Пояснювальна записка до курсового проекту по Об’ємним гідромашинам

на тему:

„Розробка плунжерного насоса-дозатора”

Виконав

Група

Перевірив .

Зміст

Завдання………………………………………………………………………………………………………………………………………….2

Вступ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….4

1 Будова та принцип дії насоса………………………………………………………………………………………….5

2 Переваги та недоліки конструкції………………………………………………………………………………..6

3 Гідравлічні розрахунки………………………………………………………………………………………………………….7

3.1 Визначення діаметру плунжера та його хода…………………………………………7

3.2 Розрахунок робочого клапана…………………………………………………………………………7

3.3 Визначення розмірів всмоктуючого та напірного патрубків…………..13

3.4 Конструювання гідравлічної частини………………………………………………………….14

3.4.1 Плунжер та його ущільнення…………………………………………………………..14

3.4.2 Конструювання блоку гідравлічного циліндра………………………..14

3.4.3 Розрахунок кришки гідроблока та її кріплення……………………14

4 Вибір електродвигуна…………………………………………………………………………………………………………..16

5 Розрахунки на міцність……………………………………………………………………………………………………….18

5.1 Розрахунок черв’ячної передачі………………………………………………………………………18

5.2 Розрахунок сил у зачепленні……………………………………………………………………………23

5.3 Розробка кривошипно-шатунного механізму……………………………………………24

5.3.1 Розрахунок повзуна……………………………………………………………………………..24

5.3.2 Розрахунок шатуна……………………………………………………………………………..28

5.3.3 Розрахунок ексцентрикового вала………………………………………………30

6 Вибір підшипників……………………………………………………………………………………………………………………33

7 Система змащування…………………………………………………………………………………………………………..39

Список літератури…………………………………………………………………………………………………………………….38

Вступ

Поршневий (плунжерний) кривошипний насос являє собою гідравлічну машину, у якої перетворення механічної енергії двигуна в гідравлічну енергію рідини відбувається за рахунок витискувача (поршня або плунжера), що виконує зворотньо-поступальний рух в циліндрі.

Для приводу поршневих кривошипних насосів застосовуються переважно електродвигуни, також можуть бути застосовані двигуни внутрішнього згоряння.

Поршневі (плунжерні) насоси знайшли широке використання у багатьох галузях. Вони використовуються у хімічному виробництві, при видобуванні нафти, та у нафтопереробних установках, у теплоенергетиці, та на водяному транспорті.

У теплоенергетиці знаходять широке використання кривошипні насоси для безперервної подачі реагентів у системах водоприготування і ведення заданого режиму котлової води. Задопомогою плунжерних дозуючих насосів здійснюється подача фосфатного розчину до котлоагрегатів. Вони використовуються також у каогуляційних установках для подачі розчину каогулянта та вапняного молока.

Особливо широке застосування плунжерні дозуючі насоси отримали в хімічному виробництві, де вони використовуються для дозування нейтральних та агресивних рідин, емісій та суспензій.

В залежності від параметрів, властивостей перекачуваної рідини та умов експлуатації, поршневі насоси виконуються різних типів та конструкцій.

1 Будова та принцип дії насоса

На кресленні зображений плунжерний насос-дозатор типу „НД”.

Насос – горизонтальний, одноплунжерний, односторонньої дії. Приводиться до роботи від електродвигуна через муфту і редуктор. У циліндрі насоса, що закріплений на кронштейні, переміщується плунжер. У місці виходу плунжера із циліндра розміщений сальник. У клапаневій коробці, змонтованій на циліндрі, розташовані всмоктуючий та напірний клапани. На напірному патрубку, що йде від насоса, розташований запобіжний клапан. На кришці редуктора міститься регулювальне кільце зі шкалою.

Гідроблок є корпусом, у якому виконані свердлення, що утворюють проточну частину, і в якому закріплені усі основні елементи гідравлічної частини. На гідроблоці задопомогою шпильки закріплені всмоктуючий та напірний патрубки. Порожнина, розташована між плунжером і клапанами, називається робочою камерою насоса. Відстань між крайовими положеннями плунжера називається ходом S.

Робочі клапани підіймаються з седла автоматично і вільно пропускають рідину тільки в одному напрямку.

Всмоктуючий клапан призначений для впуску рідини до робочої порожнини гідроблока.

Напірний клапан призначений для пропускання рідини, що перекачується, з робочої порожнини гідроблока до напірного патрубка.

Запобіжний клапан призначений для перепуску рідини з напірної порожнини до

всмоктувальної при перевищенні тиску над допустимим.

2 Переваги та недоліки конструкції

Поршневі (плунжерні) кривошипні насоси мають багато цінних властивостей. Основними з них є наступні:

• придатність для перекачування самих різноманітних рідин;

• незначна залежність подачі від створюваного напору, що робить їх пристосованими до перекачування рідин зі змінною в залежності від температури в’язкістю;

• здатність до сухого всмоктування;

• можливість досягнення доволі високих напорів при будь-яких, навіть незначних подачах;

• високий коефіцієнт корисної дії.

До недоліків насосів відносять:

• тихохідність, що пов’язана з великими розмірами і масою насоса при значній подачі;

• відносна складність конструкції;

• необхідність у спеціальних пристроях для регулювання подачі при постійній частоті обертів привода;

• нерівномірність подачі.

3 Гідравлічні розрахунки

3.1 Визначення діаметру плунжера та його хода

Для визначення діаметру плунжера та його хода використовують рівняння витрати. (3.1)

де S – хід плунжера, м;

n – кількість подвійних ходів, хв. ( );

- коефіцієнт подачі насоса (приймаємо );

F – площа плунжера, м².

Замінимо площу плунжера еквівалентним виразом , а хід плунжера замінимо виразом , попередньо прийнявши .

Приймаємо D = 16мм – діаметр плунжера.

Визначимо хід плунжера за рівнянням:

(3.3)

(мм)

Приймаємо S = 40мм – хід плунжера.

3.2 Розрахунок робочого клапана

Визначимо діаметр клапана за наступним рівнянням:

(3.4)

де R – радіус кривошипа, см;

- кутова швидкість, с^-1;

- кут нахилу клапаневої щілини;

= 0,87 – коефіцієнт витрати через щілину клапана (згідно з [1], табл.5);

= 4м - гідростатичне навантаження відкритого клапана, м вод. ст. (згідно з [1], табл.6), м вод. ст. – вакуум на вході;

- найбільша висота підйому клапану, мм.

Визначимо площу плунжера:

(3.5)

(см²).

Визначимо радіус кривошипа:

(3.6)

(см).

Визначимо кутову швидкість:

(3.7)

с^-1.

Тоді діаметр клапана:

(см).

Приймаємо = 8мм – діаметр клапана.

Визначимо висоту підйому клапана з рівняння (3.4):

(см)

Визначимо діаметр шара.

(3.8)

звідки

(3.9) (мм).

Вага шару визначається рівнянням:

(3.10)

де - густина шару, г/см³.

(г).

Знайдемо масу шару клапана:

(3.11)

.

Приймемо діаметр сідла клапана мм

Якщо діаметр сідла мм, тоді його площа:

(3.14)

(мм²).

Уточнюємо найбільшу висоту підйому клапана:

(3.15)

(3.16)

;

звідки

(мм),

раніше прийняте мм < мм.

Уточнюємо коефіцієнт витрати:

(3.17)

де - число Рейнольдса в щілині.

, (3.18)

де - середня швидкість на вході в щілину, м/с;

м²/с – коефіцієнт кінематичної в’язкості.

(3.19)

де - вхідна площа перерізу щілини, м².

(3.20)

(3.21)

Рис.1 Щілина

Згідно (21):

(мм);

згідно (20):

(см²);

згідно (19):

(м/с),

приймаємо (м/с) = ;

згідно (18):

,

;

згідно (17):

.

Коефіцієнт витрати повинен бути < 1, тому рівняння неприйнятне.

Уточнемо гідростатичне навантаження відкритого клапана .

Згідно рівняння (4), отримаємо рівняння, для знаходження гідростатичного навантаження відкритого клапана:

(3.22)

(cм).

Гідростатичному навантаженню протидіє вага клапана:

(3.23)

(м),

що близьке до раніше знайденого.

Конструювання вузла клапана.

Для шара приймаємо гартовану нержавіючу сталь 3х13, а для сідла 2х13.

Ширина опірної поверхні клапана:

(3.24)

(мм).

Перевіримо на питомий тиск опірну (ущільнюючу) поверхню клапана.

Рис.2 Ущільнююча поверхня клапана

З умови рівноваги:

, (3.25)

де (3.26)

(мм);

; (3.27)

;

.