Практическая работа № 6

Тема: Определение мощности и КПД центробежного насоса, типа и размеров соединительной муфты

Цели работы:

формирование умения определять мощность и КПД центробежного насоса, тип и параметры соединительной муфты и её конструктивное исполнение.

Общие сведения

Стационарные центробежные насосы приводятся в действие, как правило, от электродвигателя. Валы насоса и двигателя соединяются напрямую с использованием различных типов муфт. Поэтому с практической точки зрения полезно будет определить параметры и тип муфты для соединения валов двигателя и муфты. Кроме того, при решении этой задачи наглядно проявляется преемственность между разделом "Детали машин" и темой "Нефтегазопромысловое оборудование".

Рассчитывая нагрузки на конкретные детали, в зависимости от развиваемой мощности, выбирая тип, параметры муфты, закрепляем материал изученный ранее.

Задание

Определить гидравлическую и приводную мощность центробежного насоса, а также тип и параметры соединительной муфты.

Пример решения задачи

Исходные данные:

- производительность насоса Q₁ = 180 м^З/ч,

- давление (напор), развиваемый насосом Н = 300 м,

- плотность жидкости  = 1000 кг/м³,

- КПД насоса η = 0,7,

- частота вращения ротора n = 1475 мин^-1

Гидравлическая или полезная мощность насоса определяется:

=

Величина крутящего момента на роторе:

где  = 2n угловая скорость вращения ротора.

Диаметр посадочной поверхности валов d_В, обеспечивающий нужный момент, исходя из условий чистого кручения:

,

где = 20...35 МПа – допускаемое напряжение кручения.

Округляем до значения d_В = 70 мм.

Предлагается дальнейший расчет по жесткой фланцевой муфте, как наиболее простой и выполнимой в течении отведенного времени.

Изображается эскиз муфты (рис. 6.1) и определяется диаметр окружности, проходящей через центры болтов, и усилие на этой окружности

= 2,6*70 = 182 мм

Если болты устанавливаются в отверстия с зазором, то их необходимо рассчитывать на силу затяжки, которая создает на стыке достаточную силу трения.

Сила затяжки всех болтов:

= ,

где - коэффициент трения равный 0,15...0,20;

.

Число болтов i находим из выражения

i = 0,05d_в + 1 = 0,05*70 +1 = 4,5. Округляем до i = 6

Диаметр резьбы болта

d = = = 1,9 см.

По результатам расчетов выбирается стандартная муфта, имеющая следующие параметры:

D₀ = 180 мм, d_B = 70 мм, D = 240 мм, число болтов 6, резьба М16.

Рисунок 6.1 Эскиз муфты

Контрольные вопросы:

1. От чего зависит величина гидравлической мощности центробежного насоса?

2. Как определить требуемую приводную мощность центробежного насоса?

3. Как определить требуемую мощность приводного двигателя?

4. Перечислите потери мощности центробежного насоса?

5. Как снизить потери мощности?

6. Какие детали муфты участвуют в передаче крутящего момента?

7. Перечислите типы муфт, применяемых для центробежных насосов?

8. Из каких условий определяется диаметр болтов муфты?

Таблица 6.1

№ варианта	Параметры насосов серии ЦНС-85...425 и ЦНС-300-120...600
	Н, м	Q, м3/ч	, кг/м3	КПД, %	n, об/мин
1	85	180	950	70	1475
2	128
3	170
4	212
5	255
6	297		1000
7	340
8	120	300	1000	71
9	180
10	240
11	300		1050
12	360
13	420
14	480
15	540