Проектирование насоса для циркуляции масла (стр. 7 из 18)

1. Построение грузовой эпюры.

а) Определяем реакцию в опоре С:

б) Определяем реакцию в опоре Е:

в) Определение изгибающих моментов:

2. Построение эпюры от единичной силы F.

а) Определяем реакцию в опоре С:

б) Определяем реакцию в опоре Е:

3. Построение эпюры от единичного момента m.

а) Определяем реакцию в опоре С:

б) Определяем реакцию в опоре Е:

4. Построение эпюры от единичного момента

.

а) Определяем реакцию в опоре С:

б) Определяем реакцию в опоре Е:

Рис. 4. Эпюра сил, действующих на вал.

5. Определение площадей грузовой эпюры моментов.

6. Определение ординат

.

По подобию треугольников:

7. Определение ординат

.

По подобию треугольников:

8. Определение ординат

.

По подобию треугольников:

9. Определение момента инерции поперечного сечения вала.

где

- приведенный диаметр вала,

10. Определение прогиба в точке К:

11. Определение углов наклона оси вала под опорами:

Здесь

- модуль упругости материала (сталь 45), из которого изготовлен вал.

Получили:

<

<

Следовательно, вал по характеристикам жесткости подходит для конструируемого консольного центробежного насоса.

Расчет вала на прочность.

По грузовой эпюре изгибающих моментов (см. рис. 4) видно, что опасным сечением (наиболее нагруженное) является сечение в точке С. По этому сечению и будем вести расчет вала на прочность. Условие прочности вала:

где:

- коэффициент безопасности прочности материала. Назначаем

- предел текучести материала.

- момент в опасном сечении.

Допускаемое напряжение в опасном сечении:

Момент сопротивления опасного сечения:

Нормальное напряжение в опасном сечении:

Имеем:

< , следовательно выбранный материал вала и его диаметр подходят нам по прочностным характеристикам.

Выбор и расчет подшипников вала.

Консоль вала, где расположено лопастное колесо и шнек сильно подвержена нагружению в радиальном направлении, к тому же вал насоса подвержен осевому нагружению со стороны лопастного колеса и. В связи с этим целесообразно подшипник, расположенный ближе к лопастному колесу, установить плавающим, чтобы он воспринимал практически всю радиальную нагрузку, а подшипник, расположенный дальше от лопастного колеса, закрепить от осевого и радиального перемещений, таким образом он будет воспринимать практически всю осевую нагрузку.

1. Расчет плавающего подшипника.

Плавающий подшипник может смещаться в осевом направлении и воспринимает только радиальную нагрузку R.

Выбираем шарикоподшипник шариковый радиальный однорядный 207, легкой серии, по ГОСТ 8338-75. Для него имеем:

внутренний диаметр

;

наружный диаметр

;

ширина

;

динамическая грузоподъёмность

;

статическая грузоподъёмность

;

Требуемый ресурс работы насоса

.

Действующие нагрузки:

— радиальная, — осевая.

Тогда эквивалентная динамическая нагрузка находится по формуле:

,

По таблицам находим коэффициенты:

- коэффициент безопасности,

- температурный коэффициент,

— коэффициент вращения,

- коэффициент радиальной нагрузки,

Находим долговечность подшипника в часах:

,

где

— коэффициент для шарикоподшипников,

– скорость вращения внутреннего кольца подшипника.

Для проектируемого насоса ресурс работы должен быть не менее 8000 ч. В нашем случае шариковый радиальный однорядный подшипник средней серии

имеет ресурс , т.е. удовлетворяет требуемым условиям долговечности.

1. Расчет жестко закрепленного подшипника.

Фиксированный подшипник закреплен от осевого перемещения на валу и в корпусе и воспринимает радиальную R и осевую А нагрузки.

Выбираем шарикоподшипник шариковый радиальный однорядный 207, средней серии, по ГОСТ 8338-75. Для него имеем:

внутренний диаметр

;

наружный диаметр

;

ширина

;

динамическая грузоподъёмность

;

статическая грузоподъёмность

;

Требуемый ресурс работы насоса

.

Действующие нагрузки:

- радиальная,

- осевая.

, тогда .