Диплом 1 (1211063), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Элементы конструкции насосаЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ42Рисунок 2.7. Конструкция шланга насосаРассмотрим разработанную конструкцию насоса. Насос состоит из цилиндрического пустотелого барабана, вокруг которого в несколько витков навит рабочий шланг. Шаг навивки шланга соответствует ширине полностьюсжатого шланга, то есть:(2.1.)Где- ширина шланга;– коэффициент перекрытия сечения- внешний диаметр шлангаСвободные всасывающий и нагнетательный концы шланга заведенывнутрь барабана и выведены наружу конструкции посредством стальных изогнутых адапторов, снабженных «елочкой» на наружной поверхности, на которую надет конец шланга. На барабане при помощи бронзовых подшипниковскольжения установлены два ротора, между которыми установлены ролики.Каждый ролик представляет собой установленную на оси посредством двухЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ43бронзовых подшипников скольжения, стальную трубку, в процессе работынепосредственно, посредством сжатия шланга, вызывают уменьшение его сечения.
Ролики закрепляются между роторами с возможностью радиальной регулировки. Концы осей устанавливаются в радиальных пазах роторов, в нихзавинчиваются регулировочные винты, верхним торцом упирающиеся в наружные части пазов. При вращении винтов, они отжимают ось от наружногокрая паза, сдвигая ролик к оси вращения роторов, тем самым, увеличивая степень перекрытия сечения. Внутри барабана, у одного из торцов, смонтированапланетарная передача.
Эпициклический зубчатый венец выполнен на внутренней поверхности самого барабана, солнечная шестерня устанавливается в роликоподшипниковую опору, также смонтированную внутри барабана. Сателлитные шестерни, посредством бронзовых подшипников скольжения смонтированы на водиле, которое, посредством винтов крепится к одному из роторов.Вся конструкция монтируется внутри корпуса, состоящего из кожуха, крышкис фланцевым креплением для электродвигателя, и кольцевой прокладки.
Вверхней части кожуха предусмотрены закрытые винтовыми пробками технологические отверстия, расположенные над регулировочными винтами роликов. Отверстия предусмотрены для осуществления регулировки степени степени сжатия шлангов, а также заливки в корпус смазывающей жидкости. Режим смазки элементов конструкции – полупогружной, то есть масла в корпусзаливается такое количество, чтобы все подвижные элементы один раз за оборот погружались в него. Насос крепится к электродвигателю посредствомфланцевой пластины крышки корпуса. При выборе подходящего по параметрам электродвигателя, обязательно выбирается исполнение с фланцем на лапах.
Это позволяет существенно упростить конструкцию насоса, исключаетнеобходимость дополнительной рамы, соединительных муфт и т.д.Работает насос следующим образом. После подбора оптимального режима работы для заданной жидкости, а именно определения требуемого количества сжимающих шланг роликов и степени перекрытия сечения, выполняетсяЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ44соответствующая регулировка.
При включении электродвигателя, он посредством шпоночного соединения передает крутящий момент солнечной шестерне, которая, в свою очередь, передает вращение сателлитным шестерням призафиксированном эпицикле. Сателлитные шестерни вращают водило, связанное с ротором.
Ротор «прокатывает» ролики по навитому вокруг барабанашлангу, создавая перемещающиеся вдоль него участки частичного или полного перекрытия сечения, что вызывает прокачивание жидкости от всасывающего конца шланга к нагнетательному.2.2. Расчет конструкции и параметров насосаВ соответствии с заданием, расчет насоса будет произведен для следующих параметров:давление нагнетания-1.2 МПаподача-300 л/минвязкость жидкости-0.05 Па×с (средневязкий шлам)Произведем расчет элементов конструкции и построим модель работыустройства. Определим взаимосвязь между основными измеримыми величинами.
Определим зависимость подачи перистальтического насоса от конструктивных и эксплуатационных факторов.Построим расчетную схему.ЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ45Рисунок 2.8. Расчетная схемаИз построенной схемы очевидно, что подача насоса зависит от скоростидвижения роликов относительно шланга, поперечного сечения шланга, степени его перекрытия и вязкости жидкости. Из схемы и описанных принциповработы, очевидна схема перекачивания жидкости. При нулевом сжатии шланга перекачивания жидкости не происходит, подача нулевая. При полном сжатии шланга подача максимальна и создается за счет герметичного перекрытия(уменьшения площади до 0) поперечного сечения трубки, перемещающегосялинейно вдоль трубки.
В случае неполного перекрытия сечения происходитследующее. При перемещении зоны уменьшенного сечения, в зоне сужениявыделяют следующие потоки жидкости:центральный прямой – основной поток жидкости, направле-ние которого совпадает с направлением движения роликов;ЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ46центральный обратный – поток жидкости, формирующийсяу стенки, противоположной ролику и направленный против их движения;градиентный центральный – переходный слой со статичнымцентром и двумя противоположно направленными градиентами скорости, расположенный между центральными потоками;градиентный пристеночный – градиент скорости между ста-тичной жидкостью у стенок трубки и подвижной в прямом и обратномпотоках.Распределение слоев и скоростей в них показано на рисунке.Рисунок 2.9.
Распределение скоростей потока в сеченииРасчет распределения скоростей в потоке, и, следовательно, подач, достаточно сложен, особенно с учетом сложной и переменной формы сечения потока. Для расчета потоков шлангового насоса существуют таблицы зависимостиотношений прямой и обратной скорости потока, а также толщины слоев пряЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ47мого и обратного потока в зависимости от условий работы и схем установки.В частности, для нашего расчетного случая эти параметры следующие:Таким образом, без учета градиентных слоев, сечение в сжатом виде имеет вид:Рисунок 2.10. Сечение шланга в сжатом виде с разделением по потоковым слоямИсходя из этого можно определить зависимость подачи и давления насосаот степени сжатия шланга.
Определим подачу при максимальном сжатиишланга:При полном сжатии шланга минутная подача определится формулой:ЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ48(2.2.)где:- частота вращения водила- подача за один оборотПодачу за оборот при полностью сжатом шланге можно определить поформуле:(2.3.)где:- диаметр навивки шланга по оси сечения- диаметр внутреннего сечения шланга- коэффициент уменьшения полной рабочей длины (за счет роликов идеформации шланга)Определим диаметр навивки шланга по оси сечения в общем случае:(2.4.)Подставим в 2.3.(2.5.)Подставим в 2.2.(2.6.)В формуле 2.6. коэффициент перекрытия сечения учтен только в геометрическом смысле, как фактор, влияющий на диаметр навивки по оси.
Однако,как было сказано выше, он повлияет и на давление и подачу в физическомЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ49смысле. Для упрощения подобных расчетов существует коэффициент, учитывающий уменьшение подачи и давления на каждом уменьшении сечения, засчет неполного его перекрытия.
Коэффициент этот носит эмпирический характер и зависит от вязкости жидкости и скорости перемещения сжатого сечения, а, в предельном случае, еще и от количества областей сжатия.Этот коэффициент в общем случае определяется как:(2.7.)Где:- коэффициент соотношения скоростей прямого и обратного потока- коэффициент соотношения толщин прямого и обратного потока- вязкость воды при 20 С- вязкость перекачиваемой жидкости- количество мест сжатияИтоговая формула определения подачи:(2.8.)Частота вращения ротора (водила) для планетарной передачи определитсякак:(2.9.)где- частота вращения солнечной шестерни- число зубьев эпициклаЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ50- число зубьев солнечной шестерниПодставим в 2.8:(2.10.)Давление насоса определится по формуле:(2.11.)где:- крутящий момент на солнечной шестерне- частота вращения солнечной шестерниТаким образом, коэффициент снижения эффективности одинаково понижает и подачу и напор насоса, соответственно, в квадратичном выраженииснижая его КПД.Учитывая крайнюю сложность формул 2.11 и 2.10 для выражения из нихинтересующих нас величин, расчет будем производить в итеративной форме ряд величин предварительно зададим конструктивно, а остальные подберемметодом парной подстановки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
