Главная страница

Принцип действия поршневого насоса известен более двух тысяч лет


Скачать 175 Kb.
НазваниеПринцип действия поршневого насоса известен более двух тысяч лет
Дата11.10.2022
Размер175 Kb.
Формат файлаrtf
Имя файлаbibliofond.ru_887155.rtf
ТипДокументы
#726787
страница3 из 4
1   2   3   4
4÷0,996 - к.п.д. ползуна и кривошипно-шатунного механизма;

η = 0,992÷0,994 - к.п.д. уплотнения штока и поршня.

Подставляя принятые значения коэффициентов в формулу получаем значение величины механического к.п.д. насоса:

hмн = 0,99·0,992∙0,992∙0,995∙0,992 = 0,886

Коэффициент полезного действия трансмиссии равен

ηмт = 0,993∙0,992∙0,996 = 0,895.

К.п.д. насосного агрегата составляет:
ηма = ηмтηмт = 0,895∙0,886 = 0,793.
Общий к.п.д. насосного агрегата равен:
ηна = ηоηгηм = 0,97∙0,98∙0,793 = 0,75
Мощность приводного двигателя насоса составляет:
Nд = Nнпна = 510: 0,75 = 680 кВт.
.2 Расчет на прочность гидравлической части насоса
При расчете штока поршня влиянием сальника пренебрегаем и считаем, что оба его конца защемлены. Шток рассчитывается на сжатие-растяжение. При определении нагрузки в качестве расчетного выбирают наиболее ослабленное (в резьбовой части штока со стороны, противоположной поршню).

Напряжение сжатия:
s1 = 1,3Рсж / fсж,
где 1,3 - коэффициент, учитывающий влияние предварительной затяжки гайки; Рсж - усилие, действующее на поршень; f сж - площадь ослабленного сечения.
Рсж = рmax F,
где рmax = 10·106 Па - максимальное давление.

F = π D2/4 - площадь поршня, м2.

Диаметр поршня D = 0,2 м.

F = 3,14∙ 0,22/4 = 0,0314 м2, тогда получаем

Рсж = 10∙106∙0,0314 = 0,314∙106 Н = 0,314 МН.

Внутренний диаметр резьбы штока М68х4 равен 63,1 мм.
Fсж = πd2/4 = 3,14∙0,0632 / 4 = 3,14∙0,004 /4 = 0,314∙10-2 м2
Получаем:

σ1 = 1,3∙0,314/0,314∙10-2 = 130 МПа.

Для стали 40Х после термообработки НВ 197…235 σт = 650 МПа.

Коэффициент запаса прочности составляет:
n = σт1 = 650: 130 = 5,0

При расчете штока на растяжение в ослабленном сечении (это сечение в резьбовой части М64х3, где он соединяется с поршнем) усилие растяжения будет меньше усилия сжатия при том же давлении, так как
Рсж = р max F,
где рmax - максимальное давление в нагнетательной линии насоса, Па;

F - площадь поршня, м2.

Усилие растяжения (в Н) Рр = рmax(F - f)

(f - площадь рабочего сечения штока, м2).

f = 3,14d2/4, где d = 0,07 м

f = 3,14∙0,072 /4 = 0,0038 м2
Рр = рmax (F - f) = 10∙(0,0314 - 0,0038) =0,276 МН
Напряжение растяжения штока в ослабленном сечении:
σ2 = Рр /f,
где f = πd2 /4

Внутренний диаметр резьбы М64х3 со стороны поршня равен 60,3 мм. Подставим эту величину в формулу, получим:

f = 3,14∙0,0632 /4 = 0,0031 м2

σ2 = 0,276/ 0,0031 = 89 МПа

Коэффициент запаса прочности на растяжение равен:
np = σт / σр = 600/ 89 = 6,74
Коэффициент запаса прочности как в случае расчета на сжатие, так и в случае расчета на растяжение должен быть n≥ 5.

Необходимо проверить шток на продольный прогиб. Для этого определяем гибкость штока: λ = l / i

Здесь l = 1,34 м - длина штока; i - радиус инерции сечения штока

i = d /4 (d = 0,07 м - диаметр штока).

λ = 1,34 ∙ 4/ 0,07 = 76,6

Если λ < 105, то критическое напряжение (МПа) определяется по формуле

σ кр = 335 - 0,62λ

σкр = 335 - 0,62∙76,6 = 287,5 МПа.

Коэффициент запаса прочности по устойчивости составляет:
n = σкрfсж
При расчете штока за максимальную принимается нагрузка Рсж, действующая на шток (в МН)
Рсж = Кп рнF
где, К = 1,15 ÷1,2 - коэффициент запаса, учитывающий вероятность превышения давления в случае несработки предохранительного клапана насоса; рн = 10 МПа - давление насоса; F = 0,0038 м2, η = 0,96÷0,98 - к.п.д. уплотнения штока и цилиндра.

Рс = 1,15∙10∙0,0038/0,96 = 0,376 МПа,

тогда n = 275,6∙0,0038/0,376 = 2,8

n = 2,8, что >2, следовательно допустимо.
.3 Расчет приводной части
Детали приводной части насоса рассчитывают по наибольшему крутящему моменту.

Усилие сжатия Тс, действующее вдоль оси шатуна раскладывается на усилие Рс по оси штока и Nс, перпендикулярное к ней.

Величина усилия сжатия, действующего вдоль оси шатуна.
Тс max = Рс/ соsβ max
Силы, действующие на параллели ползуна.
Рп = Nc ± G,
где Nc - составляющая силы, действующей вдоль шатуна, Н
Nc = Tc sin β;
G - вес ползуна (половина веса шатуна и штока) в Н, знак плюс берется, когда Nс действует вниз, знак минус - когда эта сила действует вверх;
sinβmax = R / L R = 0,2 м - длина кривошипа
L = 1,19 м - длина шатуна

sinβmax = 0,2: 1,19 = 0,1681 βmax = 90 401

cos βmax = 0,9858

Определим усилие, действующее вдоль оси штока,
Рс1= Рс / ηм4 = 0,376∙ 0,95 = 0,396 МН
Усилие вдоль оси шатуна Тс.max = Pc / cos βmax = 0,396 / 0,9858 = 0,402 МН

Максимальная составляющая силы, действующей на ползун,
Ncmax = Tc.max sin βmax = 0,402 ∙ 0,1681 = 0,068 МН или 68 кН
Вес ползуна равен половине веса шатуна и штока

Вес шатуна равен 6,46 кН

Вес штока составляет 0,4 кН,

Тогда вес ползуна равен 6,86 / 2 = 3,43 кН. G = 3,43 кН

Удельная нагрузка на параллели (в Па)
рн = Рп /bl,
где b = 0,245 м - ширина накладки, и l = 0,44 м - длина накладки.

Удельная нагрузка на параллели равна
рн = (Nc + G) / bl = (68 + 3,43) / 2∙0,245∙0,44 = 0,33 МПа
рн £ 0,5 МПа, что соответствует требованиям к прочности ползунов буровых насосов.
1   2   3   4


написать администратору сайта