Расчет поршневого насоса
Определение мощности приводного двигателя
КПД насоса
где Nп, Вт – полезная мощность
Nп=HнrgQн= рнQн
hн=hгhоhм
hм=h1h2h3h4
h1 – КПД подшипников валов (0,98…0,99),
h2 – КПД зубчатой передачи (0,98…0,99),
h3 – КПД кривошипно-шатунного механизма (0,95),
h4 – КПД поршней и уплотнений (0,92).
мощность, необходимая для приведения насоса в действие
N=Nп/hн= HнrgQн/hн
*Выбор двигателя для насоса
выбирается с учетом возможных перегрузок, а также КПД передачи hп
Nдв=jN/hп
j - коэффициент запаса
(для больших насосов он равен 1,1…1,5, для малых – 1,2…1,5);
hп – КПД передачи между двигателем и насосом
(для клиноременной передачи – 0,92, для цепной – 0,98).
Наибольший крутящий момент, развиваемый приводным двигателем, М=Мд.max/ihп
Мд.max – максимальный момент, развиваемый приводным двигателем;
i – передаточное отношение передачи.
Основные размеры гидравлической части насоса
для насосов одностороннего действия
Vцо=khSп=khpD2/4
для насосов двухстороннего действия
Vцд=kh(2Sп – Sш) =
k – число цилиндров насоса;
h – ход поршня (обычно задается на основании анализа существующих конструкций)
Максимальные диаметры поршней Dmax для наибольшей подачи Qн max
для насосов одностороннего действия
для насосов двухстороннего действия
kг – геометрический коэффициент (для трехпоршневого насоса одностороннего действия равен 25,46, для двухпоршневого насоса двухстороннего действия – 19,1)
a - коэффициент подачи (отношение действительной подачи к идеальной). Для расчетов коэффициент подачи принимают равным 0,9.
Длина цилиндровой втулки
l=h+lп+Dl
lп – длина поршня
Dl – запас длины
(запас длины цилиндровой втулки 30…50 мм используется для заходной фаски, а также для подтягивания изношенного уплотнения и компенсации возможного удлинения штока при неполном свинчивании его составных частей).
Расчет клапанных коробок и цилиндров на прочность
р – давление опрессовки,
[s] – допустимые напряжения растяжения
Давление опрессовки принимают вдвое большим, чем максимальное развиваемое насосом.
Диаметр штока поршня определяют из расчета на прочность и приводят в соответствие со значениями ряда.
[s] – допустимое напряжение, s - фактическое напряжение, Pmax – максимальное усилие, действующее на шток.
При определении Pmax необходимо учитывать силы трения в уплотнениях штока и поршня
*Определение критического усилия Ркр на шток используя формулу Эйлера
m - коэффициент приведенной длины, принимается равным 0,5 в предположении, что оба конца штока защемлены;
l – действительная длина стержня;
Е – модуль упругости;
I – момент инерции сечения, I=(pd4)/64.
Диаметр клапана
рассчитывается по площади проходного сечения, необходимой для перемещения жидкости с заданной скоростью.
При полном открытии клапана площадь проходного сечения у горловины конического седла
Sпр=pdклhmaxsina
dкл – диаметр горловины седла клапана;
a - угол между образующей и осью конуса.
По условию неразрывности потока жидкости,
вытесняемой из одной рабочей камеры
Sпrw= Sпрv
v – условная средняя скорость потока жидкости в проходном сечении горловины клапана.
Диаметр клапана
dкл=Sпrw/pvmaxhmax sina