_{ВВЕДЕНИЕ}

Устройства для напорного перемещения жидкостей разделяют на виды и разновидности по различным признакам, например по принципу действия и конструкции. Насосы можно также условно разделить на 2 группы: насосы-машины, приводимые в действие от двигателей, и насосы-аппараты, которые действуют за счёт иных источников энергии и не имеют движущихся рабочих органов. Насосы-машины бывают лопастные (центробежные, осевые, вихревые), поршневые, роторные (шестерённые, коловратные, пластинчатые, винтовые и др.). К насосам-аппаратам относятся струйные (жидкостно-жидкостные и газожидкостные), газлифты, вытеснители, гидравлические тараны, магнитогидродинамические насосы и др.

Поршневые насосы отличаются большим разнообразием конструкций и широтой применения. Действие поршневых насосов состоит из чередующихся процессов всасывания и нагнетания, которые осуществляются в его цилиндре при соответствующем направлении движения рабочего органа - поршня или плунжера. Эти процессы происходят в одном и том же объёме, но в различные моменты времени. По способу сообщения рабочему органу поступательно-возвратного движения насосы разделяют на приводные (обычно с коленчатым валом и шатунным механизмом) и прямодействующие. Чтобы периодически соединять рабочий объём то со стороной всасывания, то со стороной нагнетания, в насосах предусмотрены всасывающий и нагнетательные клапаны. Во время работы насоса жидкость получает главным образом потенциальную энергию, пропорциональную давлению её нагнетания. Поршневые насосы классифицируют на горизонтальные и вертикальные, одинарного и многократного действия, одно- и многоцилиндровые, а также по быстроходности, роду подаваемой жидкости и др. признакам. По сравнению с центробежными насосами поршневые имеют более сложную конструкцию, отличаются тихоходностью, а следовательно, и большими габаритами, а также массой на единицу совершаемой работы. Но они обладают сравнительно высоким К.П.Д. и независимостью подачи от напора.

В данной работа рассматривается поршневой насос для перекачивания жидкости (нефти), схема насоса представлена в задании по курсовому проектированию.

1. Описание структуры нефтяного насоса.

Одноцилиндровый поршневой насос предназначен для перекачивания вязких жидкостей. Привод кривошипа осуществляется асинхронным электродвигателем (АЭД) через коробку передач, которая состоит из планетарного редуктора и ступени внешнего зацепления.

Шестизвенный рычажный механизм включает кривошип, шатун, коромысло-кулису, кулисный камень и ползун (поршень). В рычажном механизме вращательное движение кривошипа преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня.

Всасывание жидкости в цилиндр происходит через впускной клапан, который открывается автоматически при достижении в цилиндре разряжения 0,05 МПа. Открытие этого клапана происходит в момент, соответствующий отходу кривошипа от в.т.м. на угол 15º. При достижении поршнем н.т.м. выпускной клапан закрывается и жидкость сжимается в цилиндре до Р_max = 0,35МПа. В этот же момент толкатель кулачкового механизма откроет выпускной клапан и жидкость под давлением Р_max будет вытекать из цилиндра. Кулачок закреплен на распределительном валу, который вращается с частотой кривошипа.

Предварительная блок-схема.

1. Электродвигатель.

2. Зубчатый механизм.

3. Маховик.

4. Механизм несущий рычажный.

5. Рабочий орган, поршень.

6. Механизм кулачковый.

Исходные данные:

Производительность Пр = 140,0 м³/час

Коэффициент производительности η* = 0,45

Ход поршня Н = 0.25 м.

Диаметр поршня D = 0.4 м.

Избыточное давление р_изб = 0,35 МПа

2. Расчёт энергопотребления. Выбор электродвигателя привода

Диаграмма нагрузок:

Определим работу полезных сил:

К.П.Д. :

где и - цикловые к.п.д. зубчатого и рычажного механизмов.

Предполагая, что зубчатый механизм включает планетарную и простую компенсирующую передачи, его к.п.д. ориентировочно оцениваем как

и, предполагая, что рычажный механизм будет шестизвенным, его цикловой к.п.д. можно оценить как

тогда искомый к.п.д. передаточного механизма :

цикловая мощность двигателя составит:

Затраты энергии на цикл:

и потребление её из сети достигает

где к.п.д современных асинхронных электродвигателей

Частоту вращения кривошипа определяем из условия обеспечения заданной производительности насоса

Продолжительность цикла:

Средняя мощность приводного электродвигателя:

по этой мощности и величине производим расчет параметров привода насоса.

Выбор электродвигателя и вида понижающей передачи.

Из каталога электродвигателей серии 4А выписываем в таблицу 1 параметры электродвигателей с ближайшей мощностью по сравнению с 15.5 кВт

Табл. 1

Тип двигателя	Мощность кВт	Частота вращения об/мин		Мп ----- Мн	Мк ----- Мн	Масса кг	mD2 кгм2	Uпер
		синхр.	действ.
4A160S2Y3	15.0	3000	2940	1.4	2.2	130.0	0.19	39.58
4A160S4Y3	15.0	1500	1465	1.4	2.3	135.0	0.41	19.25
4A160М6Y3	15.0	1000	975	1.2	2.0	160.0	0.73	13.128
4А180M8Y3	15.0	750	730	1,2	2,0	195,0	1,0	9,83

Перегрузка , что допустимо и значительно лучше, чем большая недогрузка.

Чтобы получить частоту вращения кривошипа , в каждом из этих случаев привод должен содержать понижающую передачу с предельным отношением:

Рассчитанные по этой формуле значения также заносим в таблицу 2.

Передаточное отношение простой одноступенчатой зубчатой передачи с прямыми зубьями обычно не превышает четырёх.

Исходя из этих соображений, производим разбивку общего передаточного отношения следующим образом:

Табл.2.

№ п/п	Общее передаточное отношение зубчатой передачи	Передаточные отношения по ступеням
		Планетарная ступень		Компенсирующая передача
1	39.58	-	-
2	19.25	8,0	2,406
3	13.128	5.0	2,325
4	9,83	4,0	2,457

Анализируя данные табл.1 и 2 приходим к выводу, что по основным параметрам (вес и пусковые характеристики двигателя, простота и защищенность зубчатого механизма) для нашего случая, оптимальным является привод от электродвигателя марки 4А160S4Y3, с планетарной передачей с передаточным отношением U_пл =8, и с компенсирующей одноступенчатой зубчатой передачей с передаточным отношением U_4-5 =2.406