Расчетная часть-Расчет торцевого уплотнения центробежного напорного пожарного насоса 1Д250-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование транспорта и хранения нефти и газа

Расчетная часть-Расчет торцевого уплотнения центробежного напорного пожарного насоса 1Д250-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование транспорта и хранения нефти и газа

7 Расчетная часть
7.1 Расчет и выбор пружины

Рассматривая торцовое уплотнение, мы конструктивно выбираем материал об-ладающий высоки свойствами скольжения, таким материалом является «угле-графит». Данный материал обладает контактным напряжением 126-259 МПа. Найдем допускаемое напряжение [4]:



где  σК – контактное напряжение, МПа;
 [σK] – допустимое контактное напряжение, МПа;
 n – коэффициент запаса 2 – 2,5.



Найдем площадь контакта материала, согласно чертежа:



где π – число Пи, 3,14;
 SУ – площадь уплотнения, м2;
 dвн – диаметр внутренний, 41 мм;
 dнр – диметр наружный, 53 мм.



Найдем прижимное усилие возникающие в торцовом уплотнение [4]:



где Fпр – прижимное усилие, Н.





Прижимное усилие в торцевом уплотнение действует по формуле [4]:



где  Р – давление в центробежном насосе, 1,1 МПа;
 S – площадь, равная Sу;
 Fпр0 – сила пружины в рабочем состоянии, Н.





Определим силу пружины при рабочей деформации F2 (для пружин сжатия 0.2-0.25):

Fпр0=F1,

F2=1,2·F1,

F2=1,2·90,6=108,72КН.

Строим характеристику пружины с учетом увеличения осадки пружины:



Рисунок 7.1 – Характеристика пружины

Определим λ2 по формуле [4]:







Так как посадка витка на виток не допустима, то предельная нагрузка не должна превышать F2 при зазоре между витками s=0,1·d.
Для стальной легированной проволоки II класса касательные напряжения будут равны



Найдем коэффициент учитывающий кривизну витков.



где k – коэффициент учитывающий кривизну витков;
 с – жесткость пружины, 6.



Определим диаметр проволоки:





Принимаем из ряда для пружин d=4 мм.

Определим количество рабочих витков, по формуле [4]:





z1=7+2=9.

Определим шаг пружины





Определим высоту пружины при полном сжатии, мм [4]:

H3=(z1-0,5)·d=(9-0,5)·4=34мм.


Определим высоту свободной пружины, мм [4]:

H0=H3+z·(t-d)=34+7·(11,8-4)=88,5мм.

Вычислим отношение [4]:

H0/D0=88,5/58=1,53.

Соблюдается условие 1,53<2,6, условие выполняется, проверка пружины на устойчивость не нужна. Начертим пружину с учетом полученных результатов (рис. 7.2).


Рисунок 7.2 - Пружина

7. 2 Расчет болтового соединения
Произведем расчет болтового соединения крышки торцового уплотнения и корпуса насоса.
Расчет болтов на разрыв в опасном сечении
Исходные данные:
Болты – М6х35 ГОСТ 15589-70;


Материал – Сталь 45 ГОСТ 1050-88;
Предел текучести для Стали 45
Допускаемые напряжения на разрыв определим по формуле [5]:

     (7.2.1)

где - предел текучести стали;



Напряжения, действующие на болтовые соединения будут составлять [8]:

     (7.2.2)

где Pmax – максимальное давление в камере насоса, 1,1 МПа;
z – число болтов в соединении.


Запас статической прочности на разрыв в опасном сечении [8]:

,       (7.2.3)

где - допускаемые напряжения, МПа;
- напряжения, возникающие в процессе работы изделия, МПа;



Расчет резьбы на срез витков
Предел прочности для Стали 45
Высота резьбы
Допускаемые касательные напряжения определим по формуле [8]:

     (7.2.4)

где - предел прочности стали 45;



Напряжения среза, возникающие в болтовом соединении определим [8]:

     (7.2.5)

где Pmax – максимальное давление в насосе;
z – число болтов;



Запас прочности болтового соединения на срез [8]:

      (7.2.6)

где - допускаемое напряжение на срез;
- напряжение, возникающее в процессе работы;



Расчет резьбы на смятие
Шаг резьбы s=1;
Высота резьбы

Напряжение смятия, возникающее в процессе работы определим [8]:

     (7.2.7)

где F – нагрузка, действующая на соедиение;
s – шаг резьбы;
z – число витков;
h – высота резьбы;
d – наружный диаметр резьбы болта;
dр – внутренний диаметр резьбы болта;

Нагрузку F найдем исходя из давления в насосе [9]:

     (7.2.8)

где - наибольшее давление в насосе, МПа;
S – площадь крышки, но которую действует давление, мм2;

Площадь крышки определим по формуле [9]:

      (7.2.9)
где d1 – диаметр крышки, 66 мм;
d2 – диаметр вала, 38мм;


Откуда:


Таким образом:



Определим запас прочности на смятие [8]:



Проверочный расчет болтового соединения выполнен успешно, установка дополнительных болтов не требуется.