6. Уравновешивание гидравлической осевой силы

6.1 Определение основных характеристик разгрузочного отверстия

Протечки через загрузочные отверстия в первом приближении принимаются равными протечкам через уплотнение

Скорость жидкости в разгрузочном отверстии принимается равной скорости потока на входе в рабочее колесо

Диаметр разгрузочного отверстия

7. Расчет мощности на валу центробежного насоса

Определяем механические потери в насосе

где - потери мощности на трение наружной поверхности колеса с жидкостью.

k = 1,08….1,1 – коэффициент, учитывающий дополнительные потери на трение в подшипниках и сальниках.

где - потери мощности на трение боковых поверхностей дисков.

- потери мощности на трение цилиндрической части обода.

где Re = 7·10⁶ – число Рейнольдса

b – ширина цилиндрической поверхности обода.

_{Подводимая к насосу мощность}

_{Принимаем трехфазный асинхронный двигатель 4А132М2У3}

_{ТУ 16-525.564-84 мощностью 11 кВт; частотой вращения 2900 об./мин.}

_{Механический КПД насоса}

8. Расчет на прочность основных элементов центробежного насоса

8.1 Расчет вала

8.1.1 Расчет внешних нагрузок

_{Определяем осевое усилие}

_{где Рос – осевое усилие, Н;}

_{Рос1 – сила, действующая на диск колеса, Н;}

_{Рос2 – сила, действующая на торец вала, Н;}

_{Рос3 – сила, обусловленная давлением потока всасываемой жидкости на колесо.}

где g = 9.81 м/с² – ускорение свободного падения;

ρ – плотность перекачиваемой жидкости, для пресной воды

ρ = 1000 кг/м³;

Н – напор, развиваемый насосом, м. вод. ст. ;

D₂ – диаметр окружности выхода колеса, м;

d_в – диаметр вала в районе сальника, м. Принимаем на 10-15 мм больше по конструктивным соображениям, согласно ряда стандартных чисел.

- напор всасывающей линии, м. вод. ст. ;

где р_а = 101·10³ – атмосферное давление, Па;

φ = 1,15….1,5 – коэффициент запаса;

где с = 900 – кавитационный коэффициент быстроходности.

Определяем радиальное усилие

Где k = 0,36 – коэффициент для максимального значения радиальной силы;

-ширина колеса на выходе

_{где b2 – ширина лопатки на выходе;}

_{δ1, δ2 – толщина дисков колеса, м.}

_{Определяем усилие от массы рабочего колеса}

где ρ – плотность материала рабочего колеса, для бронзы – 8700 кг/м³

V_k – объем материала рабочего колеса, м³ .

где - объем, описанный ступицей, м³

- объем диска колеса, м³

- объем покровного диска, м³

где k – коэффициент, учитывающий конусность покровного диска

- объем лопаток рабочего колеса, м³

где δ₃ – толщина лопатки, принимаемая равной 0,8 от толщины диска колеса.

- объем посадочного отверстия, м³

_{Определяем усилие от массы полумуфты}

где m – масса полумуфты, кг.

Т.к. масса рабочего колеса менее 10 кг ( и частота вращения до 3000 об/мин, то влиянием остаточной динамической неуравновешенностью и величиной М_Ц можно пренебречь и не вводить в дальнейший расчет.