Завдання № 22

«Гідравлічний розрахунок робочого колеса відцентрованого насоса.

№	Найменування	Розмірність	Значеня
	Призначення насоса
	Подача насоса
	Абсолютний тиск всмоктування
	Абсолютний тиск нагнітання
	Частота обертання валу
	Температура перекачуваної рідини

Початкові данні для розрахунку рульової машини

№	Найменування	Розмірність	Значеня
	Тип судна
	Тип руля
	Довжина судна
	Осадка судна
	Швидкість судна
	Кількість гвинтів
	Тип рульового приводу
	Практичний коефіцієнт

Курсова робота виконується у слідкуючому напрямку:

- Розрахункова частина (пояснювальна записка)

- Графічна частина (робоче колесо та будова розрахункової напірно-витратної характеристики насоса стосовно насоса та малюнки стосовно рульової машини)

1. Центробежные насосы. Классификация центробежных насосов.

2. Гидравлический расчет рабочего колеса центробежного насоса.

3. Построение рабочего колеса в плане. Построение расчетной напорно-расходной характеристики рабочего колеса.

4. Гидроприводы рулевых машин. Рулевые машины. Общие сведения. Гидравлические рулевые машины.

Центробежные насосы в качестве основных узлов имеют рабочие колеса корпуса, в которых расположены эти колеса и устройства для подвода и отвода жидкости. Рабочие колеса, снабженные лопастями, установлены на валах, вращаемых двигателями.

Внутри корпуса насоса, который имеет, как правило, спиральную форму, на валу жестко закреплено рабочее колесо. Оно, как правило, состоит из заднего и переднего дисков, между которыми установлены лопасти. Они отогнуты от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. С помощью патрубков корпус насоса соединяется с всасывающим и напорным трубопроводами.

Если корпус насоса полностью наполнен жидкостью из всасывающего трубопровода, то при придании вращения рабочему колесу (например, при помощи электродвигателя) жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. Это приведёт к тому, что в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление. А если повышается давление, то жидкость из насоса начнёт поступать в напорный трубопровод. Вследствие этого внутри корпуса насоса образуется разрежение, под действием которого жидкость одновременно начнёт поступать в насос из всасывающего трубопровода. Таким образом, происходит непрерывная подача жидкости центробежным насосом из всасывающего в напорный трубопровод. Центробежные насосы бывают не только одноступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами). При этом принцип их действия во всех случаях остается таким же, как и всегда. Жидкость будет перемещаться под действием центробежной силы, которая развивается за счёт вращающегося рабочего колеса.

· Количеству ступеней (колёс); одноступенчатые насосы могут быть с консольным расположением вала — консольные;

· По расположению оси колёс в пространстве (горизонтальный, вертикальный)

· Давлению (низкого давления — до 0,2 МПа, среднего — от 0,2 до 0,6 МПа, высокого давления — более 0,6 МПа);

· Способу подвода жидкости к рабочему колесу (с односторонним или двухсторонним входом — двойного всасывания);

· Способу разъёма корпуса (с горизонтальным или вертикальным разъёмом);

· Способу отвода жидкости из рабочего колеса в канал корпуса (спиральный и лопаточный). В спиральных насосах жидкость отводится сразу в спиральный канал; в лопаточных жидкость сначала проходит через специальное устройство — направляющий аппарат (неподвижное колесо с лопатками);

· Коэффициенту быстроходности n_s (тихоходные, нормальные, быстроходные);

· Функциональному назначению (водопроводные, канализационные, пожарные, химические, щелочные, нефтяные, землесосные и т. д.);

· Способу соединения с двигателем: приводные (с редуктором или со шкивом) или соединения с электродвигателем с помощью муфт.

· Способу расположения насоса относительно поверхности жидкости: поверхностные, глубинные, погружные.

КПД насоса зависит от коэффициента быстроходности n_s, режима работы, конструктивного исполнения. При оптимальном режиме работы КПД крупных насосов может достигать 0,92, а малых — около 0,6-0,75.

Гидравлический расчет рабочего колеса центробежного насоса.

№ П/П	Величина	Условное обозначения	Единица измерения	Расчетная формула, способ определения величины	Числовые значения
Параметры проектируемого насоса
	Напор насоса	Н	м	Удельный вес воды представлен в прил.1	15.9
	Коэффициент быстроходности насоса(рабочего колеса)		-	Если насос проектируют многоступенчатым, при насос проектируют одноступенчатым, однопоточным, когда насос рассчитывается многопоточным
	Предельно допустимая частота вращения рабочего колеса для проверки насоса на кавитацию.		Об./мин.
Кавитационный коэффициент	c	-	При 50…70 При 70…80 При 80…150
	Скорость жидкости во всасывающем патрубке принимают.		м/с	Давление парообразования воды в зависимости от температуры представлено в прил1.
	Допустимая частота вращения колеса	n доп	Об./мин.	Для исключения кавитации необходимо выполнить условие n < nдоп. При n < nдоп заданную частоту вращения необходимо уменьшить и расчёт повторить.
Расчет размеров колеса
	Приведенный входной диаметр рабочего колеса		мм
	Гидравлический КПД			Примерные значения = 0,85…0,95	0.85
	Коэффициент реактивности	ρ		Выбирается. Предел изменения ρ = 0,63…0,85 Нижний предел характерен для тихоходных, верхний для быстроходных колес	0.63
	Коэффициент выходной окружной скорости				1.12
	Наружный диаметр рабочего колеса		М		0.176
	Выходная окружная скорость		м/с		17.3
	Объемный КПД		-	КПД должен быть в пределах 0,9…0,99	0.92
	Коэффициент дискового трения		-		0.97
	Коэффициент учитывающий потери в подшипники и сальнике		-	Выбирается из интервала 0,95…0,98 Меньшие значения относятся к насосам	0,96
	Механический КПД		-		0.94
	Мощность потребляемая насосом		кВт		17.1
	Диаметр вала		М		0.019
	Диаметр втулки		М		0.023
	Теоретическая подача насоса		М^3/с		0.102
	Допустимая скорость во входном сечении колоса		м/с		4.19
	Входной диаметр рабочего колеса		М		0.105
	Средний диаметр		М		0.17
	Проверка правильности расчета на данном этапе по формуле		м	При 40 При 70 При 100 При 125 При 150 При 200 При 250	1.32
Расчет элементов выходного треугольника скоростей
	Окружная скорость жидкости входе в колесо		м/с
	Коэффициент стеснения входного сечения колеса		-	Выбирается = 0,85-0,9	0.9
	Радиальная составляющая абсолютной скорости во входной		м/с		4.65
	Угол		градус	=(14-25)
	Относительная скорость		м/с		10.5
Расчет элементов выходного треугольника скоростей
	Угол		градус	Задается в пределах: =15-30
	Число лопастей	z	-	Z= 6…9
	Коэффициент качества обработки каналов колеса		-		0.75
	Коэффициент циркуляции		-		0.83
	Теоретический напор на рабочем колесе		-		13.6
	Окружная составляющая абсолютной скорости		м/с	,где g=0.87	18.7
	Коэффициент скорости		-	t wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:lang w:val="EN-US"/></w:rPr><m:t>n</m:t></m:r></m:e><m:sub><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:lang w:val="EN-US"/></w:rPr><m:t>s</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:e></m:rad></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>">	0.28
	Радиальная составляющая абсолютной скорости		м/с		3.64
	Расчетное значение угла		градус		21.2
	Число лопастей	z		Полученные результаты совпадают с необходимыми пунктами. На данном этапе расчет выполнен правильно.
	Относительная скорость		м/с		9.2
	Проверка отношения скоростей			Отношение должно лежать в пределах: 1…1,15	1.14
	Теоретический напор колеса при бесконечном числе лопастей		м		16.4
	Проверка значений скорости		м/с	Расчет элемент выходного треугольника выполнен правильно т.к. полученная величина близка по значению с предыдущей.	17.2
	Ширина колеса на входе		М		0.06
	Ширина колеса на выходе		М	Где - коэффициент сужения на выходе принимаем = 0,87	0.58
	Шаг лопастей на входе в канал		М		0.041
	Шаг лопастей на выходе из каналов		М		0.069
	Толщина лопасти на диаметре		М		0.005
	Толщина лопасти на диаметре		М		0.008
	Толщина лопасти на входе жидкости в колесо		М		0.0019
	Толщина лопасти на выходе из колеса		М		0.0027
	Нормальная толщина	S	М	Принимается S=(3…6)	0.004

По результатам расчетов производим построение треугольников скоростей.