Проектирование насоса для циркуляции масла (стр. 5 из 18)
- окружная скорость шнека на наружном диаметре; 
.Максимальная относительная скорость жидкости на входе в шнек:
Чтобы обеспечить длительный ресурс работы шнека (
), необходимо иметь: 
,где
- пороговая скорость жидкости для данного материала шнека.Для выполнения этого условия при столь высокой относительной скорости жидкости (
), необходимо изготовить шнек из Стали 45.2. Определяем пороговую скорость жидкости по эмпирической формуле:
,Для Стали 45 временное сопротивление
, 
- опытный коэффициент для лопастных насосов,Плотность масла трансформаторного при температуре
.Пороговая скорость жидкости для шнека:
.Имеем:
.Условие отсутствия кавитационной эрозии выполняется.
3. Определяем максимальную относительную скорость жидкости на входе в центробежное колесо.
.Для точки С входной кромки лопасти колеса, наиболее удаленной от оси вращения, имеем:
,где
- расход жидкости через колесо. 
- площадь нормального сечения меридианного потока, проведенного через точку С с учетом стеснения. 
, здесь: 
- площадь нормального сечения, проведенного через точку С без учета стеснения. 
, 
мм – расстояние от точки С до оси колеса. 
мм.По опытным данным:
Получим:
Окружная скорость лопасти колеса в рассматриваемой точке :
,где
- диаметр, на котором расположена точка С.Окружная составляющая абсолютной скорости жидкости в точке С.
,где
.Максимальная относительная скорость жидкости на входе в колесо:
.Центробежное колесо выполняем из стали марки 20, для которой временное сопротивление
.4. Определяем пороговую скорость жидкости для центробежного колеса
.Имеем:
Условие отсутствия кавитационной эрозии центробежного колеса выполняется.
Таким образом, спроектированная ступень насоса удовлетворяет условиям длительной работы.
2.5 Расчет осевых и радиальных сил, действующих на ротор насоса, выбор способов их разгрузки
В общем случае на ротор насоса действуют осевые и радиальные силы.
Определение осевых сил, действующих на ротор колеса.
1. Осевая сила, возникающая от разности давлений по обе сторонылопастного колеса.
где:
а)
- потенциальный напор, 
;б)
- радиус уплотнения колеса. 
, 
- принимаемв)
- плотность бензина авиационного при температуре 
.Получим:
Осевая сила
направлена навстречу потоку, поступающему в лопастное колесо.2. Осевая сила, возникающая от динамических реакций потока в лопастном колесе.
,где:
- угол между осью колеса и меридианной составляющей абсолютной скорости жидкости на выходе из колеса (для проектируемого колеса 
). 
- относительная составляющая абсолютной скорости жидкости на входе ( 
). 
- меридианная составляющая абсолютной скорости на входе в колесо.Имеем:
,Осевая сила
направлена по потоку, поступающему в лопастное колесо.3. Суммарная осевая сила, действующая на лопастное колесо насоса.
Суммарная осевая сила, действующая на лопастное колесо насоса, направлена на встречу потоку, поступающему в лопастное колесо.
4. Разгрузка осевой силы лопастного насоса.
Осевые силы в центробежных насосах достигают больших значений, поэтому принимают меры по их снижению. В одноступенчатых насосах для уравновешивания осевой силы используют рабочие колеса с двусторонним подводом жидкости; симметричные уплотнения по обеим сторонам рабочего колеса, выполненные на одном диаметре; ребра (импеллеры) на наружной стороне основного диска колеса.
В данном насосе разгрузка осевых сил осуществляется при помощи импеллеров. Этот способ разгрузки осевых сил приводит к снижению давлений на наружной стороне диска. Ребра выполняют открытыми, закрытыми или комбинированными. В первом и третьем случаях они радиальные, во втором могут быть профилированными.
В данной работе применяются импеллеры радиальные открытого типа. Принимаем конструктивно (исходя из размеров лопастного колеса): число импеллеров – 6, а их высота – 6 мм. При установке открытых ребер суммарная осевая сила уменьшается на величину:
,где:
и 
- минимальный и максимальный радиусы ребер соответственно, принимаем: 
; 
. 
и 
- скорости вращения импеллера на минимальном и максимальном радиусах соответственно: 
; 
.В итоге получим:
Неуравновешенная сила воспринимается упорным подшипником, и она равна:
Определение радиальных сил, действующих на ротор насоса.
1. Определение веса колеса.