Расчет осевой силы, действующей на ротор насоса

Расчет выполняется по формуле:

(9)

 

где: r₂ = D₂/2 - радиус выходной кромки лопасти;

- радиус переднего уплотнения рабочего колеса;

- удельный вес перекачиваемой жидкос­ти;

- окружная скорость на радиусе r₂.

 

Рассчитываем радиус входной кромки лопасти:

 

;

Вычислим осевую силу:

 

Расчет радиальной силы, действующей на рабочее колесо.

Расчет ведется во всем диапазоне работы насо­са по формуле А.И. Степанова:

(10),

где Q_H – подача насоса. ();

- ширина лопасти на выходе в (м);

- наружный диаметр рабочего колеса, в (м),

H - напор насоса, в (м);

- удельный вес перекачиваемой жид­кости в ();

R - радиальная результирующая сила, в ().

 

Определим радиальную силу R по формуле (10):

Задаваясь несколькими значениями подачи Q, вы­числяем по уравнению соответствующие значения R:

1) При = 0,005 ;

;

2) При = 0,01 ;

;

3) При = 0,015 ;

;

4) При = 0,02 ;

;

5) При = 0,025 ;

;

6)При = 0,03 ;

R,	Q,
98,55	0,005
54,53	0,01
18,84	0,015
112,15	0,02
253,62	0,025
415,03	0,03

Прочностной расчет насоса

Расчет диаметра вала

Во время работы вал насоса подвергается воздействию крутящего момента, осевой сжимающей нагрузки на верхний торец вала и радиальной нагрузки. Радиальная нагрузка на вал вызывается насосным расположением валов секций насоса и протектора и возможность неточного изготовления шлицевого соединения.

 

Определяем крутящий момент:

, (2.1.1)

где N- мощность потребляемая насосом, (Вт);

- угловая скорость, (сек).

Найдем угловую скорость:

;

Рассчитаем крутящий момент вала:

.

Вычислим средний диаметр вала:

, (2.1.2)

где допустимое напряжение на кручение для валов из углеродистой стали.

.

Диаметр вала под подшипником принимаем 20 мм:

мм

 

Принимаем d_в = 20 мм из конструктивных соображений.

Находим момент инерции вала:

, (2.1.3)

где, - диаметр вала.

.

Радиальная нагрузка находится по формуле:

, (2.1.4)

где k – коэффициент, учитывающий компенсирующее влияние зазоров

(0,45-0,85);

Е – модуль упругости материала вала, (Па).

J – момент инерции вала, принимаемый с учетом тела втулки (кг/м.куб.);

С – расстояние от центра подшипника до середины муфты, (0.09 м);

.

Найдем окружную радиальную силу:

(2.1.5)

где, D – наружный диаметр шлицев (0,022 м);

;

Вычислим максимальный изгибающий момент конце вала:

, (2.1.6)

где b -расстояние от середины муфты или от точки приложения силы Р до проточки под стопорное кольцо, выбираем из интервала (0.025…0.045), (м).

Определим максимальное напряжение изгиба в опасном сечении:

, (2.1.7)

где Wх – осевой момент сопротивления вала в месте проточки под стопорное кольцо ( );

Вычислим осевой момент сопротивления вала в месте проточки под стопорное кольцо:

, (2.1.8)

где - полярный момент сопротивления вала ().

Вычислим полярный момент из следующей формулы:

, (2.1.9)

.

Найдем осевой момент сопротивления вала:

.

Максимальное напряжение изгиба будет:

.

Определяем напряжение кручения:

, (2.1.10)

.

Вычислим эквивалентное напряжение:

, (2.1.11)

.

Найдем коэффициент запаса прочности по пределу текучести:

, (2.1.12)

 

Для вала насоса берем сталь с пределом текучести .

Из результатов расчетов видно, что вал из стали диаметром 20 мм со шлицем и с проточкой под стопорное кольцо выдерживает заданные нагрузки с коэффициентом запаса прочности , который удовлетворяет условию 12,77 >[1,3].

В качестве уплотнения на валу выбираем сальниковую набивку.