Розробка трьохгвинтового насоса з однобічним підведенням рідини

Міністерство освіти та науки України

Сумський державний університет

Кафедра прикладної гідроаеромеханіки

   Пояснювальна записка

до курсового проекту

по дисципліні:

«Об’ємні гідро- і пневмомашини та апарати»

на тему:

«Розробка трьохгвинтового насоса»

Зміст

Вступ. 4

1 Конструкція та принцип дії трьохгвинтового насоса. 5

2 Гідравлічні розрахунки. 7

2.1 Розрахунок гвинтів трьохгвинтового насоса. 7

2.2 Розрахунок теоретичної та дійсної подач. 9

2.3 Осьові й радіальні сили діючі на гвинти насоса. 10

2.4 Розрахунок розмірів патрубків. 12

3 Розрахунки на міцність. 14

3.1 Розрахунок валу. 14

3.2 Розрахунок шпонки. 15

3.3 Розрахунок пружини клапану. 17

3.4 Розрахунок корпуса. 20

3.5 Розрахунок кришок корпуса. 21

3.6 Розрахунок болтового з'єднання. 22

4 Розрахунок  на міцність деталей……………………………………………….24

4.1 Розрахунок на міцність підшипника….........................................................24

4.2 Розрахунок на міцність обойми……………………………………………26

5 Потужність споживана  насосом і вибір електродвигуна. 28

8 Підбір муфти. 29

9 Підбір ущільнень. 30

Список використаної літератури…………………………………….…………...32

Додатки

     Вступ

Даний курсовий проект являє собою роботу з вивчення   проектування об'ємних гідромашин і приводів до них. У ході роботи буде вивчено конструкція й принцип дії 3-хгвинтового насоса з однобічним підведенням рідини. Також будуть  розглянуті основні розрахунки:  гідравлічні, міцності,  міцності деталей - та  зроблений підбір електродвигуна, муфти та ущільнень.

Гвинтові насоси відносяться до роторних гідромашин. Розрізняють одно -, двох -, трьох - та багато гвинтові насоси, які знаходять застосування як в системах силових гідроприводів, так і в якості насосів для перекачування рідин. Гвинтові насоси відрізняє рівномірність подачі та крутного моменту, надійність та безшумність. Трьохгвинтові насоси призначені для перекачування неагресивних рідин (нафти, дизельного палива|пального|, мінерального масла|мастила|) без різних абразивних домішок|нечистот|, в'язкістю від 3 до 1500 сСт| і температурою до 150°С| (середня температура перекачуваної рідини 100°С|).  Ці насоси можуть встановлюватися на морських і річкових судах, у системах гідравліки й на загальнопромисловому виробництві.

1 Конструкція та принцип дії трьохгвинтового насоса

На рис. 1.1 показано трьохгвинтовий насос, його основні деталі та вузли: робочий механізм, корпус з кришками, торцеве ущільнення та розвантажувальний клапан. Робочий механізм складається з ведучого гвинта 14 та двох ведомих гвинтів 13, симетрично розташовані відносно ведучого гвинта та слугують для його ущільнення. Профіль нарізки по боковій поверхні гвинтів утворено циклоїдними кривими (нарізка двох західна: на ведучому гвинті – ліва, на ведомих – права ).

Гвинти заключні в обойму 15, яка представляє собою блок з трьома суміжними циліндричними розточками та розташована в литому корпусі насосу 7. З торців корпус 7 закривається передньою та задньою 8 кришками. При обертанні гвинтів у всмоктувальній камері насоса створюється розрідження, в результаті чого рідина яка перекачується поступає в порожнини нарізки гвинтів, взаємно замикаючихся при їх обертанні; замкнений в нарізці гвинтів об’єм рідини переміщується в обоймі прямолінійно без перемішування та витісняється в нагнітальну камеру. Конструкція гідравлічної частини насоса передбачує розвантаження гвинтів від осьових навантажень шляхом підводу робочого тиску через свердлений отвір в ведучому гвинті 15 під розвантажувальні поршні, виконані як одне ціле з гвинтами. Залишкові осьові зусилля на ведучому гвинті приймають підшипники 18, а на ведомих – втулки 10. На виході з ведучого гвинта 15, в порожнині передньої кришки 4, встановлено торцеве ущільнення 2. [1, ст.3-5]

Рисунок 1.1 – Трьохгвинтовий насос

2 Гідравлічні розрахунки

2.1 Розрахунок гвинтів трьохгвинтового насоса

Для трьохгвинтового насоса з однобічним підведенням рідини зовнішній діаметр веденого гвинта визначається по формулі [2, ст.356]

                                             (2.1)

де       - зовнішній діаметр ведомого гвинта, м;

- робочий об’єм, м³;

- об’ємний ККД, [4, ст.265].

Приймаємо

Згідно формули (2.1)

Приймаємо =26 мм.

Співвідношення між окремими розмірами гвинтів приймаються наступними [3,ст.87]:

                                             (2.2)

,                                                           (2.3)

,                                                       (2.4)

,                                              (2.5)

де      D_н – зовнішній діаметр ведучого гвинта, м;|відомий|

D_в – внутрішній діаметр нарізки ведучого гвинта, м;

  d_н – зовнішній діаметр веденого гвинта, м;

d_d – внутрішній діаметр нарізки ведомого гвинта, м;

t – хід гвинтової нарізки, м.

Тоді, відповідно до формул (2.2), (2.3), (2.4), (2.5)

,

,

.

Для насосів з підвищеними вимогами до всмоктувальної можливості використовують гвинти з прискореним ходом.

Для визначення довжини гвинта нам необхідно знати кількість кроків гвинта z:

,                                                       (2.6)

де      [2, ст.357];

.

Приймаємо z =5.

Довжина гвинта:

                                                         (2.7)

Визначимо довжину обойми :

                                             (2.8)

Відповідно до формули (2.8)

            .