2 Механизм действия процесса перекачивания жидкости

В закрытом цилиндре поршневого насоса поршень (плунжер) производит возвратные и поступательные движения.

Всасывание происходит во время движения поршня, когда объём рабочей камеры увеличивается.

Таким образом, получается разрежение.

Под воздействием давления атмосферы в рабочую камеру поступает перекачиваемое вещество.

Во время обратного движения поршня, когда рабочая камера уменьшается в объеме, находящееся в камере вещество вытесняется в нагнетательный трубопровод.

Поэтому процессы всасывания и нагнетания, в поршневых насосах, чередуются в одном и том же рабочем объеме.

Для того чтобы рабочая камера соединялась попеременно то с всасывающей трубой, то с нагнетательной, в поршневых насосах устанавливают распределительные клапаны.

В поршневых насосах простого действия за два хода поршня попеременно в одной камере происходит процесс всасывания, а затем нагнетания.

Насосы двойного действия имеют две рабочие камеры с обеих сторон поршня. Поэтому процесс всасывания и нагнетания производится при каждом ходе поршня.

Самые распространенные клапаны для тихоходных поршневых насосов:тарельчатый, в виде диска с пружиной;шаровой, в виде стального шарика;откидной, в виде откидной пластины.

3 Расчет и проектирование плунжерного насоса

3.1 Конструктивное решение плунжерного насоса

С точкой зрения экономических требовании стоимость проектирования, изготовлении и эксплуатации машины должны быть наиболее низкой.

При проектировании плунжерного насоса необходимо стремиться к тому, что бы процесс был оптимальным.

Плунжерный насос может иметь разные конфигурации по габариту. Это приводит с одной стороны к уменьшению занимаемой производственной площади, а с другой стороны – к некоторому усложнению конструкции. Используем для решения заданного корпуса программы MS Excel.

3.2 Анализ факторов, принятые к допущению

Расчет сводится к определению длины плунжера. Расчет производится из условия обеспечения необходимой производительности насоса. Причем, конструктивные параметры насоса необходимо рассчитать таким образом, чтобы приведенные затраты были минимальны.

При разработке математической модели принимают следующие допущения: ввиду незначительного изменения занимаемой площади пола по рассматриваемым вариантом в приведенные затраты можно не включать амортизацию здания. Пренебрегаем затратами на выплату заработной платы, на основные материалы.

3.3 Разработка математической модели процесса перекачивания жидкости

Определим остальные значения, необходимые для оптимизации геометрических параметров насоса.

Сила сжатия

, (3.1)

где D – внутренний диаметр цилиндра, м;

– давление в цилиндре ,Па.

Диаметр штока

, (3.2)

где σ_т – предел текучести, Па.

Угловая скорость кулачка

, (3.3)

где n - частота вращения n, c^-1.

Полезная мощность насоса

, (3.4)

где V_н - производительность насоса, м³/с;

Р - максимальный напор, Па.

Затрачиваемая мощность насоса

_, (3.5)

где - КПД насоса, %;

- КПД привода, %.

Крутящий момент

. (3.6)

Диаметр приводного вала

, (3.7)

где - допускаемое напряжение, Па.

Объем цикловой подачи

, (3.8)

где -объемный КПД, %.

Длина хода плунжера (длина штока)

. (3.9)

Длина плунжера

. (3.10)

Площадь сечения плунжера

. (3.11)

Эксцентриситет

. (3.12)

Диаметр кулачка d_к, м

. (3.13)

Минимальное тело кулачка С, м

. (3.14)

Диаметр выходного отверстия

, (3.15)

где V_п - скорость продукта в патрубках, м/c.

Время двойных ходов

. (3.16)

Масса плунжера

. (3.17)

Масса штока

. (3.18)

Масса кулачка

, (3.19)

где δк - толщина кулачка, м.

Длина цилиндра

. (3.20)

Внешний диаметр цилиндра

, (3.21)

где δ - толщина стенки цилиндра, м.

Масса цилиндра

. (3.22)

Масса деталей из нержавеющей стали

. (3.23)

Масса деталей из углеродистой стали

. (3.24)

Общая масса

. (3.25)

Цена проектируемой машины

, (3.26)

где Ц_н.с - цена нержавеющей стали, руб/кг;

Ц_у.с - цена углеродистой стали, руб/кг.

Балансовая стоимость аппарата

. (3.27)

Затраты на амортизацию

, (3.28)

где α - норма отчислений на амортизацию, %.

Затраты на ТОР

, (3.29)

где ТОР - норма отчислений на, %.

Себестоимость продукции

. (3.30)

Приведенные затраты

, (3.31)

где - коэффициент нормативных эффективных капитальных вложений.

Объем работы

,. (3.32)

где 8 – длительность смены, ч;

300 – количество рабочих смен в году, ч

Удельные приведенные затраты

. (3.33)