2.5 Розрахунок осьової сили та вибір способу її врівноважування.
Під час роботи відцентрового насоса з одностороннім входом на колесо діє осьова сила, значення якої в основному визначається різницею тисків на праву та ліву сторони зовнішньої поверхні робочого колеса, що викликаються рідиною, що потрапляє у зазор між колесом та корпусом насоса зі спіральної камери. Якщо тиск на зовнішні поверхні дисків робочих коліс, ув'язнених між радіусами R2 і Ro праворуч і ліворуч однаково, то площа між радіусами Ro і rст піддається тиску рідини тільки з боку валу колеса. Як результат цього тиску виникає осьова сила, що діє у бік всмоктування. Визначення цієї сили необхідно для правильного вибору підшипників насоса та способу боротьби з осьовою силою. Точне визначення сил, що діють на бічні поверхні, з урахуванням втрат тисків в зазорах між поверхнями, що обертаються, дуже важко, але орієнтовно величину осьової сили, що діє в бік всмоктування, можна визначити:
де: - густина рідини, = 1000 кг/м 3 ;
Ro – діаметр робочого колеса на вході, м;
rст - діаметр маточини колеса, м;
Р2 /g = Н - напір насоса, м;
u2 - переносна швидкість на виході з колеса, м/с;
R2 - зовнішній радіус робочого колеса
У протилежний бік на колесо діє сила, створювана тиском рідини на вході в колесо і реактивна сила, викликана поворотом потоку з осьовим напрямом руху на радіальне. Сума цих сил дорівнює:
де: Q – подача насоса, м 3 /c;
Vo - швидкість рідини на вході в колесо, м/с (визначено вище);
Р1 = Н1g, де Н1 - натиск на вході до робочого колеса, м;
Н1 = Но-Нвд, де Но = 10 м - атмосферний тиск;
Нв д - максимальна допустима вакуумметрична висота всмоктування.Для насоса пожежних систем ця величина дорівнює різниці відстані від осі насоса рівня рідини за бортом судна. Вона є підпором і повинна сумуватися з Але.
Шукана осьова сила Ріс є різницею:
Величина осьової сили може досягати більших значень. Для врівноваження цієї сили в одноступінчастих суднових насосах одностороннього входу зазвичай використовують ущільнення на задньому та передньому диску робочого колеса однакового діаметра та розвантажувальні отвори в задньому диску. Діаметр і число отворів розвантажувальних можна визначити з умови, що сумарна площа розвантажувальних отворів повинна бути в 4 рази більше площі зазору в ущільненні
де: – зазор у ущільненні, = 0,3 – 0,5 мм.
Діаметр розвантажувальних отворів:
,мм
де: Z – число отворів, Z = 5 6.
За результатами проектування насоса вибирається прототип і будується складальний креслення насоса з урахуванням отриманих форм та розмірів робочого колеса та спірального каналу.
У записці пояснення необхідно навести короткий опис конструкції насоса.
3. Оформлення графічних работ.
На першому аркуші формату A1 розташовується принципова схема проектованої системи із зазначенням:
- для протипожежної системи -кінгстонів, фільтрів, насосів, запірно-роз'єднувальної арматури, перебірних склянок, перемичок та контрольно-вимірювальних приладів;
- для осушувальної системи приймальних сіток, клапанних коробок, фільтрів, цистерн для зберігання підсланкових вод, насосів, арматури;
- для баластових систем - баластових цистерн, клапанних коробок, насосів, арматури.
При побудові системи необхідно виділити ділянку системи, гідравлічний розрахунок якої наводиться у першому розділі проекту:
- для пожежноїсистеми частина напірної магістралі та відростка, що ведуть до найбільш віддаленого пожежного крана;
- для осушувальної та баластної системи частина приймальної магістралі та приймального відростка, що ведуть до найбільш віддаленого осушувального колодязя або баластової цистерни.
Зображення трубопроводів, насосів, фільтрів, арматури та інших елементів схеми повинні відповідати стандартним позначенням, які прийняті в ЕСКД.
На другому аркуші формату А1 (594 х 841) слід розташувати трикутники швидкостей на вході та виході їх робочого колеса, меридіональний переріз робочого колеса з визначальними його радіусами та із зазначенням ущільнень та розвантажувальних отворів, план колеса із зображенням лопаті та тонких ліній побудови. Тут слід вказати кількість лопатей і коефіцієнт швидкохідності насоса. На першому аркуші наводиться два види проточних частин спірального каналу та дифузора. При побудові слід показати всі поперечні перерізи спірального каналу, висота яких необхідна для побудови каналу, що огинає. При профілюванні робочого колеса та спірального каналу всі побудови бажано вести в натуральну величину, і тільки для насосів великих і дуже малих діаметрів допускається проводити профіль у масштабі.
На третьому аркуші формату А1 слід зобразити розріз насоса осі обертання, розміри проточної частини якого відповідали б розрахованим у другому розділі проекту. При цьому можна взяти за основу конструкцію насосів типу К, КМ, НЦВС та ін.
Конструктивне оформлення основних елементів насоса: корпусу, кришки, ущільнення валу, його підшипників, стійки та способу кріплення насоса на фундаменті слід коротко описати та обґрунтувати (формат листів та об'єм пояснювальної записки вказаний на початку посібника, там же наводятьсяосновні вимоги щодо її змісту).
. Оформлений проект здається на перевірку провідному проектування викладачеві, який оцінює відповідність проекту завдання, наявність чи відсутність помилок та допускає (поле внесення виправлень, якщо вони необхідні) до захисту.