2015-08-21
1236Курсовой проект
по курсу лопастные машины
на тему расчет центробежного насоса
Выполнил студент 3 курса 6 группы Лазариди К. М
фамилия, имя, отчество
Принял доцент к.т.н.Крутиков В.С. _____
Должность, звание фамилия, имя, отчество
Новочеркасск 2015г.
Содержание.
Задание……………………………………………………………………………3
Введение………………………………………………………………………… 4 Расчетная часть………………………………………………………………. 5-6
Результаты расчета на ЭВМ параметров колеса, лопасти и вала……………7
Исследование влияния коэффициента 
=0,55-0,65 с шагом 0,005 на количество лопастей рабочего колеса. Результаты исследования приведены в таблицы……………………………………………………7-8
Корректировка программы расчета для проведения исследования и результаты расчетов…………………………………………………..8-11
Графическая часть проекта……………………………………..…………12-14
"Утверждаю"
Зав. каф. МиГПА ________
Министерство образования Росийсой Федерации
Южно-Росийский государственный технический университет
|
|
|
(Новочеркасский политехнический институт)
Факультет ЭМФ, кафедра МиГПА
ЗАДАНИЕ
На курсовой проект по дисциплине "Лопастные машины и ГДП"
студенту 3 курса группы 6 Лазариди.
Тема проекта: Расчет центробежного насоса
Исходные данные: рассчитать центробежный насос на параметры
цнск 180-340 Q=180 м3/час; H=340 м; n=1475 об/мин; i=8.
Пояснительная записка. Записка должна быть выполнена в соот-
ветствии с стандартом предприятия и содержать следующие
разделы.
1. Задание.
2. Определение типа насоса, назначение и область применения.
3. Описание конструкции насоса.
4. Расчетная часть.
4.1. Ручной расчет параметров колеса и профиля лопасти.
4.2. Результаты расчета на ЭВМ параметров колеса, лопасти
и вала.
4.3. Задание на проведение исследования.
Исследовать влияние коэффициента к4=0.55-0.65 с шагом
0.005 на количество лопастей рабочего колеса.
4.4. Корректировка программы расчета для проведения иссле-
дования и результы расчетов.
Графическая часть проекта.
Графическая часть проекта состоит из общего вида (разреза)
насоса, рабочих чертежей колеса,вала насоса и одной-двух
деталей насоса.
По выбору студента графическая часть выполняется:
- на ЭВМ в системе AutoCAD или КОМПАС;
- путем написания на языке AvtoLISP программ построения
чертежа.
Срок выполнения проекта до 10.04.2015г.
Руководитель проекта В.С.Крутиков
Дата выдачи задания 09.02.2015..
Введение.
Центробежный насос — насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость. Внутри корпуса насоса, который имеет, как правило, спиральную форму, на валу жестко закреплено рабочее колесо. Оно, как правило, состоит из заднего и переднего дисков, между которыми установлены лопасти. Они отогнуты от радиального направления в сторону, противоположную направлению вращения рабочего колеса. С помощью патрубков корпус насоса соединяется с всасывающим и напорным трубопроводами. Если корпус насоса полностью наполнен жидкостью из всасывающего трубопровода, то при придании вращения рабочему колесу (например, при помощи электродвигателя) жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. Это приведёт к тому, что в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление. А если повышается давление, то жидкость из насоса начнёт поступать в напорный трубопровод. Вследствие этого внутри корпуса насоса образуется разрежение, под действием которого жидкость одновременно начнёт поступать в насос из всасывающего трубопровода. Таким образом, происходит непрерывная подача жидкости центробежным насосом из всасывающего в напорный трубопровод. Центробежные насосы бывают не только одноступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами). При этом принцип их действия во всех случаях остается таким же, как и всегда. Жидкость будет перемещаться под действием центробежной силы, которая развивается за счёт вращающегося рабочего колеса. Предназначение центробежных насосов заключается в осуществлении перекачки воды в производственно-хозяйственной сфере, в системах отопления. То есть в качестве перекачиваемого материала могут выступать такие жидкости, в составе которых не содержатся минеральные масла, длинноволокнистые, твердые и абразивные включения. Центробежные насосы, обладающие нормальной степенью всасывания и спиральным корпусом, применяются в промышленных системах циркуляции и водяного охлаждения, в системах кондиционирования и отопления, водоподготовки и водоснабжения, в технологических операциях и процессах. Основными разновидностями центробежных насосов для воды являются вертикальные, вакуумные и центробежные насосы высокого давления. Центробежные насосы для воды могут быть как бытовыми, так и промышленными в зависимости от сферы их применения. Данным устройствам присущи такие положительные характеристики, как высокая производительности и надежность. Центробежные насосы могут применяться также и для перекачки жидкостей, не обладающих химической агрессивностью.
|
|
|
Расчетная часть.
Расчет параметров колеса и профиля лопасти.
м
Где 
мм
Определение диаметров вала и втулки.
кВт
кВт
н 
м
мм
Принимаем 
мм
Диаметр втулки 
мм
Определение размеров входа в рабочее колесо.
м/с
мм
Принимаем диаметр входа в колесо 195 мм
м/с
мм
м
Где 
м/с
м
м/с
м/с
м
м/с
Результаты расчета на ЭВМ параметров колеса, лопасти и вала.
R,мм B,мм NG NM
91.00 30.49 0.0 0.0
100.80 28.11 14.0 36.0
110.60 26.17 28.0 13.0
120.40 24.57 41.0 0.0
130.20 23.24 53.0 6.0
140.00 22.12 64.0 37.0
149.80 21.16 75.0 40.0
159.60 20.34 86.0 17.0
169.40 19.64 96.0 34.0
179.20 19.05 106.0 32.0
189.00 18.53 116.0 15.0
DVAL= 80.0 мм DVT= 120
Исследование влияния коэффициента 
=0,55-0,65 с шагом 0,005 на количество лопастей рабочего колеса. Результаты исследования приведены в таблицы.
5.50000011920929E-0001 6.00000000000000E+0000
5.55000007152557E-0001 6.00000000000000E+0000
5.60000002384186E-0001 6.00000000000000E+0000
5.64999997615814E-0001 6.00000000000000E+0000
5.69999992847443E-0001 6.00000000000000E+0000
5.74999988079071E-0001 6.00000000000000E+0000
5.79999983310699E-0001 6.00000000000000E+0000
5.84999978542328E-0001 6.00000000000000E+0000
5.89999973773956E-0001 6.00000000000000E+0000
5.94999969005585E-0001 6.00000000000000E+0000
5.99999964237213E-0001 6.00000000000000E+0000
6.04999959468842E-0001 6.00000000000000E+0000
6.09999954700470E-0001 6.00000000000000E+0000
|
|
|
6.14999949932098E-0001 6.00000000000000E+0000
6.19999945163727E-0001 6.00000000000000E+0000
6.24999940395355E-0001 6.00000000000000E+0000
6.29999935626984E-0001 6.00000000000000E+0000
6.34999930858612E-0001 6.00000000000000E+0000
6.39999926090240E-0001 6.00000000000000E+0000
6.44999921321869E-0001 6.00000000000000E+0000
6.49999916553497E-0001 6.00000000000000E+0000
По результатам исследования, с помощью утилиты WinSap, был построен график зависимости влияния коэффициента 
на количество лопастей рабочего колеса.
На графике видно, что данный коэффициент не влияет на количество лопастей рабочего колеса.
Корректировка программы расчета для проведения исследования и результаты расчетов.
program nastcent;
(*Лазариди Константин, исследование влияния
коэффициента k4=00.55-0.65 с шагом 0.005
на количество лопастей рабочего колеса*)
{$APPTYPE CONSOLE}
uses
SysUtils;
Label 1,3,4,5,9,40;
const jmax=11;
Var
F00,f01,f0isl:text;
f0:file of single;
QN,HN,NO,RO,S,TAU,EK,DELTA,PSI10,PSI20,K1,K2,K3,K4:single;
KP:1..2; ISt:1..12;
R,W,VM,B,FI,C,NG,NM:Array[1..jmax] of single;
Q,H,SV,NS,OK,QK,GK,PN,A,DVAL,DVT,V01,D0,V0,R1,B1,U1,HT,
VU2,U21,R21,VM1,BET1,BETL1,VM21,A0,BET2,Z1,HTB,VM2,U2,
R2,PSI2,PSI1,W1,W2,DVM,DW,DR,BETA,DFI,z,jn:single;
J,N:Integer;
Begin
Assign(F00,'KRREZ');
Assign(F01,'CON');
Assign(f0,'nastcen.dat'); Rewrite(f0);
Assign(f0isl,'isl.gr2'); Rewrite(f0isl);
Rewrite(F00); Rewrite(F01);
(*Ввод исходных данных*)
QN:=180; (*Подача насоса, м3/час*)
HN:=340; (*Напор насоса, м*)
NO:=1475; (*Частота вращения, об/мин*)
RO:=1000; (*Плотность жидкости, кг/м3*)
KP:=1; (*Число потоков*)
ISt:=8; (*Число ступеней*)
S:=1; (*Толщина лопастей,мм*)
TAU:=1500; (*Допустимые напряжения кручения, н/см2*)
EK:=0.96; (*Механический кпд*)
DELTA:=0.166; (*Угол атаки, рад*)
PSI10:=0.73; (*Коэф. стеснения на входе*)
PSI20:=0.7973; (*Коэф. стеснения на выходе*)
K1:=0.06; K2:=0.8; K3:=1.0; K4:=0.55;
jn:=jmax*1.0;
Q:=QN/KP/3600;
H:=HN/ISt;
SV:=3.14*NO/30;
40: NS:=3.65*NO*Sqrt(Q)/Exp(0.75*Ln(H));
If NS > 140 then
Begin
Writeln(F01,' Коэффициент быстроходности больше 140');
Goto 1;
End;
OK:=1/(1+0.68*Exp(-0.666*Ln(NS)));
QK:=Q/OK;
GK:=1-0.42/Sqr(0.43429*Ln(4500*Exp(0.333*Ln(Q/NO)))-0.172);
PN:=RO*9.81*QN*HN/1000/OK/GK/EK/3600;
A:=Exp(0.333*Ln(16*975000*1.1*PN/NO/3.14/TAU))*10;
DVAL:=(Int(A/5)+1)*5;
DVT:=Int(DVAL*1.5);
V01:=K1*Exp(0.333*Ln(QK*Sqr(NO)));
D0:=Int(Sqrt(4*QK/3.14/V01+Sqr(0.001*DVT))*1000);
V0:=4*QK/3.14/(Sqr(0.001*D0)-Sqr(0.001*DVT));
R1:=Int(0.475*D0);
B1:=1000*QK/6.28/0.001/R1/V0;
U1:=SV*0.001*R1;
HT:=H/GK;
VU2:=0.5;
U21:=Sqrt(9.81*HT/VU2);
5: R21:=1000*U21/SV;
4: VM1:=V0/PSI10;
BET1:=Arctan(VM1/U1);
BETL1:=Bet1+DELTA;
VM21:=K2*V0;
A0:=Sin(BETL1)*K3*K2*PSI10/PSI20;
3: BET2:=Arctan(A0/Sqrt(1-Sqr(A0)));
Z1:=6.5*(R21+R1)/(R21-R1)*Sin((BETL1+BET2)/2);
If Frac(Z1) < 0.5 then Z:=Int(Z1)
else Z:=Int(Z1)+1;
HTB:=(1+2*(K4+0.6*Sin(BET2))/(Z*(1-(R1/R21)*(R1/R21))))*HT;
|
|
|
VM2:=VM21/PSI20;
U2:=VM2/2/Sin(BET2)*Cos(BET2)+Sqrt(Sqr(VM2/2/Sin(BET2)*Cos(BET2))+
9.81*HTB);
R2:=Int(1000*U2/SV);
PSI2:=1-Z*S/6.28/R2/Sin(BET2);
If Abs((PSI2-PSI20)/PSI20) > 0.05 then
Begin PSI20:=PSI2; Goto 3 End;
PSI1:=1-Z*S/6.28/R1/Sin(BETL1);
If Abs((PSI1-PSI10)/PSI10) > 0.05 then
Begin PSI10:=PSI1; Goto 4 End;
If Abs((U21-U2)/U2) > 0.05 then
Begin U21:=U2; Goto 5 End;
W1:=V0/PSI1/Sin(BETL1);
W2:=VM21/PSI2/Sin(BET2);
DVM:=0.1*(VM2-VM1);
DW:=0.1*(W2-W1);
DR:=0.1*(R2-R1);
(*Профилирование канала колеса*)
For j:=1 to jmax do
Begin
N:=j-1;
R[j]:=R1+DR*N;
VM[j]:=VM1+DVM*N;
W[j]:=W1+DW*N;
B[j]:=QK/6.28/R[j]/VM[j]/0.001*1000;
A0:=VM[j]/W[j]+S*Z/6.28/R[j];
BETA:=Arctan(A0/Sqrt(1-Sqr(A0)));
C[j]:=1/R[j]/Sin(BETA)*Cos(BETA);
End;
For j:=1 to jmax do
Begin
If j=1 then begin FI[j]:=0; Goto 9 End;
DFI:=(C[j-1]+C[j])/2*DR;
FI[j]:=FI[j-1]+DFI;
NG[j]:=Int(FI[j]/3.14159*180);
NM[j]:=Int(Frac(FI[j]/3.14159*180)*60);
9: End;
if k4<=0.65 then begin writeln(f0isl,k4,' ',z); k4:=k4+0.005; goto 40; end;
close(f0isl);
Writeln(F00,' R,мм B,мм NG NM');
Writeln(F01,' R,мм B,мм NG NM');
For j:=1 to jmax do
Begin
Writeln(F00,R[j]:7:2,B[j]:7:2,NG[j]:7:1,NM[j]:7:1);
Writeln(F01,R[j]:7:2,B[j]:7:2,NG[j]:7:1,NM[j]:7:1);
End;
Writeln(F00,' DVAL=',DVAL:6:1,' мм',' DVT=',DVT:6:1,
' мм',' D0=',D0:6:1,' мм',' Z=',Z:4:1);
Writeln(F01,' DVAL=',DVAL:6:1,' мм',' DVT=',DVT:6:1,
' мм',' D0=',D0:6:1,' мм',' Z=',Z:4:1);
Writeln(F00,' Qn=',qn:6:2,' Hn=',hn:7:2,' No=',no:8:1,
' NS=',ns:6:1);
Writeln(F01,' Qn=',qn:6:2,' Hn=',hn:7:2,' No=',no:8:1,
' NS=',ns:6:1);
Writeln(F00,' OK=',ok:6:4,' GK=',gk:6:4,' PN=',pn:6:2);
Writeln(F01,' OK=',ok:6:4,' GK=',gk:6:4,' PN=',pn:6:2);
Write(f0,jn);
for j:=1 to jmax do write(f0,r[j]);
for j:=1 to jmax do write(f0,b[j]);
for j:=1 to jmax do write(f0,fi[j]);
write(f0,qn,hn,no,ro,dval,dvt,d0,z,s,betl1,bet2);
1:
readln;
Close(F00);
Close(F01);
Close(f0);
END. (* NasKon *)
Графическая часть проекта.
Графическая часть проекта выполнена путем написания на языке AutoLisp в системе AutoCAD программ получения чертежей.
Чертеж детали гидропята.
(defun GPT(/ imia f0 aftxt imiablok xformat yformat j x0 y0 t0
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12)
(command "_purge" "all" "" "n"); очистка всех слоев
(command "_erase" "all" ""); очистка экрана AutoCAD
(setvar "osnapcoord" 1); 1-отключение привязки, 2-включение привязки
(setvar "cmdecho" 0); 0-отключение эхокоманд, 1-включение эхокоманд.
(setvar "dimtxt" 5)
;;; assign(f01,'gpt.dat'); rewrite(f01);
;;; write(f01,dval,posdval,sherdval,dvt,de,dd,a1gpt,a2,a3,a4,
;;; agpt,c,b,posbv,sherb,t1,shert,sher,shero,bienie);
(setq imia (list 'dval 'posdval 'sherdval 'dvt 'de 'dd 'a1gpt 'a2
'a3 'a4 'agpt 'c 'b 'posbv 'sherb 't1 'shert 'sher
'shero 'bienie)
director "Z:/krutikov/!Студенты/Лоп_маш_кп_б/Лазариди/"
f0 (open (strcat director "gpt.dat") "r")
aftxt(open (strcat director "gptt.dat") "r")
xformat 297 yformat 420
)
(vvd imia f0)
; масштабирование чертежа
(command "limits" "0,0" (strcat (rtos xformat 2 3) "," (rtos yformat 2 3)) "zoom" "A")
(setq
x0 65
y0 215
t0 (list x0 y0)
t00(polar t0 0 agpt)
t1 (list x0(+ y0(/ dval 2)c))
t2 (list x0(+ y0(/ dvt 2)))
t3 (polar t2 0 a4)
t4 (list(car t3)(+ y0(/ dd 2)))
t5 (polar t4 0(- agpt a4 a2))
t6 (polar t5(* pi 1.5)(-(/ dd 2)(/ de 2)))
t7 (polar t6 pi a1gpt)
t8 (polar t7(* pi 1.5)(-(/ de 2)(/ dvt 2)))
t9 (polar t8 0 a1gpt)
t10(polar t9 0 a2)
t11(list(car t10)(+ y0(/ dval 2)c))
t12 (list (-(car t11)c)(+ y0 (/ dval 2)))
t13 (list (+ x0 c)(+ y0 (/ dval 2)))
)
(osi_line t0 t00)
(command
"layer" "n" "ov" "l" "continuous" "ov" "s" "ov" ""
"pline" t0 "w" 1 1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t00 t11 t12 t13 t1 ""
"pline" t6 "w" 1 1 t9 ""
"pline" t12 (polar t12(pi15)dval) ""
"pline" t13 (polar t13(pi15)dval) ""
"bhatch" "p" "ansi31" 2 0 (polar t3 0 2) ""
"mirror" "all" "" t0(polar t0 0 50) ""
"dim1" "hor" t1 t10 (polar t1 (* pi 0.5)150) ""
"dim1" "hor" t4 t10 (polar t4 (* pi 0.5)25)""
"dim1" "hor" t7 t6 (polar t7 (* pi 0.5)65)""
"dim1" "hor" t6 t10 (polar t6 (* pi 0.5)65)""
"dim1" "hor" t11 t12 (polar t12(pi15)10)
(strcat(rtos c 2 2)"x45%%d")
"dim1" "hor" t13 t1 (polar t1(pi15)20)
(strcat(rtos c 2 2)"x45%%d")
"dim1" "ver" t5 (polar t5 (* pi 1.5)dd)(polar t00 0 45)
(strcat"%%c"(rtos dd 2 2))
"dim1" "ver" t6 (polar t6 (* pi 1.5)de)(polar t00 0 25)
(strcat"%%c"(rtos de 2 2))
"dim1" "ver" t10 (polar t10 (* pi 1.5)dvt)(polar t00 0 15)
(strcat"%%c"(rtos dvt 2 2))
"dim1" "ver" t2 (polar t2 (pi15) dvt)(polar t0 pi 30)
(strcat"%%c"(rtos dvt 2 2))
"dim1" "ver" t13 (polar t13 (* pi 1.5)dval)(polar t0 0 25)
(strcat"%%c"(rtos dval 2 2)posdval)
)
(obrabo (list (- xformat 40) (- yformat 25)) shero)
(obrab (polar(polar t13(pi15)dval) 0 14) sherdval 0)
(obrab (polar(polar t10(pi05)108) 0 0) shert -90)
(obrab (polar(polar t2(pi05)108) 0 0) shert 90)
(Toler_k (polar t10 (pi05)122) "" (polar(polar t10 (pi05)122)0 15)
(polar(polar(polar t10 (pi05)122)0 15)0 5)
"b" bienie "A")
(Toler_k (polar t5 (pi15)260) "" (polar(polar t5 (pi15) 260)0 5)
(polar(polar(polar t5 (pi15)260)0 5)0 3)
"b" bienie "A")
(Baza (polar(polar t12(pi15)dval)pi 10)
(polar(polar(polar t12(pi15)dval)pi 10)(pi05)10)"A")
(Shponvt (polar t0 0 (+ agpt (/ dval 2)50)) dval 2 0 "")
; (Toler_k t0 t1 t2 t3 sim vel baz_t)
(aavto xformat yformat aftxt)
(close f0)
(close aftxt)
)
(gpt)
Чертежи остальных деталей были выполнены студентами.
Графическая часть представлена двумя листами А1. На первом листе чертежи деталей: гидропята, втулка дистанционная, вал, втулка стойки насоса. На втором – общий вид насоса.
