Розробка трьохгвинтового насоса з однобічним підведенням рідини, страница 5

де          - площа перерізу болта по внутрішньому діаметру різьби, мм².

З формули (3.34) знаходимо

                

            

якщо беремо болт М16,  площа перерізу по внутрішньому діаметру різьби  f=141мм², то відповідно

            

4.Розрахунок на міцність деталей

4.1 Розрахунок на міцність підшипника

Мета розрахунку підшипника - перевірка на довговічність. Для опори вала насоса з конструктивних міркувань, знаючи радіальну силу на ведучому гвинті, а так само з огляду на залишкове осьове навантаження, обираємо шариковий однорядний підшипник середньої серії діаметрів 9 по ГОСТ 8338-75 згідно [1, c.204]. Характеристики вибраного підшипника:

-  внутрішній діаметр (діаметр вала) d=40мм;

-  зовнішній діаметр D=62мм;

-  ширина В=12мм;

-  динамічна вантажопідйомність С =12200Н;

-  статична вантажопідйомність Сo = 6920Н.

Підшипник перебуває під дією чисто радіального навантаження, яке враховує коефіцієнт навантаження, коефіцієнт безпеки та температурний коефіцієнт:

                                     (4.1)

де      - еквівалентне навантаження, Н;

- радіальне й осьове навантаження, Н;

X, Y - коефіцієнти радіального й осьового навантажень;

V - коефіцієнт обертання, що залежить від того яке кільце підшипника обертається (при обертанні внутрішнього кільця V=1);

 - коефіцієнт безпеки, що враховує характер навантаження (при спокої =1);

 - температурний коефіцієнт ( =1).

Для чисто радіального навантаження приймаємо коефіцієнти навантаження: Х=1_; Y=0, Виходячи з [2,табл. 16.5].

Тоді перепишемо формулу (4.1) і отримаємо:

                                      (4.2)

Визначимо ресурси роботи даного підшипника. Динамічна вантажопідйомність і ресурс зв'язані емпіричною залежністю [2,c.332]:

;                                                      (4.3)

де      L – номінальна довговічність, млн. обертів;

- еквівалентне навантаження, Н;

Для кулькових підшипників p =3.

Довговічність (ресурс)  підшипника виражена в годинах [11,c.334]:

                                                        (4.4) де       - довговічність підшипника, год;

 -номінальна довговічність, хв^-1;

 - частота обертання, хв^-1.

                                                                     

Отримане значення довговічності не перевищує звичайне значення для насосів даного типу, яке становить 20000 год.

4.2 Розрахунок обойми

Обойма працює як підшипник ковзання. Для виготовлення обойми вибираємо бронзу Бр. ОЦС 6-6-3. Даний матеріал характеризується допустимим динамічним навантаженням  та допустимою окружною швидкістю . Враховуючи рекомендації [3.29] приймаємо товщину обойми .

Розрахуємо окружну швидкість та порівняємо її значення з допустимою величиною.

Окружна швидкість визначається за формулою:

,                                               (4.5)

де      - частота обертання гвинтів насоса, об/хв.;

 - внутрішній діаметр обойми, м.

Внутрішній діаметр обойми визначається за формулою:

                              ,                                                                  (4.6)

 

Дійсна окружна швидкість не перевищує допустиму.

Розрахуємо динамічне навантаження та порівняємо його значення з допустимою величиною навантаження.

Динамічне навантаження визначається за формулою:

,                                               (4.7)

Де       - радіальна сила, Н;

 - ширина обойми, в нашому випадку дорівнює довжині гвинта, тобто b=400мм.

Дійсне динамічне навантаження не перевищує допустимого. Таким чином обойма задовольняє умовам міцності.

5 Потужність споживана  насосом і вибір

   електродвигуна

Корисна потужність насоса визначається по формулі [8, ст.93]

                                                              ,                                              (5.1)

           

Для вибору електродвигуна нам необхідно знати гідромеханічний та об’ємний ККД насоса. З рекомендацій [4] варто приймати = Приймаємо значення  =0,8. 

                                                ,                                              (5.2)

де          - корисна потужність насоса, кВт;

- гідромеханічний ККД;

- об’ємний ККД.

     .

По знайдених параметрах електродвигуна ми вибираємо стандартний електродвигун - 3-х фазний асинхронний короткозамкнений двигун серії 4А.

Вибираємо двигун [8, ст.390] 4А180М4У3 N_ед=30кВт, де S=1,9%.