,24;φ11=arctg0,24=13,5°;S11=0,005sin13,5°=0,0214 м;ψ11=0,0676-0,0214 0,0676=0,68.Уточним величину меридиональной скорости с учётом стеснения потока:
vm1=vm1*ψ1,(2.31)
vm1=3,040,68=4,47 мс. Тогда уточним значение угла β1п по формуле 2.27:
β1п*=arctg4,47 23,135=10,94°.Таблица 2.5 – Данные для построения треугольников скоростей на входной кромке лопасти
Номер линии тока 1 2 3 4 5
u1i, м/с23,135 25,068 27,431 30,039 32,769
β1п*, град.10,94 9,93 8,93 8,03 7,21
β1л*, град.