3.4 Расчет корпуса насоса

Корпус любого насоса имеет сложную форму. Представим его в виде простейших фигур. Обычно расчет корпуса производят по методике для цилиндрических оболочек, а крышки корпуса рассматривают, как круглые пластины с шарнирами по контуру.

3.4.1 Расчет цилиндрической части корпуса.

1.Определяются меридиональные напряжения, Па, (вдоль оси насоса) по формуле:

(3.92)

где р – избыточное давление внутри корпуса насоса, Па ( р = Н∙10⁴ Па, где Н – напор насоса, м. в. ст); R₃ – внутренний радиус корпуса, м; – толщина стенки корпуса, м.

2. Определяются окружные напряжения, Па, по формуле:

(3.93)

3. Определяются эквивалентные напряжения, Па, в расчетном сечении для плоского напряженного состояния по формуле:

(3.94)

4. Рассчитываются допускаемые напряжения, Па, по формулам для:

- пластичных материалов (сталь, пластмасса):

(3.95)

- для хрупких материалов:

(3.96)

где – допускаемое напряжение, Па; – предел текучести материала, Па; – коэффициент, учитывающий толщину стенки корпуса (табл. 6); – коэффициент, учитывающий влияние среды, значения которого для чугуна =1, углеродистой стали и пресной воды =0,90 и =0,60 для морской воды.

5. Определяется запас прочности:

(3.97)

6. Проверяется условие прочности:

,

где – допускаемый коэффициент запаса прочности (3,0 … 3.4).

3.4.2 Расчет крышек корпуса консольного насоса.

1. Изображается расчетная схема крышки (рис. 10). На этом рисунке , – давление, развиваемое насосом, 2а – диаметр крышки по внутреннему очертанию корпуса, м , 2в – диаметр вала (отверстия в сальнике), м , h – толщина крышки, м.

2. Определяются максимальные напряжения в крышке по формуле:

(3.98)

где р, а, h – см. расчетную схему (рис. 10); с₂ – коэффициент, зависящий от отношения радиусов пластины и центрального отверстия в ней а/в. Величина коэффициента приведена в табл. 9.

Таблица 9 – коэффициент с₂

а/в	3	4	5	6	8	10
С2	1,88	2,08	2,19	2,25	2,31	2,35

3. Рассчитываются допускаемые напряжения по форм. (3.95), (3.96).

4. Определяется запас прочности:

5. Проверяется условие прочности:

Рисунок 10 – Расчетная схема крышки корпуса

3.4.3 Расчет болтов (шпилек), соединяющих детали корпуса.

1. Определяется площадь корпуса (внутренний контур) в плоскости разъема F, м², для насоса типа D или площадь крышки корпуса для консольного насоса по формуле:

,

(3.99)

где и – радиусы крышки наружный (входящий в корпус) и отверстия для прохода вала рабочего колеса, м.

2. Определяется усилие, действующее на болты в плоскости разъема по формуле:

,

(3.100)

где P – усилие, действующее в плоскости разъема корпуса, H; F – площадь разъема корпуса, м²; p – давление, развиваемое насосом. Па.

3. Определяется усилие затяжки по формулам:

,

(3.101)

,

(3.102)

где Т – усилие затяжки одного болта, Н; – напряжение, возникающее в болтах от затяжки их при монтаже корпуса насоса, Па; F₁ – площадь болта по внутреннему диаметру резьбы, м²; – коэффициент затяжки, для мягких прокладок =1,5…2,5; для металлических прокладок = 4; Р – усилие действующее в плоскости разъема, H ; Z – количество болтов в плоскости разъема, шт.

4. Определяется расчетная нагрузка на один болт:

(3.103)

где Q – расчетная нагрузка, Н ; – коэффициент = 0,2 – 0,3.

5. Определяется нормальное (растягивающее) напряжение в нарезной части болта:

(3.104)

6. Определяется крутящий момент, действующий на болт, при затяжке:

(3.105)

где – крутящий момент, Н∙м; Т – усилие затяжки, Н ; – наружный диаметр резьбы, м; К – коэффициент, обычно К = 0,12.

7. Определяются наибольшие касательные напряжения в нарезной части болта по формуле:

(3.106)

где – внутренний диаметр резьбы, м.

8. Определяются наибольшие приведенные напряжения, Па:

(3.107)

9. Определяется коэффициент запаса прочности болтов по формуле:

(3.108)

10. Проверяется условие прочности: