Высота всасывания

График подачи поршневого насоса

Коэффициент наполнения

НАСОСА

Определяется из соотношения:

r = Q_ф / Q_т, (46)

где Q_ф – фактическая подача, м³/с;

Q_т – теоретическая подача, м³/с.

Q_т = F×S×n, (47)

где F – площадь сечения поршня, м²;

S – ход поршня,м;

n – число двойных ходов поршня в с.

Движение кривошипно – шатунной группы происходит по синусоиде, поэтому подача насоса изображается синусоидой (рис. 78).

Степень неравномерности подачи насоса выражается формулой:

m = Q_max / Q_ср (48)

Средняя секундная подача равна:

Q_ср = F×S×n, (49)

S = 2×r (50)

где r – радиус кровошипа, м.

Максимальная секундная подача определяется из выражения:

Q_max = F×S_max×n, (51)

S_max = 2p r

где Q_max – максимальная подача за весь цикл, равная по площади окружности, описываемой кривошипом за цикл 2p r.

Для насоса одинарного действия m = 3,14.

Рисунок 78-Графики подачи поршневого насоса

Высота всасывания – расстояние от зеркала жидкости до средней линии поршня (рисунок 79). Нормальное всасывание будет происходить при неотрывном следовании жидкости за поршнем, иначе возникает выделение паров и удары жидкости о поршень при исчезновении паров.

Рисунок 79-Схема для определения высоты всасывания

Для нормального всасывания необходимо соблюдение следующего условия:

Р_а /r = Р_в / r + h_s + h_ws + h_is + h_к , (52)

где Р_а – атмосферное давление, МПа;

r - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;

Р_в – остаточное давление в полости цилиндра, МПа;

h_s – давление, обусловленное высотой подъёма, МПа;

h_ws – гидравлическое сопротивление во всасывающей трубе и фильтре, МПа;

h_is – давление обусловленное инерцией жидкости, МПа;

h_к – давление на открытие всасывающего клапана, МПа.

9.3.4 Расчёт воздушного колпака

Заключается в определении высоты и объёма колпака.

Объём определяется по формуле:

V_в = 1,5×V_ср (53)

V_ср = К×F×S (54)

где К – коэффициент пропорциональности, выбирается по таблице в зависимости от степени неравномерности давления в колпаке - d;

F - площадь поршня, м²;

S – длина хода, м.

d = Р_max – P_min / P_ср , (55)

где Р_max, P_min , P_ср – соответственно максимальное, минимальное и среднее давление в колпаке, МПа.

Высота колпака определяется из соотношения:

Н = 4V_в / p×Д_в², (56)

где Д_в – внутренний диаметр колпака, м.

Расчёт плунжера (пустотелого) предполагает определение его диаметра в соответствии с допустимой величиной напряжения на сжатие и предполагаемой величины давления нагнетания, Р.

Д_нар = Д_вн , (57)

где Д_нар – наружный диаметр плунжера, м;

Д_вн – внутренний диаметр плунжера, м;

s_сж – допустимое напряжение на сжатие, для чугуна и бронзы s_сж = 60 МПа;

Р – давление нагнетания, МПа.

Шток поршневого насоса подвержен действию растяжения и продольного изгиба. При расчёте на продольный изгиб принимают следующие условия: а) концы штока заделаны жёстко; б) длину берут равной расстоянию от середины поршня до крецкопфного вала.

Определяют запас устойчивости К по формуле:

К_уст = Р_кр / Р_гор.max (58)

где К – коэффициент запаса (должен быть не менее 3);

Р_кр – величина критической силы, н;

Р_гор – горизонтальная сила, н.

Р_кр = s_крצ_шт (60)

где ¦_шт – площадь поперечного сечения штока, м²;

s_кр – критическое напряжение, определяемое по эмпирической формуле, МПа.

Для стали 52, например, s_кр будет равно:

s_кр = 4690 – 26,17 m^¢_×l_шт / i_шт (61)

где m^¢ - коэффициент, учитывающий вид крепления концов штока: жёстко - m^¢ = 0,5, при возможности перемещения в поперечном направлении m^¢ = 1;

l_шт – длина штока, м;

i_шт – радиус инерции, м.

Р_гор = Р_шт + Р_упл + ¦_кр× Р_кр, (62)

где Р_шт – усилие, воспринимаемое штоком, н;

Р_упл – потери на трение в уплотнениях, н;

¦_кр – коэффициент трения крейцкопфа о направляющие (металл по металлу – со смазкой – из таблицы);

Р_кр – сила, нормальная к поверхности накладки крейцкопфа, н.

Р_шт = p×Д² / 4×Р + p×ДdР¦_тр , (63)

где Д – наружный диаметр плунжера, м;

Р – давление нагнетания, н / м²;

d - резиновый усик поршня, м;

¦_тр – коэффициент трения, принимаемый 0,1.

Р_упл = 0,15¦^¢_тр pd_штl_c P , (64)

где ¦^¢_тр – коэффициент трения для мягкой набивки = 0,2;

d_шт – диаметр штока, м;

l_c – длина сальникового уплотнения, м.

Расчёт шатуна ведут на продольный изгиб, приняв запас прочности К не менее 7.

К = s_кр×F_ш / Р_ш.max (65)

где s_кр – критическое напряжение для материала шатуна, н/м²;

F_ш – площадь сечения шатуна, м²;

Р_ш.max – максимальное усилие, действующее вдоль шатуна, н.

Для никелевой стали:

s_кр = 3350 – 6,2 L_ш / i_ш , (66)

где L_ш – длина шатуна, м;

i_ш – минимальный радиус инерции, м.

i_ш.min = ng w:val="EN-US"/></w:rPr><m:t>С€</m:t></m:r></m:sub></m:sSub><m:r><m:rPr><m:sty m:val="p"/></m:rPr><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/><w:lang w:val="EN-US"/></w:rPr><m:t> </m:t></m:r></m:e></m:rad></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> , (67)

где J_ш.min – наименьший момент инерции сечения шатуна, м⁴.

Р_ш.max = Р_гор / соsb_max , (68)

Рисунок 80- Силы действующие на шток и шатун.