Расчеты на прочность и долговечность - Подбор оптимальных режимов работы насосных агрегатов
Валы многоступенчатых центробежных насосов проверяют на статическую прочность, выносливость и динамическую устойчивость. На статическую устойчивость вал проверяют при работе с наибольшей мощностью и в расчетном режиме. При этом учитывают силы тяжестей деталей, насаженных на вал, радиальные усилия от неравномерности распределения давления по периферии рабочего колеса, осевые усилия, центробежную силу, возникающую из-за дебаланса рабочих колес, и крутящий момент, который определяется мощностью, потребляемой насосом, и частотой вращения вала.
Для точного расчета мощности насоса надо определить потери во всех вращающихся узлах.
Исходные данные.
Насос ЦНС 300-600.
С=988Кг/м3 ; H= 11,6 мм ; L=39 мм ; b= 7 мм ; T =3,16 мм; Д=0,09Мм ; D=111 мм; DК= 741 мм; МПа
Мощность насоса определяется формуле:
, (4.2.1)
Где плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3;
Н - создаваемый напор на выходе насоса, м;
Q - производительность насоса, м3/с;
- гидравлический к. п.д.;
- объемный к. п.д., 0,92 ... 0,96, принимаем = 0,94;
= 0,7+0,0835 lg Dпр (4.2.2)
Где Dпр - Приведенный диаметр входа в рабочее колесо, мм;
Dпр = = = 110 мм; (4.2.3)
= 0,7+0,0835 lg110 = 0,87.
Сумму механических потерь мощности, Вт, определяем формуле:
, (4.2.4)
Где Zc, Zn, Zy - число соответственно ступеней, опор и уплотнний;
NД - потери мощности на дисковое трение, Вт;
, (4.2.5)
Где коэффициент, зависящий от числа Re в щели;
; (4.2.6)
(4.2.7)
Где коэффициент, учитывающий насосный эффект дисков;
Dк - наружный диаметр колеса, м;
Угловая скорость вращения вала, с -1,
;
.
Потери мощности на терние в радиальных опорах скольжения, Вт;
; (4.2.8)
PO= ,
Где Po - радиальная сила в опоре , Н;
MВ - масса вала, кг;
MР. к. - Масса рабочих колес, кг;
F - Коэффициент трения стальной вращающейся детали в материале опоры:для баббита F = 0,1;
D - диаметр вала, м;
кг; MР. к. = 2,5 кг;
Po = Н.
Найдем потери мощности на трение в радиальных подшипниках скольжения формуле:
Вт,
Потери мощности на трения в уплотнении, Вт, рассчитываем по формуле:
, (4.2.9)
Где r - радиус детали, вращающейся в сальнике, м;
H и L - толщина и длина уплотняющего элемента, м;
P - давление перекачиваемой жидкости, Па;
- коэффициент трения;
Вт. (4.2.10)
Определим сумму механических потерь мощности формуле:
Вт.
Определим мощность насоса по формуле (4.2.1):
кВт.
Рассчитаем вал на статическую прочность, для этого определим напряжения кручения, изгиба и растяжения (сжатия).
Определим напряжение кручения формуле:
; (4.2.11)
, (4.2.12)
Где B и T - ширина и глубина шпоночного паза, м;
;
;
МПа.
Определим напряжение изгиба формуле:
; (4.2.13)
, (4.2.14)
Где МИз - изгибающий момент;
МИз = ,
Где F - центробежная сила, вызывающая изгиб вала, Н;
, (4.2.15)
Где M - масса ротора насоса, кг;
- биение, м;
кг; (4.2.16)
H;
;
МПа.
Определим напряжение растяжения формуле:
, (4.2.17)
Где P - осевое усилие, Н;
F - площадь поперечного сечения вала, м2;
Н; (4.2.18)
м2 ; (4.2.19)
МПа.
Рассчитаем эквивалентное напряжение при совместном действии напряжений формуле:
, (4.2.20)
Где - допускаемое напряжение материала вала при совместном действии напряжений, МПа; ;
МПа; (4.2.21)
, условие выполняется.
При проверке на выносливость учитываем силы, создающие перемену напряжений в сечении вала.
Определим запас прочности вала по усталости формуле:
, (4.2.22)
Где - запас прочности при изгибе;
, (4.2.23)
Где запас прочности при кручении;
, (4.2.24)
Предел выносливости при изгибе рассчитываем по формуле:
МПа. (4.2.25)
Предел выносливости при кручении рассчитываем по формуле:
МПа, (4.2.26)
эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе, для шпоночной канавки ;
эффективный коэффициент концентрации напряжений при кручении, для шпоночной канавки ;
Амплитуда изменения напряжений при изгибе, МПа.
Амплитуду изменения напряжения при изгибе вычислим по формуле:
МПа. (4.2.26)
Коэффициенты, учитывающие влияние асимметрии цикла напряжений на прочность вала при изгибе и кручении, .
Среднее изменение напряжения при изгибе; для многоступенчатых центробежных насосов составляет:
МПа. (4.2.27)
Среднее изменение напряжения при кручении:
МПа. (4.2.28)
Допускаемый коэффициент запаса усталостной прочности, .
Определим запас прочности при изгибе:
.
Определим запас прочности при кручении:
.
Определим запас прочности вала по усталости:
.
Похожие статьи
-
Расчет проточного канала рабочего колеса - Подбор оптимальных режимов работы насосных агрегатов
Рассмотрим расчет колеса центробежного насоса ЦНС. Теоретический расчет. Основные исходные данные: Насос ЦНС 300-600. Подача Q =300 м3/ч=0,083 м3/с ;...
-
Насос центробежный секционный ЦНС 300 - 600 применяется в водоотливных системах для отвода воды на карьерах и в шахтных стволах, промышленного...
-
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАСОСА ЦНС 300-600 - Подбор оптимальных режимов работы насосных агрегатов
Разработка конструкции насоса обычно выполняется при многократном чередовании расчетов, графического исполнения и испытания отдельных элементов или...
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ, СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ - Подбор оптимальных режимов работы насосных агрегатов
В процессе выполнения курсовой работы были закреплены знания полученные при изучении теоретического курса по предмету "Стационарные машины", представлены...
-
Выбор конструктивных параметров и материалов для изготовления торцовых уплотнений определяют исхода из двух основных требований минимум утечек и минимум...
-
Основным направлением экономического курса России на современном этапе является подъем всех отраслей народного хозяйства. Очень важную роль в этом играет...
-
В целях обеспечения надежной работы торцовых уплотнений в процессе эксплуатации необходимо выполнить следующие требования: По окончании монтажа торцовых...
-
Триботехнический анализ торцового уплотнения - Подбор оптимальных режимов работы насосных агрегатов
При эксплуатации торцовых уплотнений отказы обычно возникают из-за износа пар трения. Пара трения - совокупность двух подвижно сопряженных поверхностей...
-
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ - Подбор оптимальных режимов работы насосных агрегатов
В каждой насосной станции должны быть вывешены на видном месте схема коммуникаций станции и нагнетательных водоводов с колодцами и задвижками; первичная...
-
Назначение и техническая характеристика Торцовое уплотнение предназначено для герметизации валов центробежных секционных насосов типа ЦНС 300 -...
-
УЭЦН Эксплуатация нефтяных скважин УЭЦН широко распространена на нефтяных промыслах Российской Федерации, и, особенно, в Западной Сибири. В этом регионе...
-
Расчет подбора УЭЦН - Особенность разработки месторождения
Под подбором насосных установок к нефтяным скважинам, в узком, конкретном значении, понимается определение типоразмера или типоразмеров установок,...
-
Участок работает 30 дней в месяц. Рабочие работают по скользящему графику по 12 часов в смену, режим работы двухсменный. Каждый рабочий делает по 16...
-
Расчеты производительности труда, количество бригад и сроков выполнения отдельных видов работ На основе расчетов нормируемых затрат времени и труда в...
-
Используя устройства СИНВ-П с разным временем замедления и соединения их в разной последовательности можно получить различные схемы инициирования. Это...
-
Гидравлический расчет циркуляционной системы - Бурение нефтяных и газовых скважин
Целью гидравлических расчетов при промывке скважины в процессе бурения является нахождение оптимального расхода жидкости, обеспечивающего работу забойных...
-
Послеаварийным режимом называется режим, возникающий после отключения поврежденного элемента системы электроснабжения, продолжающийся до восстановления...
-
Годовая производительность карьера по сырой руде определена на основании методики института ВНИИпроектасбет по формуле: Где: А - объем выпуска товарного...
-
Сначала определяем показатель трудности бурения МПа; МПа; МПа, Где усж, ур, усдв - соответственно пределы прочности на сжатие, растяжение и сдвиг; Г=2,9...
-
Выбор сечения производится по нагреву, допустимой потере напряжения и экономической плотности тока. Расчетный ток суммарный определяется по формуле: Где...
-
Расчет бурильной колонны - Бурение нефтяных и газовых скважин
Исходные данные к расчету Способ бурения Роторный Условия бурения Нормальные Глубина скважины Lскв=2530 м Тип, диаметр и толщина стенки обсадной колонны,...
-
Режим работы рабочих - пятидневная рабочая неделя. Коэффициент списочного состава рабочих и горных мастеров находится по формуле: Ксс= ; (8.4) - число...
-
Расчеты при ликвидации аварий с бурильными трубами - Технология проведения ловильных работ
Определение допускаемой нагрузки при расхаживании. Пользуясь таблицами механических свойств метала труб и таблицей размеров труб с приваренными замками...
-
Исходные данные для расчета: - годовая производительность установки по сырью - 550000 тонн/год, - обводненность сырой нефти - 82%. Компонентный состав...
-
Нефтяные резервуары (емкости) предназначены для накопления, кратковременного хранения и учета "сырой" и поворотной нефти. Группу резервуаров,...
-
Конструкция скважин должна быть принята на основании анализа геологических особенностей месторождения, возможных осложнений при проходке по стволу...
-
Выбранные сечения воздушных и кабельных ЛЭП проверяем по потерям напряжения в номинальном и пусковом режимах Проверка сечений кабелей по потерям...
-
Выбор номинального рабочего давления Этот параметр - один из важнейших для гидропривода. В настоящее время гидрооборудование выпускается на давление 6,3;...
-
Для поддержания пластового давления в фаменской залежи используют пресную воду. Для организации ППД применяют как воды близлежащих водоносных горизонтов,...
-
Расчет процесса проведения СКО и подбор необходимого оборудования - Потымецкое куполовидное поднятие
Скважина № 44 Необходимый объем раствора: WР= 1,1*h WP = 1,1*6,4 = 7,04 м3. Объем товарной кислоты : WK= WP*xP(5.09*xP 999) WK=7,04*15(5.09*15...
-
Выбор модели одноковшового экскаватора По емкости транспортного сосуда: E = VТр / nК = 15 / 4 = 3,75 м3; Где E - емкость ковша экскаватора, м3; VТр -...
-
Таблица №5 - Сечение горизонтальных и наклонных выработок Наименование выработок Размеры в проходке, м Sкр, м2 B, м H, м Откаточные штреки 3,3 3,1 9,43...
-
Расчет нагрузок для выбора трансформаторов, от которых питаются одноковшовые экскаваторы, определяют приближенно по номинальной мощности приводного...
-
Расчет освещения участка - Процесс открытой разработки Ерунаковского каменноугольного месторождения
При двухсменной работе на разрезе места работ должны быть освещены в ночное время в соответствии с существующими нормами. Места работы экскаваторов и...
-
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ПОДБОР НАСОСА - Объемный гидропривод
Основными параметрами, по которым выбирается типоразмер насоса, являются давление РН и производительность Qн. Давление (удельная энергия, сообщаемая...
-
Взрывчатые характеристики водоустойчивых ВВ - Особенность проведения буровзрывных работ
Таблица 1 Показатели Гранулотол Алюмотол Граммонит 50/50 Теплота взрыва, кДж/кг 4100 5600 3700 Работоспособность, см3 290 430 450 Объем газов, л/кг 1945...
-
Быстротоком называют искусственное сооружение (русло) с уклоном больше критического (>). 1 - входная часть 2 - лоток быстротока (водоскат) 3 - выходной...
-
Определение буримости и взрываемости горной породы - Построение паспорта прочности горной породы
Буримость принято оценивать по длине шпура или скважины, пробуренной в исследуемой породе за 1 мин. чистого времени бурения в стандартных условиях, или,...
-
Крепость горных пород - характеристика сопротивляемости пород их добыванию - технологическому разрушению. Это понятие крепости введено профессором М. М....
-
При определении наружных давлений, действующих на обсадную колонну, руководствуются следующими условиями. В незацементированной зоне наружное давление на...
Расчеты на прочность и долговечность - Подбор оптимальных режимов работы насосных агрегатов