Расчет и выбор рабочих и конструктивных параметров бурового насоса. Регулирование режима работы

1) суммарная мощность насоса:

;

где суммарная подача;

давление нагнетания.

2) полезная мощность одного насоса:

;

где z – число применяемых насосов.

3) мощность двигателей,которые приводят в действие насос:

;

4) наибольший крутящий момент, развиваемый двигателем:

;

где коэффициент перегрузки двигателя;

номинальный крутящий момент;

передаточное отношение от двигателя к приводному валу насоса;

к.п.д. двигателя.

РАСЧЕТ ШТОКА.

Штоки насосов одностороннего действия расчитываются на сжатие и продольную прочность, двухстороннего действия дополнительно расчитываются на растяжение.

1) усилие растяжения без учета сил трения:

;

где F и f – площади поршня и штока соответственно.

2) усилие сжатия без учета сил трения:

3) усилие растяжения с учетом сил трения:

4) усилие сжатия с учетом сил трения:

где и -длины уплотнения поршня и сальника соответственно;

коэффициент трения между резиной и металлом, уплотнением поршня и штока;

коэффициент среднего давления уплотнения на шток.

5) напряжение сжатия:

6) напряжение растяжения:

РАСЧЕТ ПРИВОДНОЙ ЧАСТИ.

Усилие сжатия, действующее вдоль оси шатуна:

;

где угол наклона шатуна в процессе работы;

нагрузка сжатия.

РАСЧЕТ ШТОКОВ НА ПРОДОЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ.

1) гибкость штока:

;

где длина штока;

минимальный радиус действия штока:

;

где площадь штока;

момент инерции:

.

2) критическая сила сжатия штока:

где модуль упругости материала штока

3) коэффициент запаса прочности:

;

если , то (для углеродистых сталей);

(для сталей с содержанием никеля 5%)

При расчете составных штоков к длине штока добавляется эквивалентная длина штока-ползуна (контршток):

;

где длина штока-ползуна;

диаметр штока;

диаметр штока-ползуна.

Тогда расчетная длина:

РАСЧЕТ КЛАПАНОВ.

Основные размеры клапанов зависят от подачи и числа двойных ходов поршня. Высота подъема клапана определяется скоростью потока жидкости в клапанном отверстии.

критерий, определяющий степень опасности возникновения стука:

;

где диаметр клапана;

диаметр отверстия в седле;

угол наклона посадочной поверхности клапана

(30…60 градусов).

При для воды и для вязких растворов

стук отсутствует.

2) сила, действующая на тарель закрытого клапана:

;

где давление на выходе или давление нагнетания

3) момент изгиба тарели клапана:

;

где диаметр тарели по минимальному контуру;

коэффициент Пуассона или модуль упругости.

4) максимальное напряжение изгиба тарели при опрессовке:

;

где толщина тарели

Запас прочности:

5) сила гидродинамического воздействия:

;

где расход жидкости через клапан:

;

где скорость течения жидкости через сечение;

скорость истечения через клапан;

площадь сечения седла;

площадь общего суммарного сечения зазора;

угол отклонения потока жидкости;

плотность жидкости.

6) высота подъема клапана определяется из условия безударной посадки тарели на седло клапана:

;

где допускаемая высота подъема клапана;

частота ходов поршня.

7) площадь проходного сечения у горловины конического седла при полном открытии: