3.3.1 Расчет диска колеса из хрупкого материала.

Отношение / для этих материалов равно или более 0,8.

Последовательность расчета

1. Максимальные напряжения в диске колеса определяются по формуле

(3.73)

где – максимальные напряжения, Па; – плотность материала колеса, кг/м³; – угловая скорость рабочего колеса, с^-1:

(3.74)

где n – частота вращения, мин^-1; R₂ – радиус окружности выхода рабочего колеса, м.

2. Определяются допустимые напряжения, Па, по формуле:

(3.75)

где – предел прочности материала, Па; – коэффициент, учитывающий влияние характерных размеров (толщины) диска колеса. Определяется по табл. 6; где вместо – берется толщина диска колеса , мм.

3. Находится коэффициент запаса прочности:

(3.76)

4. Определяется выполнимость условия прочности

,

где – минимально допустимое значение коэффициента запаса прочности. Для чугунных и бронзовых рабочих колес .

3.3.2 Расчет диска колеса из пластического материала

К данным колесам относятся те, у материала которых отношение <0,8. Это обычно стальные и пластмассовые колеса. Расчет сводится к определению угловой скорости, при которой наступает разрушение колеса.

Последовательность расчета

1. Определяются площадь и осевой момент инерции половины меридионального сечения диска колеса. Для этого сложное очертание сечения заменяем несколькими простейшими геометрическими фигурами (прямоугольник, треугольник). На рис. 8 показан пример для консольного насоса, а на рис. 9 – для насоса типа D.

Для консольного насоса площадь сечения определяем по формуле:

(3.77)

Рисунок 8 – Сечение диска и ступицы рабочего колеса консольного насоса.

Момент инерции сечения, м⁴:

,	(3.78)
,	(3.79)
,	(3.80)
,	(3.81)
,	(3.82)

где , , h₁, h₂ – ширины и высоты простейших фигур (прямоугольников) сечения колеса, м; , – моменты инерции простейших фигур относительно оси, проходящей через центр тяжести данной фигуры, м⁴; , – расстояние между осью колеса и осями, проходящими через центр тяжес­ти данной фигуры, м; F₁, F₂ – площади фигур, м².

Для насоса типа D (Рис. 9). Расчет ведется аналогично консольному. Площадь сечения определяется по формуле:

	(3.83)
	(3.84)
	(3.85)
	(3.86)
	(3.87)
	(3.88)

Рисунок 9 – Сечение диска и ступицы рабочего колеса насоса типа D

2. Рассчитывается угловая скорость , при которой происходит разрушение колеса по формуле:

(3.89)

где – коэффициент, учитывающий толщину диска колеса (см. (3.74); – предел прочности материала колеса. Па; F – площадь половины меридианального сечения колеса,м²; – плотность материала колеса, кг/м³; – момент инерции половины меридианального сечения колеса, м⁴.

3. Определяется коэффициент запаса прочности:

(3.90)

где – угловая скорость, при которой разрушается колесо; – рабочая угловая скорость рабочего колеса.

4. Проверяется условие прочности:

(3.91)

где – допускаемый коэффициент запаса прочности =1,8–2,2.