3. Рассчет насоса на кавитацию.
3.1. Минимальный кавитационный запас. Определяем по формуле[1, с. 72].
hmin = H = (ns / с)4/3 H, где
коэффициент
кавитации, = (ns
/ с)4/3 =
;
с – коэффициент зависящий от конструкции и параметров насоса. с = 750.
hmin = H = (ns / с)4/3 H = 1,06
Минимальный кавитационный запас должен быть свыше 2,5 метров, h 2,5 м.
Рассчитываемый в данном курсовом проекте центробежный насос имеет кавитационный запас ниже нормы.
3.2. Минимально допустимое давление на входе в насос.
,
где
Pнас - давление насыщения паров жидкости, значение которого определяется при температуре 30С. Pнас = 2352 Па
- коэффициент запаса, предупреждающий вскипание жидкости.
Произведение H обычно принимается равным 3, см. [1, с.73].
Па.
Таким образом формируется первое условие бескавитационной работы P1 P1min , то есть давление на входе в насос должно быть не менее 29 кПа.
3.3. Максимально допустимая высота всасывания.
,
где
Pа - атмосферное давление. Pа = 0,1 МПа.
hвс - гидравлические потери во всасывающем трубопроводе. В первом приближении можно приравнять к нулю. hвс = 0.
м.
Таким образом формируется второе условие бескавитационной работы Z > Zmax , то есть высота всасывания не должна быть больше 7 метров.
4. Подбор приводного электродвигателя.
Двигатель подбирается исходя из значений потребной мощности на валу насоса Nр = 6,98 кВт и частоты вращения вала n = 1450 об/мин.
Принимаем асинхронный электродвигатель типа 7АИ(АИР) , исполнение закрытое обдуваемое [5, c.350].
Параметры электродвигателя:
а) Номинальная мощность Nном = 7,5 кВт,
б) Синхронная частота вращения nс = 1440 об/мин.
5. Рассчет сил действующих в насосе.
5.1. Осевая сила.
Причиной осевой силы является различие давлений жидкости на переднюю и заднюю внешние поверхности рабочего колеса. Направлена осевая сила в сторону наименьшего давления то есть в сторону всасывающей полости. Точкой ее приложения можно считать точку посредине между указанными поверхностями. Величина осевой силы определяется по формуле [1, lV - 44, с. 69]:
5.2. Радиальные силы.
5.2.1. Радиальная сила возникающая из-за нарушения осевой симметрии потока на выходе из рабочего колеса, что имеет место при работе насоса с неноминальной подачей.
Вследствие этого образуются перепады давления на диаметрально противоположных точках колеса.
,
где
kг - коэффициент радиальной силы . kг = 0,28 0,38. Принимаем kг = 0,28.
Рассчет силы производим для режима работы с подачей Q = 0,5Qном
- толщина дисков колеса. = 0,01 м.
Rг = kг [1-(Q/Qном)2] g H D2 (b2+2t)=
=0,32(1-(0,5)2*103*9,81*25*0,31*(0,009+2*0,005)= 346,6 Н
5.2.2. Центробежная радиальная сила.
Эта сила возникает из-за дисбаланса (неуравновешенности ротора насоса).
,
где
Мр - масса ротора насоса. Мр = V*p =0,00066*7800 = 5,21 кг.
rост - остаточный эксцентриситет ротора. rост = kБ / = 6,3 / 151,7 = 0,041 мм.
Н.
5.2.3. Радиальная сила тяжести ротора.
Rт = Мр g = 5,21 9,81 = 51,11 Н
5.3.4. Суммарная радиальная сила.
R = Rг + Rц + Rт = 346,6+4,91+51,11 = 402,62 Н.