Расчет деталей насоса на прочность

При расчете насоса на прочность основным нагруженным элементом считается цилиндр, конструкция которого безвтулочная и состоящая из втулок. Для изготовления цилиндров используют следующие стали 45,40Х, 38ХМЮА и чугун СЧ 26-48. В процессе работы УСШН цилиндры насосов испытывают следующие нагрузки: внутреннее гидравлическое давление, температурные де­формации; сжатие по торцам, крутящий момент и продольный изгиб при сбор­ке.

5.1.1. Расчет на гидравлическое давление

Максимальные растягивающие напряжения, действующие в цилиндрах, определяют исходя из следующих условий:

если r₂>r₂ то

(97)

если то

(98)

где — внутренний радиус цилиндра, мм;

— наружный радиус цилиндра, мм;

- допускаемое напряжение при переменных нагрузках, =0,4 , МПа;

- предел прочности материала при растяжении, МПа;

- гидростатическое давление столба жидкости от динамического уров­ня до устья скважины, МПа.

 

5.1.2. Определение деформации цилиндра
Осуществляется по формуле

, (99)

где Е - модуль упругости металла, 2,Г10" Па;

т - коэффициент Пуассона, характеризующий отношение величины от­носительной поперечной деформации к относительной продольной; для сред-неуглеродистых сталей - 0,24...0,27, для легированных - 0,26...0,30.

5.1.3. Определение силы сжатия втулок при сборке цилиндра
Насос в скважине подвергается действию температурных деформаций и

цилиндр может разрушить корпус насоса.

Для этой цели необходимо установить величину сжимающего усилия при сборке насоса.

(100)

где к - коэффициент, характеризующий отношение деформации цилиндра и

корпуса, , 1,1... 1,8;

Р_г - сила, действующая вдоль оси цилиндра, возникающая от гидростати­ческого давления жидкости внутри НКТ, Н;

, - модули упругости материалов цилиндра и корпуса, МПа;

F_ц,F_к- площади поперечного сечения тела цилиндра и корпуса, мм²; Напряжения сжатия цилиндра

(101)

5.1.4. Крутящий момент, действующий на цилиндр при его скручи­вании во время сборки.

(102)

и напряжения кручения

(103)

где - коэффициент трения материалов цилиндра и корпуса, сталь по стали -0,1;

-допускаемые напряжения кручения для материала цилиндра, =0,6 , МПа;

- предел текучести материала, МПа;

W — полярный момент сопротивления сечения цилиндра, мм³; для кольца

(104)

5.1.5. Определение растягивающей силы, действующей на корпус. Осуществляется по формуле

(105)

и напряжения от растягивающей силы

(106)

Задача 13 Рассчитать цилиндр насоса на прочность при следующих исходных данных по вариантам (см. таблицу 12). Материал корпуса - сталь 40ХН.

Таблица 12. - Расчет скважинных насосов на прочность