4.9 Кавитационный расчет насоса .
Производим расчет, чтобы сделать работу насоса безкавитационной, т.к. процесс кавитации нарушает неразрывность течения жидкости, кроме того происходит эрозионное разрушение элементов машин, вследствие возникновений гидравлических ударов и напряжений, превышающих пределы прочности материала.
Разрушению больше всего подвергаются входные элементы рабочих колес.
Условием, определяющим безкавитационную работу, является наличие кавитационного запаса.
,
где n - частота вращения рабочего колеса, оборотов/мин.;
Q - подача, м3/с;
с - опытный коэффициент, характеризующий кавитационные качества колеса.
с=800
Исходя из этого допустимая геометрическая высота всасывания :
Где
- атмосферное давление,
-
давление насыщенных паров при температуре
10°С
Гл.5 Прочностные расчеты.
Определение осевых сил.
В рабочем колесе
с односторонним входом давление жидкости
на боковые его поверхности распределены
неодинаково. В результате возникает
осевая сила F, направленная в сторону
входного отверстия колеса. Величина
этой силы определяется напором Н. Осевая
сила прямопропорциональна
.
Приближенно осевую силу, возникающую
вследствие разности давления на боковые
поверхности рабочего колеса, вычисленную
исходя из предположения, что жидкость,
попавшая в пространство между боковыми
поверхностями колеса и корпусом,
вращается как твердое тело с постоянной
скоростью.
Помимо осевой силы
F, вследствие изменения направления
потока в рабочем колесе с осевого на
радиальный возникает сила
.
На основании закона об изменении
количества движения:
Осевая сила:
Радиальная сила.
Может быть вызвана причинами как механического, так и гидравлического характера. Гидродинамическая сила возникает вследствие окружной неравномерности параметров потока на всасывающем и напорном сторонах рабочего колеса. Сложный пространственный характер потока в проточной части насоса и влияние вязкости жидкости делает затруднительным прямой расчет радиальной силы. Воспользуемся формулами для приближенного расчета:
где
- эмпирический коэффициент.
Способы управления осевой силы .
Выравнивание давления с обеих сторон рабочего колеса.
Осевая сила – результат неравенства осевых давлений перед колесом и за ним. Если на заднем диске колеса разместить уплотняющее цилиндрическое кольцо, а в теле заднего диска, близ ступицы колеса, просверлить несколько отверстий, то давление перед колесом будет вызываться только ее динамической составляющей, которое не велико и может быть воспринято шариковым подшипником.
К недостаткам такого способа следует отнести понижение объемного КПД машины и ухудшение структуры потока при входе на рабочие лопасти, вследствие местных потоков через разгружающие отверстия.
Осевую силу можно уравновесить гидравлической пятой, которая жестко крепится за колесом машины на валу. Обладает способностью к авторегулированию.
Способы управления радиальной силы .
Радикальным способом уменьшения радиальной силы является применение двухзаходной спирали и кольцевых направляющих аппаратов.