Установка насосная передвижная ЦА-320

курсовая работа

5.1 Расчет штока

Расчет произведен в соответствии с методикой, представленной в литературе [8].

Штоки (Рисунок 8) цементировочных насосов двухстороннего действия должны иметь высокую твердость поверхности для уменьшения износа и большую прочность сердцевины. Поэтому их изготавливают из цементуемых легированных сталей. Для нашего случая выбираем сталь марки 20ХН3А.

Рисунок 8 - Шток насоса с поршнем

Характеристика стали 20ХН3А представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Характеристика стали 20ХН3А

Марка :

20ХН3А

Заменитель:

20ХГНР, 20ХНГ, 38ХА, 15Х2ГН2ТА, 20ХГР

Классификация:

Сталь конструкционная легированная, хромоникелевая.

Применение:

Шестерни, валы, втулки, штоки, силовые шпильки, болты, муфты, червяки и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования высокой прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.

Прочностные характеристики:

- предел прочности

- предел текучести

Длина штока зависит от длины хода поршня и в насосах двухстороннего действия составляет м., принимаем длину штока равной 1,5м.

Диаметр штока находится в пределах , принимаем диаметр штока равным 70 мм., т.к для насосов с давлением на выходе более 20 Мпа применяют штоки с конусами 5HP, для которого начальный диаметр равен 70 мм.

Шток насоса рассчитывается на устойчивость и усталость (при растяжении--сжатии). В расчетной схеме рассматривается стержень, находящийся, с одной стороны, в заделке и подвергнутый, с другой стороны, действию осевого усилия. Средняя опора (сальник) при этом не учитывается.

Площадь поршня определяем по формуле:

, (5.1.1)

где d - Внутренний диаметр цилиндрической втулки, равный d=100 мм

,

Определим максимальное усилие, действующее на поршень при сжатии:

, (5.1.2)

где k - коэффициент запаса, учитывающий вероятность превышения давления в случае несработки предохранительного клапана k=1,2,

- коэффициент уплотнения штока и поршня, = 0,97,

- максимальное рабочее давление =32МПа

F - площадь втулки, F = 0,00785м2

МПа.

Расчету на усталость подвергаются утонченные участки штока, такие как канавки для выхода резца для нарезки резьбы 1-1, 2-2 (рисунок 9).

Рисунок 9 - Опасные сечения штока

Проверяем сечение 1-1

Где, мм.

Напряжение сжатия в сечении:

, где (5.1.3)

- максимальное усилие, действующее на поршень при сжатии.

МПа,

Запас прочности на сжатие по пределу текучести

, (5.1.4)

где - предел текучести,

- напряжение сжатия в сечении.

Согласно таблице 4 установим, что при диаметре проточки 55 мм должная прочность обеспечивается, поскольку для повторно переменных нагрузок n составляет от 3 до 15.

Таблица 4 - Ориентировочные значения коэффициента запаса прочности.

Проверяем сечение 2-2

где, d = 41мм.

Напряжение сжатия в сечении:

МПа

Запас прочности на сжатие по пределу текучести:

должная прочность обеспечивается, поскольку для повторно переменных нагрузок n составляет от 3 до 15.

Штоки бурового насоса рассчитывают на продольную устойчивость по критическим напряжениям. С этой целью определяется гибкость штока:

, (5.1.5)

где l=1,5 м - длина штока;

i=- радиус инерции сечения штока.

.

Так как <105, критическое напряжение определим по следующей формуле:

МПа

(5.1.6)

где Коэффициент запаса прочности для штоков должен быть больше 2:

f - Площадь сечения штока;

Рс - сила сжатия штока;

- критическое напряжение.

м2

, что>2.

Значит, такое сечение штока удовлетворяет условию обеспечения прочности.

Делись добром ;)