Определение конструктивных параметров насосного блока и расчет мощности на привод

Из производительности плунжерного гомогенизатора П, м³/с

П=(π·d²·/4)·s·n·z·φ;

Где d-диаметр плунжера, м

S- ход плунжера, м

n- частота вращения, с^-1

z=3- число плунжеров,

φ- 0,85 –КПД насоса.

Найдем диаметр плунжера

 

d=

 

Мощность, необходимая на привод, определяется по формуле для расчета мощности насосов:

 

N=  (15)

V -объемная производительность гомогенизатора, м³/с

Ρ-1011 – плотность продукта, кг/м³

С=3850 –массовая теплоемкость продукта, Дж/(кг·К)

 

N= =13.7кВт.

Т₁=

 

Отсюда

 

d₁=40·

 

Найдем диаметр ведомого шкива:

 

d₂=u· d₁(1-ξ) (20)

 

ξ-коэффициент упругого скольжения (0,01..0,02)

 

d₂=2,8·232,26(1-0,02)=637,32мм

 

Значение диаметра шкивов выбираем из стандартного ряда:

 

d₁=250мм, d₂=710мм

 

Межосевое расстояние а предварительно вычисляем по формуле:

 

а=0,55(d₁₊ d₂)+h; (21)

 

h-высота ремня, мм

 

а=0,55(250+710)+13,5=541,5мм

Длина ремня

 

L=2·541.5+3.14(250+710)/2+(710-250)²/4·541.5=2687.89мм

 

Длину клиновых ремней уточняют по стандартному ряду: L=2800

Затем пересчитывают межосевое расстояние по формуле:

а=602,5

 

Угол обхвата ремнем меньшего шкива:

 

α₁=180°-57(d₂ -d₁)/а (24)

α₂=180°-57(710-250)/602,5=136,48°

 

Для клиноременной передачи α₁≥90°. С уменьшением угла обхвата снижается тяговая способность передачи.

Усилие в ремне. Окружное усилие, Н

 

F_t=2T/d

 

Где Т-передаваемая мощность, Вт.

 

V=3.14·250·732/60·10³=9.577<25 м/с

 

Найдем предварительное натяжение ремня F₀, необходимое для создания силы трения между ремнем и ремнями; а также натяжение ведущей ветви F₁ и ведомой ветви F₂ по формулам:

 

 ; ; ;(27)

 

Где е –основание натурального логарифма;

f-коэффициент трения ремня по шкиву;

 

=2284,74Н

 

Сила натяжения в ремне создают нагрузки на валы. Равнодействующая этих сил:

 

F_b=

F_b=

 

Напряжения в ремне. В ведущей ветви ремня возникает наибольшее напряжение растежения:

 

σ₁=F₁/A

σ₁=3067.8/230=13.34 Н/мм

 

Наибольшее напряжение изгибы возникает на ведущей шкивы:

 

σ_u=Eδ/d_1,(30)

 

Где Е- модуль упругости материала ремня: для резинотканевых ремней Е=200..350 Мпа

δ/d₁-относительная удлинение ремня: для плоскоременных передач δ/d₁=1/100…1/250.

 

σ_u=300·1/40=7,5 Мпа.

σ_мак=7,5+13,34=20,84 МПа

 

Найдем коэффициент тяги, который показывает, какая часть предварительного натяжения ремня F₀ реализуется для передачи полезной нагрузки F_т:

 

;(31)

φ=1566,2/2·2284,7=0,34

 

Расчет клиноременных передач. Основные параметры клиновых кордошнуровых ремней – формулу и размеры поперечного сечения, длину определяют в соответствии с ГОСТ 1284.1-89. Сечение ремня выбирают в зависимости от передаваемого момента. В приводах с/х машин используют ремни сечений А,В,С,Д .В нашем случае –это С.

Проектный расчет передачи ведет по допустимой мощности, передаваемой одним ремнем:

 

Р_р=р₀·С_α·Сu·C_l·C_p; (32)

 

Р₀- допустимая мощность , кВт, передаваемая одним ремнем при u=1,

Сu-коэффициент, учитывающий передаточное число;

C_l- коэффициент, учитывающий длину ремня;

С_α- коэффициент, учитывающий угол обхвата,

C_p- коэффициент, учитывающий режим и характер работы.

Коэффициент, учитывающий длину ремня:

 

C_l=

 

L₀-базовая длина клинового ремня:

 

C_l= =0,86

Р_р=6,02·0,868·1,14·0,96·0,8=4,57 кВт.

 

Передаточное число ремней в передаче:

 

Z= (36)

 

Где Р-передаваемая мощность, кВт

-коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки между ремнями.

Значение коэффициента принимают в зависимости от предварительного числа ремней, из следующих соотношений:

 

z¹ 1 2..3 4…6

 1 0,95 0,9

 

Предварительное число ремней:

 

z¹ =Р/Р_р (35)

z¹ =15/4,57=3,3

z≥ =3,64

 

рекомендуется принимать z≤6, поскольку из-за погрешностей изготовления длины ремней разная и нагрузка между ними распределяется неравномерно.

Расчет на долговечность .Основная причина усталостного разрушения ремня - циклически изменяющиеся напряжения, существенно зависящие от базового числа циклов изменения напряжений N_оц и фактического числа пробегов ремня за время эксплуатации:

 

N_оц=3600·а Т₀·λ, (36)

 

Где а-число шкивов,

Т₀-наработка ремня, ч

 λ-частота циклов изменения напряжений, равная частоте пробегов ремня в секунду.

Наработка ремня, ч

 

Т₀=( )^m· ; (37)

 

Где  -предел выносливости, соответствующий базовому числу циклов изменения напряжения;

m-опытный показатель;

 

=1

=2- При периодически изменяющихся нагрузках от 0 до номинального значения. =1,5  =2,1

 

Т₀=( )⁸·

N_оц=3600·2·0,4·  =9850,6

 

Шкивы ременных передач. Конструкция шкива зависит от его размеров, материала и типа передачи. Шкивы изготавливают из чугуна, стали, легких сплавов и пластмасс. Основные размеры шкивов – диаметр и ширину обода рассчитывают, остальные размеры определяют по рекомендациям ГОСТ 17383-73 для плоских ремней и ГОСТ 20889-88 для клиновых ремней нормальных сечений.

Ширина шкива клиноременной поликлиновой:

 

М=(n-1)l+2f; (38)

 

n-число канавок на шкиве.

 

М=(4-1)·25,5+2·17=110,5мм

 

Толщина обода чугунных шкивов клиновых передач:δ=(1,1…1,3)h ; (39)

 

δ=(1,1..1,3)·1,43=17,16 мм.