Определение осевой силы

Осевая сила (см. рисунок 23) возникает вследствие разности сил между нагнетательной и всасывающей стороной рабочего колеса ЦБН. Давления между корпусом и дисками колеса с обоих сторон (А и Б) могут быть приняты одинаковыми. Но со стороны "Б" под давлением находится весь диск, а со стороны "А", только часть диска, не занятая входным отверстием. Тогда общая сила со стороны выкида "Б" выше чем со стороны "А". Она называется осевой силой.

Осевая сила может быть определена по следующей формуле (для колеса):

, (3)

где r₃ - радиус колеса по уплотняющему зазору с корпусом, м;

- радиус втулки колеса всасыв. отверстия, м;

H - полный напор, развиваемый насосом, м;

p - плотность перекачиваемой среды, кг/м³.

Разгрузка осевой силы производится следующими способами: а) установка в насосе гидравлической пяты; б) применения рабочих колес с двухсторонним входом жидкости; в) сверлением отверстий в заднем диске; г) попарным расположением рабочих колес с подводом жидкости (рисунок 24) д) применение радиально-упорных подшипников.

Рисунок 24-Схема действия сил на рабочее колесо

2.5.2. Определение высоты всасывания

Высота всасывания насоса - это разность отметок оси колеса и уровня жидкости. Положительная высота всасывания - подпор, отрицательная -вакуум (уровень жидкости на­ходится ниже оси насоса.

Рисунок 25-Схема для определения высота всасывания

Высоте всасывания зависит от следующих факторов: а) барометрического давления (уменьшается с уменьшением барометрического давления); б) упругости паров; в) вязкости; г) кавитационного запаса.

Для практических целей определяют по Формуле:

(4)

где H_а – давление упругости паров, м;

n - частота вращения, об/мин;

Q - подача, м³/с (для колеса с 2 сторонним входом принимается Q/2);

Рисунок 26- Схема для определения высоты всасывания

С_к - кавитационный коэффициент, зависящий от быстроходности насоса n_s (при n_s= 50:80; Ск=600:800 ). При проектировании всасывающей линии следует соблюдать следующие условия: минимальная длина, минимальное количество запорной арматуры, отсутствие изгибов, максимальный диаметр.

Расчет вала

Вал центробежного насоса - самая ответственная деталь. Число оборотов вала, при котором начинается вибрация насоса называется крити­ческим.

(5)

где P - сила, вызывающая прогиб вала на I см;

G - масса вала со всеми деталями и рабочими колесами.

(6)

где E - модуль упругости, МПа (для стали 0,21x10⁶ МПа)

J - момент инерции вала, см ;

- длина вала между опорами, см. Практически для центробежных насосов расчет вала на кручение ведут по формуле:

(7) (8)

где N - мощность, Вт;

n - частота вращения, I/c;

W - момент сопротивления вала, м³. Изгибающий момент определяют по формулам:

(9) (10)

где P - масса вала со всеми установленными на нем деталями, кг;

W - момент сопротивления, м³. Суммарное напряжение определяют по формуле:

(11)