Горбенко А.Н. Расчёт судовых насосов объёмного типа. Устройство и расчёт судовой водоопреснительной установки вакуумного типа - файл n4.doc

Горбенко А.Н. Расчёт судовых насосов объёмного типа. Устройство и расчёт судовой водоопреснительной установки вакуумного типа
скачать (482.2 kb.)
Доступные файлы (5):
n1.doc477kb.21.02.2009 13:03скачать
n2.xls50kb.22.02.2009 11:01скачать
n3.doc183kb.22.02.2009 12:04скачать
n4.doc475kb.20.10.2009 14:11скачать
n5.docx21kb.05.10.2009 14:17скачать

n4.doc

  1   2
МИНИНИСТЕРСТВО АГРАРНОЙ ПОЛИТИКИ УКРАИНЫ

КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра судовых энергетических установок

РАСЧЕТЫ СУДОВЫХ НАСОСОВ ОБЪЕМНОГО ТИПА

УСТРОЙСТВО И РАСЧЕТ СУДОВОЙ ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ВАКУУМНОГО ТИПА
методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине: «Судовые вспомогательные и подъемно-транспортные механизмы» для студентов ФПО специальности

7.100302 «Эксплуатация судовых энергетических установок»


г. Керчь 2008 г.

УДК 629.12

Расчеты судовых насосов объемного типа: Устройство и расчет судовой водоопреснительной установки вакуумного типа. Методические указания к выполнению контрольной работы для студентов ФПО специальности 7.100302 «Эксплуатация судовых энергетических установок»/ А.Н. Горбенко, В.В. Попов - Керчь: КГМТУ,

2008 г..-34 с.
Рецензент: к.т.н., доцент кафедры СЭУ КГМТУ Конюков В.Л.;

к.т.н., доцент кафедры СЭУ КГМТУ Крестлинг Н.А.
Данная методическая разработка рассмотрена и одобрена на заседании кафедры СЭУ КГМТУ
Протокол № от . 200 г.
Данная методическая разработка рассмотрена и одобрена на заседании методического совета морского факультета КГМТУ
Протокол № от 200 г.


Данная методическая разработка утверждена ученым советом КГМТУ
Протокол № от 200 г.


© Керченский государственный морской технологический университет

Контрольная работа состоит из двух разделов:

Раздел 1. Расчеты судовых насосов объемного типа

Раздел 2. Устройство и расчет судовой водоопреснительной установки вакуумного типа.


РАЗДЕЛ 1. РАСЧЕТЫ СУДОВЫХ НАСОСОВ ОБЪЕМНОГО ТИПА
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Учебной программой дисциплины «Судовые вспомогательные и подъемно-транспортные механизмы» предусмотрено выполнение студентами контрольной работы, в которую составной частью входят расчеты судовых насосов объемного типа. Настоящие указания содержат методики расчета различных насосов объемного типа, получивших широкое распространение на рыбопромысловых судах. Содержащаяся в указаниях информация может быть также полезна в дипломном проектировании и при выполнении учебно-исследовательских работ. Данные методические указания не заменяют рекомендуемой учебной и справочной литературы, а служат для облегчения работы с ней и могут помочь глубже разобраться в вопросах расчета насосов и их установок.

В приложении приведены различные справочные данные, которые могут быть полезны при выполнении расчетов.

Основной целью расчетных работ является определение базовых геометрических характеристик насоса при известных его основных параметрах, подбор стандартного приводного электродвигателя (используя справочную литературу) и выполнение схематичного графического изображения насоса в масштабе. Все расчеты должны выполняться в единицах СИ. Обязательным условием является использование стандартных изделий (электродвигателей, трубопроводов и др.). Поэтому полученное расчетное значение параметра заменяется ближайшим значением стандартизированного размера.


1. РАСЧЕТ ПОРШНЕВОГО НАСОСА
Исходные данные для расчета:

- назначение насоса и род перекачиваемой жидкости;

- тип привода;

- производительность насоса Q, м3/ч;

- развиваемый напор H, м вод.ст.;

- давление свежего пара p1 и отработавшего пара p2, кПа.
Последовательность расчета:

1.1. Расчет диаметра гидравлического цилиндра

Диаметр D гидравлического цилиндра любого поршневого насоса можно определить из выражения для его секундной подачи (м3/с)

QC =

где - коэффициент подачи, примерное значение которого принимаются по табл. 1.1;

k - коэффициент кратности действия насоса, т.е. количество рабочих камер насоса, который принимается k = 1...4;

- коэффициент, учитывающий загромождение поршня штоком, который для насосов четной кратности действия принимается равным 0,95...0,98, а для насосов нечетной кратности действия равен 1;

F = D2/4 - площадь поршня, м2;

S = D·- ход поршня, м;

n - число двойных ходов поршня в минуту, которое рекомендуется принимать для насосов с электроприводом из диапазона 70..150 мин-1, а для паровых прямодействующих насосов - из диапазона 30..80 мин-1.
Таблица 1.1.

Значение коэффициента подачи




Производи-тельность,

Коэффициент подачи

для насосов

Средняя

скорость

Тип насоса

м3

новых

бывших в

поршня,










работе

м/с

Приводные малые

До 20

0,85...0,95

0,8...0,85

0,2...0,5

Приводные средние

20...60

0,90...0,97

0,85..0,92

0,5...0,9

Приводные большие

60 и более

0,95...0,98

0,9...0,95

1...2

Прямодействующие

Любой

0,96...0,98

0,92..0,95

0,2...0,7


Подставив в приведенную выше формулу выражения для F и S, получим формулу для диаметра гидравлического цилиндра (м)

D = ,

где QC=Q/3600.

Значение принимается по таблице 1.2.

Таблица 1.2.

Значения коэффициента


Тип насоса

Число двойных ходов поршня в минуту


= S/D

Тихоходные приводные

До 80

2,5...2,0

Нормальные приводные

80...150

2,0...1,2

Быстроходные приводные

Свыше 150

1,2...0,5

Прямодействующие

25...130

1,76...1,0


1.2. Ход поршня (м)

S=D· .

Полученные в результате расчета значения D и S округляются до ближайшей величины, кратной 0,005 м (5 мм).

1.3. Средняя скорость поршня (м/с)

Cn=Sn/30 .

Значение средней скорости поршня должно согласовываться с данными табл.1.1., а для питательных прямодействующих насосов должно быть не более 0,3 м/с.

1.4. Диаметры приемного и напорного патрубков насоса определяются по выражению

dn = ,

где C - скорость жидкости в трубопроводе, принимается в пределах 1...2 м/с для приемного патрубка и 1,5...2,5 м/с для напорного патрубка; для вязких жидкостей скорости принимаются: 0,6...0,7 м/с для приемного патрубка и 1,0...1,5 м/с для напорного патрубка.

Значения диаметров патрубков принимаются равными ближайшему большему значению условных проходов по ГОСТ (см.табл.П1 Приложения).

1.5. Размеры клапанов насоса

Диаметр проходного сечения гнезда клапана (м) определяется по выражению

dГ =

где - коэффициент загромождения отверстия гнезда клапана ребрами и ступицей для направляющих; для клапанов без нижних направляющих и центрального болта = 1, для остальных типов клапанов = 0,75...0,8;

z - число клапанов, обслуживающих одну полость, обычно z =1 или 2;

CГ- скорость прохождения жидкости через гнездо клапана; обычно для водяных насосов принимается в пределах 2...4 м/с для нагнетательных клапанов и 0,75...2 м/с для всасывающих; при перекачке вязких жидкостей эти скорости снижаются приблизительно в два раза.

Значение dГ принимается округленным до ближайшей величины, кратной 0,005 м (5 мм).

Высота подьема клапана определяется по выражению

hmax = ,

где =n/30 - угловая скорость кривошипа коленвала;

r = S/2 - радиус кривошипа;

l = dГ - периметр клапана;

= 0,4...0,6 - коэффициент расхода.

Обычно hmax = (0,1...0,25)dГ.

Приняв dГ за определяющий размер, для остальных размеров клапана обычно принимают следующие соотношения:

- ширина притертой поверхности клапана lk = (0,1...0,4) dГ;

- толщина тарелки клапана ST = (0,1...0,2)dГ;

- высота направляющих перьев lП = (0,7...0,8)dГ;

- число направляющих перьев ZП = 3...4;

- толщина направляющие перьев SП = 0,1dГ.

В отдельных случаях все вышеуказанные величины могут выходить из указанных пределов.

Обычно ширина притертой опорной поверхности принимается от 2 до 6 мм. Высота подьема клапана не должна превышать 10 мм для приводных и 30 мм для прямодействующих насосов.

1.6. Обьем воздушных колпаков (м3 ) определяем по выражению

VB = ,

где KH - коэффициент, характеризующий избыточную подачу жидкости, который равен 0,55 у насосов простого действия, 0,21 у насосов двукратного действия, 0,04 у приводных насосов четырехкратного действия, 0,01 у приводных насосов трехкратного действия и паровых прямодействующих насосов четырехкратного действия;

- коэффициент, определяющий принятую степень неравномерности давления воздуха в колпаке, = 0,02...0,05.

Полный обьем колпака (м )

VK = 1,5 VB .

Обычно диаметр (м) и высоту колпака (м) принимают по следующим соотношениям:

DK = 0,97 ; HK = .

Размеры колпака принимают, округляя полученные величины до ближайших больших размеров, кратных 0,005 м.

1.7. Полезная мощность, развиваемая насосом (кВт):

NП = QC p,

где p = gH 10-3 - давление насоса, кПа;

- плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3 ;

g - ускорение свободного падения, м/с2 .

Мощность, потребляемая насосом (кВт):

NH = NП/н ,

где н - общий КПД насоса, который обычно составляет: 0,65...0,75 для небольших приводных насосов; 0,75...0,80 - для крупных приводных насосов; 0,3...0,5 - для осушительных прямодействующих насосов; 0,5...0,8 - для котельных питательных прямодействующих насосов; 0,5...0,55 - для пожарных прямодействующих насосов.
1.8. Расчет электропривода насоса

Для определения мощности электродвигателя надо определить КПД редуктора, который зависит от типа и состава передачи от вала двигателя к кривошипному валу насоса.Тип этой передачи выбирается в зависимости от ее передаточного числа:

i = nдв/n

где nдв - частота вращения выбранного типа электродвигателя, об/мин.

По полученному значению передаточного числа редуктора определяют тип передачи, затем по методике, изученной в курсе "Детали машин" определяют КПД редуктора р. Наиболее распространенные схемы редукторов показаны на рис.1. Обычно все подшипники, за исключением подшипников вала червяка, выполняют как подшипники скольжения.

Мощность приводного двигателя насоса (кВт)

Nдв = kg NH/р ,

где kg - коэффициент запаса мощности двигателя, принимаемый

kg = 2,0 при Nдв менее 1 кВт; kg = 1,5 при Nдв = 1...2 кВт; kg =1,2

при Nдв = 2...5 кВт; kg = 1,1 при Nдв более 5 кВт.

Затем по каталогу подбирается электродвигатель для насоса.

При выполнении этого раздела расчета можно воспользоваться данными из таблиц П2 и П4 Приложения.

1.9. Расчет парового привода прямодействующего насоса

1.9.1. Диаметр парового цилиндра (м) определяется по формуле

DП=D ,

где г - гидравлический КПД насоса; г= 0,9...0,98;

m - механический КПД насоса; для прямодействующего насоса m = 0,85...0,95;

пр - коэффициент, учитывающий потерю давления пара при перетекании из золотниковой коробки в цилиндр; пр= 0,93...0,97.

1.9.2. Индикаторная мощность паровых цилиндров (кВт)

Ni=NH/im ,

где im - механический КПД парового привода принимаемый из диапазона 0,92...0,98.

1.9.3. Часовой расход пара (кг/ч) в прямодействующих насосах, работающих без расширения пара, можно вычислить по зависимости

GП=60 i VПЦ n П ,

где i - число паровых цилиндров в насосе;

VПЦ = 0,25  Dп2 S - обьем парового цилиндра, м ;

П = 0,48 1 + 0,2 - плотность влажного пара, кг/м3 .
.

Рис. 1.1. Схемы редукторов привода насосов

2. РАСЧЕТ ШЕСТЕРЕННОГО НАСОСА
Исходными данными для расчета являются:

- производительность насоса QЛ , л/мин;

- давление насоса p , МПа;

- частота вращения шестерен n , об/мин.

Отметим, что не следует смешивать параметры "давление насоса" и "давление нагнетания насоса".
Последовательность расчета.

2.1. Теоретическая подача насоса (м3/с)

QT = QC/о ,

где о - объемный КПД шестеренного насоса, принимаемый в пределах о = 0,75...0,9;

QC = QЛ/60000 - секундная объемная производительность (м3/с).

2.2. Необходимый рабочий объем насоса (м3/об), т.е. подача за один оборот

q = 60 QT /n .

2.3. Модуль зацепления.

Обычно в шестеренных насосах число зубьев равно Z =7...15, а угол зацепления инструмента принимают равным 20°. Для таких насосов с погрешностью не более 2...3% средняя подача (м3/об) за один оборот может быть определена в виде

q = 2 bm2(Z +0,2) ,

где b - ширина зуба,м; m - модуль зацепления,м.

С большей точностью определять подачу не требуется, так как объемный КПД насоса выбирается в достаточно широких пределах.

Ширина шестерни (длина зуба) обычно принимается равной b=k*m , где k = 6...9.

Тогда с учетом приведенных формул значение модуля зацепления (мм) может быть определено из выражения

.

Полученное значение модуля округляется до ближайшего стандартного значения.После этого уточняют значение b (мм):

.

Полученное значение округляется до ближайшего целого значения в миллиметрах.
2.4. Геометрические размеры шестерен.

Для некорригированного прямозубого зацепления с углом зацепления  = 20° :

- диаметр делительной и начальной окружностей (мм) D =mZ ;

- высота головок зубьев (мм) h = 2,25 m ;

- диаметр окружности выступов головок зубьев (мм) DA=m(Z+0,2) ;

- диаметр окружности впадин (мм) Df = m(Z-2,5) ;

- межцентровое расстояние (мм) a=D .

Зацепление шестерен показано на рис.2.

2.5. Мощность (кВт), потребляемая насосом

N = 103 QC p/ ,

где  = МГ o - общий КПД насоса; МГ =0,85...0,9.

2.6. Диаметры всасывающей и напорной магистралей (мм) определяются из выражения

d = 103 ,

где  - скорость рабочей жидкости, не превышающая 1,5...2 м/с для всасывающей и 3,5...5 м/с для напорной магистралей; если вязкость рабочей жидкости не больше 2...3°Е ,что соответствует (13...23) 10-6 м2/с.

При большей вязкости значение скорости рабочей жидкости и окружной скорости шестерни насоса уменьшают, поскольку иначе рабочая жидкость не будет успевать заполнять межзубные пространства, что приведет к возникновению кавитационных явлений.

В прямозубых шестеренных насосах возникают запретные зоны. Для отвода жидкости из замкнутого зубьями объема делают специальные разгрузочные канавки (см. рис.2) на плоскостях, уплотняющих торцевые поверхности шестерен. Расстояние между канавками принимают равным mcos, ширину канавки - 1,2m, а высоту - 0,5m .



Рис. 1.2. Профиль роторов шестеренного насоса

3. РАСЧЕТ ВИНТОВОГО НАСОСА
Винтовые насосы нашли широкое применение на судах. По количеству винтов различают одно- и многовинтовые насосы, а по зазору между нарезками винтов их делят на герметичные и негерметичные. Герметичные насосы, обычно имеющие циклоидальный или эвольвентно-циклоидальный профиль зацепления, применяют для откачивания чистых вязких жидкостей без механических примесей. Негерметичные насосы имеют трапецеидальный профиль зацепления, который проще в изготовлении и допускает работу с загрязненными жидкостями.

Методики расчета одно- и многовинтовых герметичных и негерметичных насосов различны. Ниже рассматривается порядок расчета трехвинтового герметичного насоса, получившего наибольшее распространение на судах.
Исходные данные для расчета насоса:

- производительность насоса Qл, л/мин;

- давление насоса p, МПа;

- частота вращения n, об/мин.

Последовательность расчета.

3.1. Максимально допустимая частота вращения насоса (об/мин), при которой обеспечивается бескавитационный режим работы:

,

где QC= Qл/60000 - секундная подача насоса, м3/с;

0- объемный КПД насоса, величина которого зависит от частоты вращения винтов, их размеров и вязкости перекачиваемой жидкости; ориентировочно можно принимать 0=0,80...0,90.

Заданная частота вращения должна быть меньше nMAX. В противном случае в дальнейшем расчете необходимо принять значение n, равным nMAX, округленным в меньшую сторону.

3.2. Диаметр впадин ведущего винта D, принимаемый за определяющий размер циклоидального профиля (рис.3), вычисляется на основе выражения для секундной подачи насоса:



где - теоретическая подача насоса;

Z - число полостей всасывания насоса; для насосов с односторонним подводом жидкости Z =1 и с двусторонним подводом Z = 2;

F - площадь живого сечения насоса, равная разности площадей поперечного сечения расточки корпуса насоса и поперечного сечения всех винтов, м2;

t - шаг винтовой нарезки винта, м.

Площадь живого сечения для трехвинтового насоса с циклоидальным профилем с достаточной точностью определяется выражением F = KFD2, где KF =1,243.

Шаг винта принимается t=KTD, где KT =10/3 для насосов с

подачей до 50 м3/ч и KT=5/3 - с подачей более 50 м3/ч.

На основе приведенных выражений расчетную формулу для диаметра впадин ведущего винта D (м) можно записать в виде



Вычисленное значение обычно округляется до величины, кратной трем, что удобно при изготовлении винтов.
3.3. Геометрические размеры винтов (рис.3) определяются с помощью следующих соотношений:

DH=5/3 D; dH=D; d=1/3D;

t=KtD;

где DH - диаметр окружности выступов ведущего винта;

d, dH - диаметры окружностей впадин и выступов ведомого винта.

Рабочая длина винтов определяется по формуле L=Ztt, где Zt -количество шагов винтовой нарезки на рабочей длине винтов.

Для герметичности насоса рабочая длина винтов должна обеспечивать постоянное и надежное отделение полости нагнетания от полости всасывания. Поэтому рабочая длина винтов делается больше величины шага винтовой нарезки. Причем, чем выше развиваемое давление, тем длиннее должны быть винты. В зависимости от давления величину Zt принимают из диапазонов: при p до 2,0 МПа Zt = 1,5...2 , при p =5...7,5 МПа Zt =3...4 , при p =15...20 МПа Zt =6...8.

3.4. Средняя осевая скорость жидкости в насосе (м/с)

.

Для бескавитационного режима работы насоса осевая скорость не должна превышать 5,5 м/с.

3.5. Мощность (кВт), потребляемая насосом,

,

где  - полный КПД насоса,  = 0,6...0,8.



Рис. 1.3. Профиль роторов трехвинтового насоса

4. РАСЧЕТ ПЛАСТИНЧАТОГО НАСОСА
Исходные данные для расчета:

- производительность насоса QЛ, л/мин;

- давление насоса p, МПа;

- частота вращения n, об/мин.

Последовательность расчета.

  1. Теоретическая подача насоса (м3/с)

QT = QC/0 ,

где QC=QЛ/60000 - секундная действительная подача, м3/с;

0- объемный КПД насоса; ориентировочно можно принимать из диапазона 0= 0,8...0,9.

4.2. Наименьший радиус r полости статора насоса, принимаемый за его определяющий размер (рис.4), вычисляется на основе выражения для теоретической подачи насоса:



где R - наибольший радиус полости статора, м; b - ширина пластины,м;

K - кратность действия насоса, т.е. число нагнетаний, совершаемых одной рабочей полостью (между пластинами) за оборот ротора;

KП - коэффициент стеснения объема рабочей полости пластинами, значение которого лежит в диапазоне KП = 0,8...0,95.

Для выполненных насосов характерны следующие диапазоны значений соотношений геометрических размеров:

KR = R/r = 1,12...1,35 ; KB = b/r = 0,7...1,0.

Причем значение коэффициента принимается ближе к нижнему пределу при небольшом количестве пластин.

С учетом приведенных выражений, формулу для расчета наименьшего радиуса r (м) полости статора можно записать в виде

.

4.3. Основные геометрические размеры насоса (рис.4) вычисляются с учетом принятых выше соотношений:

R = KRr; b = KBr; r0 = (0,93...0,94)r,

где r0 - наружный радиус ротора.

Вычисленные значения r,R,b,r0 округляются до целого числа

в миллиметрах.

Существующие пластинчатые насосы имеют от 4 до 16 пластинок. Для получения более равномерной подачи и высоких напоров количество пластинок ZП рекомендуется принимать не менее 4 для насосов однократного действия и не менее 8 для насосов двукратного действия.

Угловой шаг пластинок (град):  = 360/ZП .

Углы между камерами всасывания и нагнетания принимаются равными между собой и каждый из них должен быть больше угла  во избежание заклинивания пластин жидкостью, находящейся между ними.

Угловая протяженность окон камер всасывания и нагнетания для насоса двойного действия может быть определена по формуле

 = 90- .

При профилировании полости статора следует иметь в виду, что в пределах углов  (т.е. между камерами всасывания и нагнетания) поверхность полости имеет постоянный радиус кривизны, равный r или R. В пределах окон камер всасывания и нагнетания (углы ) радиус статора постепенно изменяется.

4.4. Мощность (кВт), потребляемая насосом,



где  - полный КПД насоса, принимаемый равным  =0,5...0,8.

4.5. Диаметры всасывающего и напорного патрубков насоса (м)



где  - скорость рабочей жидкости в трубопроводе, принимаемая в пределах  = 1,3...1,5 м/с.



Рис. 1.4. Профиль ротора пластинчатого насоса
5. РАСЧЕТ РАДИАЛЬНО-ПЛУНЖЕРНОГО И АКСИАЛЬНО-ПЛУНЖЕРНОГО НАСОСОВ
РАСЧЕТ РАДИАЛЬНО-ПЛУНЖЕРНОГО НАСОСА
Исходные данные для расчета:

- производительность насоса QЛ, л/мин;

- давление насоса p, МПа;

- частота вращения n, об/мин.
Последовательность расчета.

5.1. Теоретическая подача насоса (м3/с)

QT = QC/0 ,

где QC=QЛ/60000 - секундная действительная подача, м3/с;

0- объемный КПД насоса; 0 = 0,9...0,95 .

5.2. Через геометрические параметры насоса теоретическая подача может быть выражена следующим образом



где d,h - диаметр и ход плунжера, м;

Z - число цилиндров, которое принимается нечетным и равным 5, 7 или 9 в одном ряду; количество рядов обычно до двух.

Используя приведенные выражения, расчетную формулу для диаметра плунжера можно представить в виде



где Kh=h/d - коэффициент, значение которого принимается из диапазона 0,7...1,5 .

Вычисленное значение d округляется до целого числа в мм.

5.3. Основные геометрические размеры насоса (рис.5).

Ход плунжера h=Khd.

Эксцентриситет e=h/2.

Угол между осями соседних цилиндров  = 360/z .

Длина цилиндра, обеспечивающая движение плунжера без перекоса и заклинивания, l=2(e+d).

Длина притертой части плунжера lПЛ=l+0,1d.

Диаметр отверстия в роторе D0=(1,5...2,0)d.

Наружный диаметр ротора DP=D0+2l+0,6d.

Величина внутреннего диаметра статора зависит от способа организации движения плунжера вдоль внутренней поверхности статора (ползун, ролик или др.):

DC=DP+h+2l,

где l - длина скользящей части плунжера.

5.4. Мощность (кВт), потребляемая насосом,



где  - полный КПД насоса, принимаемый из диапазона =0,65...0,75.

.

Рис. 1.5. Профиль ротора радиально-плунжерного насоса

РАСЧЕТ АКСИАЛЬНО-ПЛУНЖЕРНОГО НАСОСА
Исходные данные для расчета насоса:

- производительность насоса QЛ, л/мин;

- давление насоса p, МПа;

- частота вращения n, об/мин.
Последовательность расчета.

5.1. Теоретическая подача насоса (м3/с)

QT = QC/0 ,

где QC=QЛ/60000 - секундная действительная подача, м3/с;

0- объемный КПД насоса, принимаемый из диапазона 0,9...0,95.

5.2. Через геометрические параметры насоса теоретическая подача может быть выражена следующим образом



где d,h - диаметр и ход плунжера, м;

z - число цилиндров; принимается нечетным z = 7 или 9.

С учетом приведенных соотношений, расчетная формула для диаметра плунжера может быть записана в виде



где Kh=h/d - коэффициент, значение которого принимается из диапазона 1,0...1,5 .

Вычисленное значение d округляется до целого числа в мм.

5.3. Основные геометрические размеры насоса (рис.6) вычисляются на базе определяющего размера, за который принимается диаметр плунжера d и характерных для существующих насосов соотношений размеров.

Ход плунжера h=Khd.

Угол наклона диска к оси блока цилиндров обычно выбирают в пределах = 20°...25°.

Пренебрегая влиянием наклона шатунов плунжеров к оси цилиндра, диаметр окружности в блоке, на которой расположены оси цилиндров, можно с достаточной точностью вычислить по формуле D = h/tg .

Геометрические размеры должны удовлетворять условию размещения цилиндров по длине окружности D/Z d+, где =5...7 мм - минимально допустимая толщина стенок между соседними цилиндрами.

Угол между осями цилиндров  = 360/Z .

Диаметр отверстия, соединяющего цилиндр с окнами распределителя, dk=(0,45...0,55)d.

Между серповидными окнами распределителя делаются перемычки, ширина которых несколько превышает диаметр dk: lП=(1,1...1,2)dk .

5.4. Мощность (кВт), потребляемая насосом,

N = pQc103/ ,

где  - полный КПД насоса, принимаемый из диапазона  =0,65...0,75.



Рис. 1.6. Профиль ротора аксиально-плунжерного насоса


ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
ЗАДАНИЕ 1.

Определить основные размеры и параметры поршневого насоса. В отчете привести схемы насоса (в масштабе), его привода и воздушного колпака, описание устройства и принципа действия насоса. Для насоса с электроприводом подобрать электродвигатель. Исходные данные приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3.

Последняя цифра шифра

Произво-дитель-ность,

м3

Напор,м вод. ст.

Назначение насоса

Пред-последняя цифра шифра

Тип редуктора или давление свежего /отработавшего пара, кПа

0

5

300

питательный

0

1000/200

1

10

220

питательный

1

червячный

2

20

320

осушительный

2

цилиндрический

3

50

40

осушительный

3

1200/300

4

20

250

балластный

4

червячный

5

80

60

балластный

5

цилиндрический

6

100

60

балластный

6

1400/200

7

120

50

топливный

7

червячный

8

140

100

нефтяной

8

цилиндрический

9

220

80

нефтяной

9

1600/150


ЗАДАНИЕ 2.

Определить основные размеры и параметры шестеренного насоса, подобрать электродвигатель. В отчете привести профиль его роторов (в масштабе), схему насоса, описание устройства и принципа действия насоса. Исходные данные приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4.

Последняя цифра шифра

Производи-тельность,

л/мин

Давление насоса,

МПа

Предпоследняя цифра шифра

Частота вращения,

об/мин

0

10

2,5

0

750

1

60

0,2

1

1000

2

120

1,5

2

1500

3

200

0,35

3

750

4

250

0,8

4

1000

5

300

1,2

5

1500

6

350

2,0

6

750

7

400

0,8

7

1000

8

500

1,0

8

1500

9

600

0,4

9

3000


ЗАДАНИЕ 3.

Определить основные размеры и параметры винтового насоса, подобрать электродвигатель. В отчете привести профиль роторов (в масштабе), схему насоса, описание устройства и принципа действия насоса. Исходные данные приведены в табл. 1.5.

Таблица 1.5.

Последняя цифра шифра

Производи-тельность,

л/мин

Давление насоса,

МПа

Предпоследняя цифра шифра

Частота вращения,

об/мин

0

10

10

0

1000

1

80

12

1

1500

2

160

2,5

2

3000

3

240

1

3

1000

4

320

0,6

4

1500

5

400

1,5

5

3000

6

480

0,8

6

1000

7

560

4

7

1500

8

640

1,2

8

3000

9

720

2

9

1000

ЗАДАНИЕ 4.

Определить размеры и параметры пластинчатого насоса, подобрать электродвигатель. В отчете привести профиль его ротора (в масштабе), схему насоса, описание устройства и принципа действия насоса. Исходные данные приведены в табл. 1.6. Таблица 1.6.

Последняя цифра шифра

Производи-тельность,

л/мин

Давление насоса,

МПа

Предпоследняя цифра шифра

Частота вращения,

об/мин

0

10

1,5

0

750

1

20

2

1

1000

2

50

3,2

2

1500

3

80

4

3

3000

4

100

5

4

750

5

120

4,5

5

1000

6

140

2,5

6

1500

7

160

1,6

7

3000

8

180

0,8

8

1000

9

200

0,4

9

1500

ЗАДАНИЕ 5.

Определить основные размеры и параметры роторно-поршневого насоса, подобрать электродвигатель. В отчете привести профиль его ротора (в масштабе), схему насоса, описание устройства и принципа действия насоса. Исходные данные приведены в табл. 1.7. Таблица 1.7.

Последняя цифра шифра

Производи-тельность,

л/мин

Давление насоса, Мпа

Предпоследняя цифра шифра


Тип насоса

Частота вращения,

об/мин


0


20


20


0

аксиально- плунжерный


750


1


60


20


1

радиально-

плунжерный


1000


2


80


32


2

аксиально-

плунжерный


1500


3


100


12


3

радиально-

плунжерный


750


4


150


5


4

аксиально-

плунжерный


1000


5


200


4


5

радиально- плунжерный


750


6


400


3


6

аксиально-

плунжерный


1000


7


500


3,5


7

радиально-

плунжерный


1500


8


600


16


8

аксиально-

плунжерный


750


9


800


3


9

радиально-

плунжерный


1000

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П.1

Стандартные значение диаметра условного прохода трубопроводов

(по ГОСТ 3262-75)


Dy,мм


6 8 10 15 20 25 32 40 50 70 80 90 100 125 150


Таблица П.2

Рекомендуемые значения передаточных чисел передач

Тип передачи

i

Цилиндрическая зубчатая:

в редукторе

открытая

Червячная:

с однозаходным червяком

с двухзаходным червяком


3...6

4...6
28...80

14...40


Таблица П.3

Стандартные значения модуля зубчатого колеса

(по ГОСТ 9563-60, СТ СЭВ 310-76)

Ряд

m, мм

1

2

1 1,25 1,5 2 2,5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25

1,125 1,375 1,75 2,25 2,75 3,5 4,5 5,5 7 9 11 14 18 22 28


Таблица П.4

Значения КПД элементов привода

Элемент привода



Цилиндрическая зубчатая передача:

в редукторе

открытая


0,96...0,98

0,92...0,94

Червячная передача:

с однозаходным червяком

с двухзаходным червяком


0,70...0,75

0,75...0,85

Подшипники качения (одна пара)

0,99...0,995

Муфты компенсирующие

0,985...0,995


ЛИТЕРАТУРА

1. Черепанов Б.Е. Судовые вспомогательные и промысловые механизмы, системы и их эксплуатация. - М.: Аграпромиздат, 1986. - 343 с.

2. Завиша Б.В., Декин Б.Г. Судовые вспомогательные механизмы и системы. - М.: Транспорт, 1974. - 358 с.

3. Будов В.М. Судовые насосы: справочник. - Л.: Судостроение, 1988. - 432 с.

4. Колесников О.Г. Судовые вспомогательные механизмы и системы. - М.: Транспорт, 1977. - 464 с.

РАЗДЕЛ 2. УСТРОЙСТВО И РАСЧЕТ СУДОВОЙ ВОДООПРЕСНИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ВАКУУМНОГО ТИПА.
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Учебной программой дисциплины «Судовые вспомогательные и подъемно-транспортные механизмы» предусмотрено выполнение студентами контрольной работы, в которую составной частью входит изучение и расчет судовых водоопреснительных установок (ВОУ). Основной целью этой работы служит углубление знаний по устройству, работе и особенностям эксплуатации судовых ВОУ.

Работу необходимо выполнят в следующем порядке:

В настоящих методических указаниях содержится материал, необходимый для выполнения указанных работ, расчетные методики и некоторые справочные данные. Однако приведенный ниже материал не заменяет рекомендуемой учебной и справочной литературы, а служит для облегчения работы с ней.

Основной целью расчета является определение значений базовых параметров ВОУ. Расчеты должны выполняться в единицах измерения СИ. Следует помнить, что в большинстве расчетных формул предполагается использование стандартных единиц измерения. Однако, в эмпирических формулах возможно использование и нестандартных единиц измерения, которые указываются в комментариях к ним.

При выполнении расчета потребуется самостоятельная работа студента по определению значений ряда параметров воды и водяного пара, используя справочную литературу. В Приложении А приведены некоторые справочные данные, однако их объем недостаточен для выполнения всех расчетных работ.

Отчет о работе оформляется в соответствии с требованиями ЕСКД на стандартных листах бумаги формата А4, пронумерованных и сшитых. Первый лист оформляется как титульный лист. На всех последующих листах изображается рамка и штамп. Для каждого этапа работы дают четко сформулированный нумерованный заголовок. Расчет необходимо сопровождать пояснительным текстом, достаточным для понимания работы. В ходе изложения материала необходимо делать ссылки на использованные литературные источники. Ссылка делается путем указания в квадратных скобках номера источника согласно списку литературы. Например, [1] или [3, с.24-26].

Расчет рекомендуется писать в такой форме: сначала без всяких алгебраических преобразований пишут в цифрах; после этого пишется результат вычисления и его единица измерения. Например, QИСП=G0r=0,1112392= 265,5кВт. Несоблюдение указанного правила затрудняет чтение и проверку расчета и, кроме того, может привести к ошибке.

Для успешного выполнения работы потребуются знание таких дисциплин как «Термодинамика и гидромеханика», «Судовая энергетика», «Физика». Наиболее полное описание устройства, работы, эксплуатации и расчета судовых водоопреснительных установок приведено в учебной технической литературе [1-13].
ЗАДАНИЕ И ВАРИАНТЫ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
Задание 6:

  1. Изучить устройство водоопреснительной установки вакуумного типа.

  2. Изучить особенности эксплуатации водоопреснительной установки вакуумного типа.

  3. Выполнить расчет водоопреснительной установки.


Содержание отчета:

  1. Задание и исходные данные.

  2. Принципиальная схема водоопреснительной установки вакуумного типа.

  3. Особенности эксплуатации водоопреснительной установки.

  4. Расчет водоопреснительной установки.

  5. Список использованной литературы.


  1   2


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации