«Розрахувати і спроектувати робоче колесо відцентрового насоса та направляючий апарат»

Ім'я файлу: Курсовой.docx
Розширення: docx
Розмір: 267кб.
Дата: 27.06.2022
скачати
Пов'язані файли:
Pozov_pro_styagnennya_alimentiv.docx

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЇ ГІДРОАЕРОМЕХАНІКИ

РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНА РОБОТА
на тему:

«Розрахувати і спроектувати робоче колесо відцентрового насоса та направляючий апарат»

з дисципліни

«Гідродинамічні машини та системи.

Розрахунок і конструювання гідродинамічних машин»

Виконав Вітер Є.Ю.

Група ГМ-71-9

Варіант 2

Викладач Ратушний О.В.

Суми 2020
ЗМІСТ

С.

1 ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ…………………………………………………………………..3

1.1 Вихідні дані для розрахунку…………………………………………….....3

1.2 Визначення діаметра вала та втулки робочого колеса…………………..4

1.3 Визначення геометричних параметрів входу у робоче колесо ……..…..5

1.4 Визначення числа лопатей та їх товщини………………………………...7

1.5 Визначення геометричних параметрів виходу з робочого колеса ..…….7

1.6 Уточнення зовнішнього діаметра робочого колеса з

урахуванням кінцевого числа лопатей………………………………….....8

2 ПРОФІЛЮВАННЯ ЛОПАТІ…………………………………………………10

3 РОЗРАХУНОК ТА ПРОЕКТУВАННЯ НАПРАВЛЯЮЧОГО АПАРАТУ……………………………………………………………………..11

Список літератури……………………………………………………………….15
1. ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ
1.1 Вихідні дані для розрахунку
При проектуванні робочого колеса задаються його основні параметри:

тип робочого колеса: однопотокове ( );
густина перекачуваної рідини =1000 кг/м³;
подача Q=115 м³/с;
напір =85 м;
частота обертання =3000об/хв.

Коефіцієнт швидкохідності

(1.1)

Приведений діаметр робочого колеса визначається за формулою Суханова, мм:

(1.2)

де К_bx= 3.25 – 5.0 - коефіцієнт вхідної воронки робочого колеса(більші значення

беруться для підвищення кавітаційних якостей робочого колеса)
Подача робочого колеса

(1.3)

Q_pk = 250 =261,5 м3/год

де

- об’ємний ККД, що визначається за формулою

(1.4)

Повний ККД насоса

(1.5)

 =0,956

=0,81

де

- гідравлічний ККД;

- внутрішній механічний ККД;

- зовнішній механічний ККД.

Гідравлічний ККД

(1.6)

Внутрішній механічний ККД

(1.7)

Потужність, споживана насосом (Вт), визначається за формулою

(1.8)

N=
Теоретичний напір робочого колеса, м:

(1.9)
Н_т =
1.2 Визначення діаметра вала та втулки робочого колеса
У першому наближенні діаметр вала, мм, визначається з розрахунку на кручення за формулою

(1.10)

де

- крутний момент на валу насоса, Н·м;

- максимальна потужність насоса, Вт;

МПа- занижене максимальне напруження на кручення, МПа (при

).

_(1.11)
М=

Виходячи із конструктивних міркувань обираємо dв=100 мм

Занижена напруга, що допускається на кручення для одноступінчатих насосів приймають:

для консольних насосів ( =1)  = 15010⁵ Н  м²;

Діаметр втулки визначають за формулою:

_(1.12)

_N_max = 1,1

=58218,05

Діаметр втулки, мм, орієнтовно вибирають з виразу

(1,13)

=1,22
1.3 Визначення геометричних параметрів входу у робоче колесо

Діаметр вхідної воронки робочого колеса, мм, визначають з виразу

(1.14)

Швидкість потоку на вході у робоче колесо

(1.15)

Задаємося положенням вхідної кромки, яка, як правило, розміщується у зоні повороту потоку з осьового напрямку у радіальний під кутом 45-30º до осі насоса. При цьому визначають радіус середньої точки

, за яким ведеться розрахунок кута потоку на вході

.

Визначимо орієнтовне значення діаметра положення вхідної кромки

(1.16)

При вході потоку на лопать меридіанна складова абсолютної швидкості визначається виразом:

V_{1 m} = к₁ V^_{1 m}, (1.17)

де к₁ = 1.15 – 1.30 – коэфіцієнт стиснення потоку на вході.

Кут потоку на вході, град, розраховують з трикутника швидкостей за формулою

(1.18)

де

- переносна швидкість на вході у робоче колесо, м/с;

- колова складова абсолютної швидкості на вході у робоче колесо, м/с.

Переносна швидкість:

(1.19)

Кут нахилу лопаті на вході у робоче колесо, град:

(1.20)

де

º - кут атаки, вводиться з метою зменшення гідравлічних втрат в області робочого колеса та покращання його кавітаційних властивостей.

Δβ прийнято 7,5, для забезпечення збільшеного напору у робочому колесі

1.4 Визначення числа лопатей та їх товщини
Після вибору числа лопатей і їх товщини уточнюють значення коефіцієнта стиснення потоку лопатями на вході в робоче колесо к1 по

. (1.21)

Повинна бути забезпечена умова

.

Якщо ця умова не виконується, то роблять друге наближення, задаючись

після чого визначають знову V₁_m, а потім _{1 п} и.

Ширину робочого колеса на вході знаходять з виразу:

(1.25)

1.5 Визначення геометричних параметрів виходу з робочого колеса
Попереднє значення зовнішнього діаметра робочого колеса (при нескінченному числі лопатей

) може бути визначене спрощено з основного рівняння роботи лопатевих насосів. Беремо у першому наближенні

і

.

Діаметр на виході з робочого колеса:

(1.26)

де

при

Кінцеве значення

визначають з урахуванням поправки на кінцеве число лопатей.

Кут на виході з робочого колеса

визначають з трикутника швидкостей у залежно від прийнятого значення

:

, (1.27)

Відношення

залежить від

та визначається за наступною формулою:

(1.28)

1.6 Уточнення зовнішнього діаметра робочого колеса з урахуванням кінцевого числа лопатей
Колова швидкість на виході з робочого колеса.

(1.29)

де V_2m=к₂ V^_2m – мередіальна швидкість на виході з робочого колеса

Теоретичний напір

(1.30)

деk_z –поправка на кінечне число лопатей

Поправку

на кінцеве число лопатей визначаємо за формулою Пфлейдерера:

(1.31)

де

(1.32)

Коефіцієнт

визначається:
Ψ=0,6+0,6

Уточнений зовнішній діаметр робочого колеса, м, з урахуванням поправки на кінцеве число лопатей визначають з виразу

, (1.33)

Коефіцієнт стиснення потоку лопатями на виході з робочого колеса:

. (1.34)

Ширина робочого колеса на виході

. (1.35)

2 ПРОФІЛЮВАННЯ ЛОПАТІ
Побудува координатної сітки на розгортці циліндра
Координатна сітка необхідна для встановлення взаємозв’язку між відповідними точками поверхні течії та конформної діаграми.

Приймаємо

;

=140⁰,

=10⁰.

Розміри

та

визначаємо за формулами:

(2.1)
де

- стала, що, як правило, береться такою, що дорівнює 10 (для спрощення розрахунків);

(2.2)

Рисунок 2.1– Профілювання поверхні лопаті на розгортці циліндра (конформна діаграма)
3 Розрахунок та проектування направляючого апарату

Алгоритм розрахунку та проектування окремих елементів направляючого апарату

- визначають діаметр початкової окружності D3.

Діаметр D3 вибирають з умови забезпечення оптимального зазору між робочим колесом і н.а. з метою як вирівнювання поля швидкостей після робочого колеса, так і отримання мінімальних втрат в зазорі:

. (3.1)

Визначають ширину н.а. в мередіальному перетині

b₃= 1,1 b₂ (3.2)

Виходячи з таблиці 3.1 число лопатей н.а становить 6, при наявності 8 лопатей робочого колеса

Таблиця3.1 - Вибір числа лопаток н.а. в залежності від числа лопатей робочого колеса

z_р.к	3	4	5	6	7	8	9	10
Z_н.а	3	4	5	6	7	8	9	10
3	р₀р₀р₀	РРр₀	РРр₀	р₀р₀р₀	РРр₀	РРр₀	р₀р₀р₀	РРр₀
4	Р0р₀	р₀р₀р₀	Р0Р	0р₀0	Р0Р	р₀р₀р₀	Р0Р	0р₀0
5	0РР	Р00	р₀р₀р₀	Р00	0РР	0РР	Р00	р₀р₀р₀
6	0р₀0	00р₀	Р00	р₀р₀р₀	Р00	00р₀	0р₀0	00р₀
7	0Р0	0Р0	00Р	Р00	р₀р₀р₀	Р00	00Р	0Р0
8	00Р	0р₀0	00Р	000	Р00	р₀р₀р₀	Р00	000
9	00р₀	0Р0	0Р0	00р₀	000	Р00	р₀р₀р₀	Р00
10	00Р	000	0р₀0	000	00Р	000	Р00	р₀р₀р₀
11	000	00Р	0Р0	0Р0	0Р0	000	000	Р00
12	000	00р₀	000	0р₀0	000	00р₀	000	000
13	000	00Р	000	0Р0	0Р0	000	00Р	000
Гармони-ки	123	123	123	123	123	123	123	123

; (3.3)

, (3.4)

 - нормальна товщина лопатки н.а. на вході, що визначається з технологічних міркувань;

_3л – кут установки лопатки н.а, рівним 5 – 8

Кут потоку на вході в н.а. без урахування стиснення потоку лопатками визначають з трикутника швидкостей:

. (3.5)

- визначаємо кут установки лопатки н.а. _3л.

Даний кут визначають по куту потоку на виході з робочого колеса ₂ з урахуванням поправки на стиснення потоку лопатками ₃ і поправочний коефіцієнт , що враховує нерівномірність розподілу швидкостей по кроку лопатей робочого колеса і зворотних струмів в робочому колесі:

(3.9)

Під кутом _3лвиконується спіральна (увігнута) частину лопаток н.а. (Рис 3.1);

- вибирають і уточнюють розмір спірального ділянки каналу в плані

Спіральну ділянку лопаток н.а. (Рис.3.1) виконують за логарифмічною спіраллю:

Рисунок 3.1 – Розрахункова схема спіральної частини н.а.

Висота вхідного перерізу

. (3.11)

Проектування дифузорного каналу

Початковим перетином дифузора є розрахунковий переріз спірального ділянки (а3

b3), що визначає оптимальний режим роботи ступені і насоса в цілому. З точки зору гідродинаміки і технологічності виготовлення перевага віддається прямоосне дифузорам з розширенням в двох напрямках: осьовому і радіальному. Досконалість діффузорних каналів визначається коефіцієнтом використання кінетичної енергії потоку. Диффузорна ділянка визначає гідродинамічну досконалість н.а. як перетворювач кінетичної енергії потоку в потенційну.

Рисунок 3.2 – Розгортка диффузорного і перевідного каналу по середній лінії
l_диф /a₃ = 35

l_диф - довжина дифузорного каналу;

З цього виходить

l_диф

l_диф

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Методические указания к курсовому и дипломному проектированию «проектирование центобежного рабочего колеса» по курсу «Расчет и проекирование насосов» для студентов дневной и вечерней форм обучения/Сост. Н.К.Ржебаева. – Харьков: ХГУ, 1991. – 44 с.
http://electronpo.ru/dvigatel_air132s
Михайлов А. К. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование / А. К. Михайлов, В. В. Малюшенко. — М. : Машиностроение, 1977. — 288 с.
Методичні вказівки до виконання курсового та дипломного проектування зі спеціальності 05050205 «Гідравлічні машини, гідроприводи та гідропневмоавтоматика» /укладачі: Е. В. Колісніченко, В. О. Панченко. – Суми : Сумський державний університет, 2013. – 48 с.

© Усі права захищені
написати до нас