Вопрос 1.10. Определение усилий на основные детали поршневых насосов

Гидравлическую часть насоса рассчитывают на прочность по дав­лению опрессовки, а механическую - по усилиям, действующим в его элементах при наибольшем крутящем моменте, развиваемом привод­ным двигателем.

Давление опрессовки принимают вдвое большим, чем максималь­ное, развиваемое насосом. Гидравлическая часть насоса должна быть рассчитана таким образом, чтобы при закупорке напорной линии и несрабатывании предохранительного клапана произошла останов­ка двигателя, а не поломка насоса.

Клапанные коробки и цилиндры рассчитывают на прочность по
формуле:

, (1.14)

Где p - давление опрессовки;

[ ] - допустимые напряжения растяжения.

Шпильки, крепящие крышки цилиндров, рассчитывают с учетом предварительной затяжки, обеспечивающей герметичность стыка. Шток рассчитывается на растяжение - сжатие. Кроме этого шток проверяется на устойчивость. Для определения критического усилия на шток используют формулу Эйлера:

= , (1.15)

где - коэффициент приведенной длины, принимается равным 0,5 в предположении, что оба конца стержня защемлены;

l -действительная длина стержня;
Е- модуль упругости первого рода;
I - момент инерции сечения.

-21-

Детали кривошипно-шатунной группы рассчитывают общепри­нятыми методами на полную долговечность насоса. Силы, действую­щие в кривошипно-шатунной группе (рис. 1.7)., определяют следую­щим образом.

Сила, действующая вдоль шатуна,

S = , (1.16)

где Р - усилие, действующее на шток;
G - массы ползуна и 1/3 шатуна;
f - коэффициент трения ползуна о направляющие.
Максимальное усилие достигается при максимальном угле ;
так как у большинства насосов r/l = 0,2, соответственно = 0,98, то
для упрощения расчета можно принять:

S=P+G f.

Палец воспринимает силу S, которую можно разложить на тан­генциальную силу Т, направленную касательно к окружности, и нор­мальную силу N, воспринимаемую валом кривошипа.

Пренебрегая углом β ввиду его малости, получим:

,

т.е. тангенциальное усилие изменяется по синусоидальной зави­симости. Полученную формулу применяют для расчета одноцилин­дровых насосов.

Для многоцилиндровых насосов тангенциальная сила может быть найдена графически, сложением графиков, характеризующих изме­нение тангенциальных сил, полученных для каждого цилиндра с уче­том их сдвига по фазе.

-22-