Расчет нагнетающего насоса

 

Нагнетающий насос - шестеренного типа, обеспечивает повышение давления до величины штатного давления в гидросистеме Ту-154  кг/см2 при подаче 110 л/мин, что соответствует суммарной подаче двух насосов НП-89Д при их одновременной работе.

Производительность шестеренного насоса определяется по формуле:

 

 

Где: Dнач. - диаметр начальной окружности ведущей шестерни, см

m - модуль зацепления, см

b - ширина шестерни, см

n - частота вращения ведущей шестерни, об/ мин

ηоб = 0,9 - объемный КПД насоса.

Частоту вращения ведущей шестерни примем n=1000 об/мин. Диаметр начальной окружности ведущей шестерни примем Dнач = 6 см (0,06 м). Модуль зацепления выбираем из стандартного ряда, m =1,6 см (0,016 м).

Зная требуемую величину расхода (Q=110 л/мин), решая уравнение относительно ширины шестерни, получим:

 

 

Мощность на валу насоса определяется из выражения

 

Где: Р=210 кг/см - давление за насосом (20,58 МПа);

b = 1,85 см - толщина шестерни. Значение ее увеличено по сравнению с расчетным для обеспечения некоторого запаса по подаче (0,0185 м);

ω - угловая скорость, рад/с;

rгол - радиус головок шестерни, см;

rнач - радиус начальной окружности, см;

u =1,4 см половина длины линии зацепления, см.

Угловая скорость определяется по формуле:

w = pn/3

w = 3,14*1000/30=104,7 рад/с

Радиус начальной окружности:

r =D /2

r =6/2=3 см (0,03 м)

Радиус головок шестерни:

 

r = r + h

 

Где: h = 1,5 см - высота головки зуба.

r = 3+1,5 = 4,5 см (0,045 м)

Подставляя полученные значения, получим

N=210*1,85*104,7(4,52-32-1,42)/1,35*100*75=37,32 (кВт)

Мощность на ведущем валу привода насоса определяется по формуле:

Nв=N/h

Где: ηпр. - КПД привода

 

h =h 1h 2h

Где: η1 = 0, 98 - КПД первой ступени редуктора;

η 2 = 0,98 - КПД второй ступени редуктора;

ηк - КПД подшипников валов, с учетом потерь на вентиляторе;

h =0,99

Где: n = 3 - количество валов в редукторе.

ηк = 0,993 = 0,97

ηпр = 0,98*0,98*0,97=0,93

NB= 37,32/0,93 = 40,0 кВт

Согласно рассчитанной мощности выбираем электродвигатель А2-72-2 мощностью 40 кВт и частотой вращения якоря 2900 об/мин.

 

Кинематический расчет редуктора

 

Общее передаточное число редуктора определяется по формуле:

 

i = ωм / ωн

 

Где: ωм - угловая скорость вращения якоря электродвигателя;

ωн - угловая скорость вращения ротора насоса.

Заменяя угловую скорость частотой вращения, получим:

i = 2900/1000 = 2,9

Редуктор двухступенчатый с цилиндрическими косозубыми колесами.

Передаточное число первой ступени редуктора:

 

i = z /z

 

Где: Z2 = 20 - число зубьев ведомого колеса;

Z1 =12 - число зубьев ведущего колеса.

i1-2 =20/12=1,67

Передаточное число второй ступени редуктора:

i = i/ i

i = 2,9/,67=1,74

Выбирая количество зубьев ведущего колеса второй ступени редуктора =12, определяем количество зубьев ведомого колеса передачи:

 

Z3 = *i2-3

 

Z3 =12*l,74=21

Для снижения возможных ударных нагрузок передача крутящего момента от электродвигателя к редуктору и от редуктора к насосу осуществляется через муфту.

 

Расчет муфты

 

Основные данные:

§ номинальная передаваемая мощность N=40 кВт;

§ коэффициент режима работы, учитывающий условия эксплуатации, Кр=2,5;

§ диаметр посадочного участка вала d = 0,04 м.

Определяем диаметр, на котором находятся центры тяжести пружин:

Do = 4,5*d = 4,5*0,04 = 0,18 (м)

 

Пружины располагаются в два ряда, количество пружин т=16.

Сила, приходящаяся на каждую пружину, определяется по формуле:

 

F = T/0,5*Do*m

 

Где: Т - крутящий момент

Т = Рном / ω

Где: Рном = 40 кВт - номинальная мощность;

ω - угловая скорость;

 

ω = π.n / 30 = 3,14*2900/30 = 684,4 (с-1)

 

Тогда:

Тном = 40*103/415 = 96,4 (Н*м)

Тmах = Кр*Тном = 2,5*96,4 = 241 (Н*м) Fном = 96,4/0,5*0,18*16 = 66,94 (Н)

Fmax = 241/0,5*0,18*16 = 167,36 (Н) Материал для пружины - сталь 75 2 класса

[τ] = 0,4σ = 0,4*1400 = 560 (МПа)