Вакуумный насос водо-кольцевой

Вакуумный насос.cdw

Технические требования
Перед пуском в работу необходимо:
а) вручную провернуть вал насоса и убедиться в отсутствии
б) проверить направление вращения электродвигателя проб-
ным кратковременным пуском; убедиться
против часовой стрелки
вращение вала электродвигателя
в другую сторону недопустимо
Температура нагрева насоса не должна превышать 353 К.
Запрещается эксплуатация насоса за пределами рабочего интервала
Необходимо поддерживать необходимое количество смазки
Размеры для справок.
Техническая характеристика
Насос предназначен для перекачивания жидкости
Допускаемый кавитационный запас
для охлаждения подшипников

ПЗ Вакуумный насос.docx

Динамический расчет29
Прочностной расчет вала32
Откачная характеристика ЖКВН36
Список использованных источников37
Графические пояснения к тепловому расчету вакуумного насоса приведены на рисунках 1.1-1.4.
Рисунок 1.1 - Принципиальная схема насоса
Рисунок 1.2 - Рабочее колесо насоса
Рисунок 1.3 - Схема к расчету объема рабочей ячейки расположенной непосредственно за окном нагнетания
Рисунок 1.4 - Поперечное сечение рабочей ячейки в области минимального зазора между колесом и корпусом
Тепловой расчет выполнен согласно [Фролов Е.С. Автономова И.В. Васильев В.И. и др. Механические вакуумные насосы. - М.: Машиностроение 1989. - 288 с. стр. 166-205].
Быстрота действия S м3с
Давление всасывания МПа
Температура Т воздуха на всасывании К
Давление нагнетания МПа
Коэффициент откачки
Геометрический объем Sг м3с
Относительная ширина колеса
Коэффициент учитывающий влияние толщины лопаток
Отношение среднего радиуса ступицы колеса к наружному радиусу колеса
Окружная скорость на периферии колеса мс
Расчетный наружный радиус колеса м
Наружный радиус колеса м
Расчетная частота вращения вала насоса с-1
Принимаем частоту вращения вала насоса с-1
Изотермическая мощность кВт
Эффективная мощность на валу насоса кВт
Расчетный средний радиус ступицы колеса м
Средний радиус ступицы колеса м
Отношение длины b0 колеса к длине b корпуса
Относительный эксцентриситет
Угол наклона лопатки колеса °
Плотность рабочей жидкости кгм3
Вязкость рабочей жидкости Пас
Отношение давлении нагнетания к давлению всасывания
Глубина погружения лопатки в жидкостное кольцо м
Если значение a не устраивает повторяют расчет с другим значением
Наименьший зазор между колесом и корпусом м
Внутренний радиус корпуса м
Округляем значение эксцентриситета м
Теоретическая быстрота действия м3с
Внутренний радиус жидкостного кольца в сечении I-I м
Радиус внутренней поверхности жидкостного кольца м
Эксцентриситет внутренней поверхности жидкостного кольца м
Число z лопаток колеса (принимаем)
Угол между лопатками °
Угол 2 ° (принимаем)
Площадь объема переносимая с нагнетания на всасывание м2
Расход газа переносимого с нагнетания на всасывание м3с
Плотность воздуха при условиях всасывания кгм3 (принимаем)
Плотность воздуха при условиях нагнетания кгм3 (принимаем)
Высота торцового зазора м (принимаем)
Наружный радиус торцового зазора м
Внутренний радиус торцового зазора (радиус вала под колесом) м (принимаем)
Длина эквивалентного зазора м
Ширина эквивалентного зазора м
Эквивалентный зазор м (принимаем)
Расход жидкости кгс (принимаем)
Теплоемкость рабочей жидкости кВт (Сс) (принимаем)
Температура рабочей жидкости на входе в насос °С (принимаем)
Температура жидкостного кольца °С
Температура воздуха на нагнетании К
Универсальная газовая постоянная для воздуха Нм(кгК) (принимаем)
Удельный объем воздуха при условиях перед торцовой щелью (условиях нагнетания) м3кг
Удельный критический расход газа через щель кгсм2
Вязкость воздуха при условиях нагнетания Пас (принимаем)
Критерий Рейнольдса Re* для критического расхода
Коэффициент сопротивления (принимаем)
Параметр s* сопротивления при критическом расходе
Коэффициент расхода (принимаем)
Удельный расход газа в первом приближении кг(м2с)
Критерий Рейнольдса в первом приближении
Коэффициент сопротивления в первом приближении (принимаем)
Параметр s сопротивления в первом приближении
Коэффициент расхода в первом приближении (принимаем)
Удельный расход воздуха во втором приближении кг(м2с)
Критерий Рейнольдса во втором приближении
Коэффициент сопротивления во втором приближении (принимаем)
Параметр сопротивления во втором приближении
Коэффициент расхода во втором приближении (принимаем)
Удельный расход воздуха в третьем приближении кг(м2с)
Расход воздуха через сухой торцовый зазор кгс
Удельный расход воды уплотняющей торцовый зазор при Re 2000 кг(м2с)
Критерий Рейнольдса Re
Расход воды необходимой для уплотнения торцового зазора кгс
Коэффициент наполнения
Коэффициент уплотнения (принимаем)
Расход воздуха через уплотненные водой зазоры кгс
Давление насыщенного пара при условиях всасывания в насос Па (принимаем)
Универсальная газовая постоянная R для насыщенного пара Нм(кгК) (принимаем)
Температура насыщенного пара K
Плотность насыщенного пара при условиях всасывания кгм3
Количество пара испарившегося в рабочие ячейки всасывания кгс
Расчетный коэффициент откачки
Расчетная быстрота действия насоса м3с
Ошибка в определении производительности %
Угловая скорость колеса с-1
Потери мощности в безлопаточном пространстве жидкостного кольца кВт
Расход жидкости через рабочее колесо м3с
Теоретический напор создаваемый рабочим колесом имеющим бесконечное число лопаток м
Поправка Пфлейдерера
Теоретический напор создаваемый колесом м
Приведенный расход Q' м3с
Приведенная частота вращения с-1
Коэффициент быстроходности
КПД колеса (принимаем)
Потери мощности в рабочем колесе кВт
Мощность гидродинамических потерь кВт
Показатель политропы сжатия
Относительный мертвый объем
Мощность затрачиваемая на сжатие кВт
Удельная мощность кВт(м3с)
Зависимость расчетной быстроты действия насоса (м3с) от частоты вращения (с-1) приведена на рисунке 1.4 зависимость расхода жидкости через рабочее колесо (м3с) от частоты вращения (с-1) приведена на рисунке 1.5 зависимость коэффициента быстроходности от частоты вращения (с-1) приведена на рисунке 1.6 зависимость потерь мощности в рабочем колесе (кВт) от частоты вращения (с-1) приведена на рисунке 1.7.
Рисунок 1.4 - Зависимость расчетной быстроты действия насоса (м3с) от частоты вращения (с-1)
Рисунок 1.5 - Зависимость расхода жидкости через рабочее колесо (м3с) от частоты вращения (с-1)
Рисунок 1.6 - Зависимость коэффициента быстроходности от частоты вращения (с-1)
Рисунок 1.7 - Зависимость потерь мощности в рабочем колесе (кВт) от частоты вращения (с-1)
Определение сил действующих на рабочее колесо [2].
Расчет на прочность жидкостно-кольцевых машин (ЖКМ) в известной нам литературе не рассматривается [2]. Для проведения такого расчета необходимо определить силы действующие на отдельные элементы проточной части. Наиболее существенными являются силы действующие на рабочее колесо машины. Рабочее колесо ЖКМ так же как и у центробежного насоса по цилиндрической поверхности со всех сторон окружено движущейся жидкостью. Однако в центробежном насосе радиальные нагрузки на рабочее колесо симметричны тогда как в ЖКМ такой симметрии нет.
Перепад давлений на поверхности рабочего колеса создает силы воспринимаемые валом и его подшипниками. Равнодействующая этих сил может быть найдена как интеграл сил давления приходящихся на рабочее колесо машины. Для ее определения необходимо решать дифференциальные уравнения гидродинамики в соответствии с рисунком 2.1 что не является предметом данной работы.
Рисунок 2.1 - Схема действия сил на элементы рабочего колеса ЖКМ
В том случае когда необходимо оценить нагружающие вал силы без проведения гидродинамического расчета можно воспользоваться приближенным расчетом [2]. Схема действующих сил такого расчета приведена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - Схема действия сил на рабочее колесо в приближенном расчете
Со стороны всасывания к рабочему колесу приложено давление всасывания со стороны нагнетания - давление нагнетания и со стороны сжатия - среднее давление между ними:
Суммы проекций этих сил на осях х и у определяются уравнениями
Величина и направление равнодействующей силы могут быть получены по уравнениям [2].
Расчет вала производится по общепринятым методикам.
Прочностной расчет вала
Номинальный или максимальный расчетный момент определяется по формуле:
где - соответственно передаточное число и КПД;
- коэффициент запаса учитывающий инерционность ведомой части нестабильность давления колебания коэффициента трения =13;
- номинальный крутящий момент
где F - номинальное усилие Н;
Подставляя значения в исходную формулу получаем:
Определение максимальных значений напряжений
Максимальные значения напряжений определяются:
- момент сопротивления изгибу круглого сечения
где - расстояние между опорами подшипников.
Условие прочности выполняется.
б) от касательного напряжения вызванного действием крутящего момента
- момент сопротивления кручению круглого сечения
в) от касательного напряжения вызванного действием перерезающих сил
где 134 - коэффициент учитывающий неравномерность распределения напряжений по сечению
- величина перерезающей силы
Определение коэффициентов запаса прочности
Коэффициент запаса прочности при изгибе:
где = 600 МПа - предел выносливости материала вала при знакопеременном цикле при изгибе;
- амплитуда напряжений цикла;
- среднее напряжение цикла
где - максимальное и минимальное напряжения циклов.
- эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе;
- масштабный фактор;
=12 - коэффициент учитывающий состояние поверхности 1 и наличие упрочняющей обработки 2;
- коэффициент зависящий от механических характеристик материала вала.
Значения коэффициентов могут быть получены на основе методик представленных в курсе «Детали машин» [5] или на основе номограмм.
Коэффициент запаса прочности при расчёте на касательные напряжения:
где =345 МПа - предел выносливости материала при знакопеременном цикле нагружения скручивающими моментами;
- эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении
- коэффициент учитывающий форму диаграммы усталостной прочности при кручении.
Общий коэффициент запаса прочности:
Проверка шпоночного соединения на срез.
Условие прочности диаметрального сечения шпонки на срез проверяется как [5]:
где d - диаметр вала d = 011 м;
d1 - ширина шпонки d1 = 004 м;
n - количество шпонок n = 2;
[см] - допускаемое напряжение смятия [см] = 250 МПа;
Мрасч - номинальный крутящий момент на приводном валу.
Условие выполняется.
Откачная характеристика ЖКВН
Рисунок 4.1 – Откачная характеристика ЖКВН
Список использованных источников
Фролов Е.С. Автономова И.В. Васильев В.И. и др. Механические вакуумные насосы. - М.: Машиностроение 1989. - 288 с.
Райзман И.А. Жидкостнокольцевые вакуумные насосы и компрессоры. - Казань 1995. - 285 с.
Демихов К.Е. (ред) Вакуумная техника. Справочник. - М.: Машиностроение 2009. - 590 с.
Хлумский В. Ротационные компрессоры и вакуум-нacocы. Перевод с чешского. - М.: Машиностроение 1971. - 128 с.
Иванов С.И. Детали машин С.И. Иванов - М.: Высшая школа 1985. – 230 c.

Откачная характеристика ЖКВН.cdw

Откачная характеристика
Откачная характеристика ЖКВН