Расчет обьемной гидромашины

Содержание

Введение…………………………………………………………….............

1. Описание конструкции  и принципа действия гидромашины………...

2. Предварительный расчёт  гидромашины……………………………….

2.1 Расчет блока цилиндров………………………………………………..

2.2 Расчет торцевого распределителя……………………………………….

2.3 Расчет диаметров рабочего  пояска подпятника………………………..

3. Уточнённый расчёт  проектируемой гидромашины…………………….

3.1.1 Определение реакций  опор……………………………………………

3.1.2. Определение долговечности  подшипников……………………...…..

3.2 Определение усилия пружин, обеспечивающего прижим подпятников к опорному диску…………………………………………….

3.2.1 Определение силы ∑P_imax ……………………………………………...

3.2.2 Определение силы ∑P₁………………………………………………...

3.2.3 Определение силы  ∑P₂  ………………………………………………

3.2.4  Определение силы  ∑P₃ ……………………………………………….

3.2.5 Определение силы  ∑P₄………………………………………………..

3.3 Расчет вала ротора……………………………………………………….

3.3.1 Определение запаса  прочности…………………………………..……

3.3.2 Определение прогиба  вала под ротором……………………………...

3.3.3 Проверка шлиц вала на  смятие………………………………….…….

3.4 Проверка плотности и нагруженности  стыков…………………………

3.4.1 Расчет стыка “подпятник  – опорный диск”…………………………..

3.4.2 Расчет стыка “распределительный  диск – ротор”……………………

3.5 Определение удельных  давлений в сопряжении ''плунжер-ротор''…..

3.6. Определение скорости  потока…………………………………………..

3.6.1 Расчет скорости  потока жидкости в окнах ротора…………………...

3.6.2. Расчет скорости  потока жидкости в окне распределительного  диска…………………………………………………………………………..

3.6.3 Расчет диаметров  ………………………………………………………

4. Методика проведения  испытаний АПГМ………………………………..

4.1. Методы испытаний……..……………………………………………….

5. Эксплуатационные требования, предъявляемые к гидросистемах  в состав которых входит АПГМ………………………………………………

5.1. Правила приемки……….……………………………………………….

6. Описание выбора  конструкции корпуса и других  вспомогательных элементов……………………………………………………………………..

Заключение…………………………………….………………………….....   Список литературы………………………………………………………….

 Приложение………………………………………………………………….

 

Рецензия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В данном курсовом проекте  по курсу “Объемные гидравлические машины” освещен инженерный  расчет основных конструкции объемной аксиально-поршневой гидромашины, которая  применяется в объемном гидроприводе общего назначения.

Целью курсового проекта является закрепление студентами теоретических знаний, полученных при изучении данной дисциплины.

И так, объемными называются такие гидромашины, у которых  рабочий процесс  основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью  и вытеснении ее из рабочей камеры. Под рабочей камерой объемной гидромашины понимается ограниченное пространство внутри машины, периодически изменяющее свой объем и попеременно сообщающееся с местами входа и выхода жидкости. Причем, рабочих камер у объемной гидромашины может быть одна или несколько.

Объемный гидропривод  – это совокупность объемных гидромашин, гидроаппаратуры и других устройств, предназначенная для передачи механической энергии и преобразование движения посредством жидкости. Термин объемный гидропривод включает в себя понятие объемной гидропередачи, как части объемного гидропривода, состоящей из насоса, гидродвигателя(одного или нескольких) и связывающих их трубопроводов – гидролиний. Таким образом, гидропередача – это силовая часть гидропривода, через которую протекает основной поток энергии. Причем гидропривод служит для выполнения функции регулирования и реверсирования скорости выходного звена гидродвигателя, а так же для преобразования первого вида движения в другое. Это преобразование в объемных гидромашинах происходит в результате вытеснения жидкости из рабочей камеры насоса при движении вытеснителей, или наполнении этих камер жидкостью под давлением в гидродвигателях, т.е в объемном гидродвигателя используется энергия давления рабочей жидкости.

В зависимости от типа применяемого гидродвигателя различают: поступательный гидропривод, вращательный гидропривод, поворотный гидропривод, гидропривод смешанного движения, в  который входит не менее двух типов  объемных гидродвигателей. Также гидроприводы бывают с автоматическим и ручным управлением.

      В промышленности  чаще всего используются следующие  виды объемных гидромашин:

1) Радиально-поршневая  гидромашина – гидромашина, у  которой ось вращения ведущего  звена перпендикулярна оси рабочих  органов и составляет с ними угол больше 45⁰. Радиально-поршневые насосы малых размеров, могут давать давление до 100 (МПа). Чаще всего радиально-поршневые машины изготавливаются в регулируемом варианте, в блоке цилиндров на приводном валу устанавливаются последовательно обычно до 6 блоков.

2) Аксиально-поршневая  гидромашина – это такая гидромашина,  у которой ось вращения ведущего  звена параллельна оси рабочих  органов или составляет с ними  угол меньше 45⁰. Аксиально-поршневые гидромашины при передаче равной мощности по сравнению с другими поршневыми гидромашинами отличаются наибольшей компактностью и, следовательно, наименьшей массой.

Широкое применение в  качестве регулируемых и нерегулируемых насосов и гидромоторов для гидропередач, обслуживающих подвижные комплексы, а также в следящих гидроприводах большой точности.

3) Пластинчатые гидромашины  - благодаря малым габаритным  размерам, удобству встраивания  и высокому КПД, широко применяются  в гидроприводах станков и  других машин-орудий. Особенно распространены  пластинчатые нерегулируемые насосы двукратного действия для давлений 7 – 14 (МПа), отличающиеся большой надежностью.

4)Шестеренные гидромашины:  под ними понимают зубчатый  насос, т. е. такой насос у  которого есть ротор, а жидкость  перемещается в плоскости перпендикулярной оси вращения рабочих органов. Благодаря простоте конструкции шестеренные гидромашины получили очень широкое распространение в качестве нерегулируемых насосов, применяемых для питания гидропередач небольшой мощности с дроссельным управлением, для подачи смазки, для питания систем управления.

4)Винтовые гидромашины  - это винтовые машины, которые  чаще всего применяются в качестве  насосов. Наиболее распространены  трехвинтовые насосы с двухзаходными  винтами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание конструкции  и принципа действия аналоговой гидромашины.

Рисунок 1- Насос

 

Аксиально-поршневой  насос типа А1 (рис.1) состоит из корпуса, траверсы, задней крышки, крышки и качающего узла, включающего ротор, девять плунжеров с подпятником, диска опорного, диска нажимного, опоры шаровой, диска распределительного и вала. Вал установлен на подшипниках качения и связан с ротором при помощи шлицевого соединения, обеспечивающего определенную подвижность ротора, необходимую для равномерного прилегания его торцевой поверхности к распределительному диску. При вращении ротора, помещенные в нем плунжера, совершают возвратно-поступательное движение, производя всасывание и нагнетание рабочей жидкости.

Передача усилий от опорного диска к плунжерам осуществляется бронзовыми подпятниками гидростатически разгруженными за счет подвода рабочей жидкости  под давлением к их опорной поверхности. Поджим плунжеров с подпятниками к опорному диску обеспечивается четырьмя тарельчатыми пружинами, воздействующих на подпятники через прижимной диск, опирающийся на опору шаровую.

      Рабочая  жидкость подводится к рабочим  камерам ротора и отводится  от них через распределительный  диск и отверстия в задней  крышке к которым присоединяются  трубопроводы, связывающие насос с гидросистемой . Утечки из корпуса насоса отводятся через отверстие А. 

 

2 Предварительный расчёт

Рабочий объём аксиально-поршневой  гидромашины с наклонным  диском  определяется по выражению[1,с.78]:

                                                                            

где - угол наклона диска, (град);

       -диаметр поршня,(см);

       -диаметр окружности расположения осей цилиндров в блоке,(см);

     -угол наклона поршней в роторе,(град.);

        -число поршней .

Конструктивно принимаем  градусов.

Число поршней z выбираем по рекомендации [2, с.117] в зависимости от рабочего объёма. При рабочем объёме гидромашины 6 см.³ , z=5.

Рассчитаем диаметр поршней цилиндров для аксиально-поршневой гидромашины с наклонным диском:

мм

По ГОСТ 12447-80 принимаем  16 мм

Рассчитаем диаметр окружности расположения осей цилиндров:

                            

мм                    

Принимаем D=40 мм   ([3],с.321)

Рассчитаем наружный диаметр блока цилиндров:

                               мм                      

Принимаем =70 мм   ([3],с.321)

Толщина стенки между  цилиндрами в блоке:

мм

Принимаем b=4 мм  

Толщина стенки между  цилиндром и наружной поверхностью:

мм

Принимаем с=5 мм   ([3],с.321)

Для возможности компоновки увеличиваем диаметр окружности расположения осей цилиндров до 56 мм.

Рассчитаем длину ротора:

мм

Принимаем 50 мм ([3],с.321)

Рассчитаем наружный диаметр блока  цилиндров:

 мм

Принимаем =90 мм   ([3],с.321)

Рисунок 2 – Эскиз ротора.

 

Рассчитаем расход рабочей  жидкости через гидромашину:

 м³/с

где n – номинальная частота вращения вала гидромашины, (об/мин)

Площадь питающего окна:

где - допустимая скорость жидкости, (м/с).Принимаем =4 м/с

м²

Рассчитываем диаметр  круглых питающих окон:

м

Принимаем =8 мм ([3],с.321)

Ширина перемычки между окнами в торцовом распределителе :

мм

Принимаем s= 10 мм ([3],с.321).

Для обеспечения безударного перехода жидкости из полости всасывания в  полость нагнетания и наоборот, в  узле распределения выполняем дроссельные канавки, длина которых определяется углом φ=18°(т.к. распределитель сферический), ширина – 2 мм.

Для расчета размеров торцового  распределителя решаем систему уравнений:

где λ=0,94 –коэффициент, показывающий соотношение отжимающей и прижимающей сил;

       - размеры торцового распределителя.

Для определения размера  воспользуемся дополнительными условиями:

мм

 

мм

Подставив эти выражения  в систему, получим:

Решением этого биквадратного  уравнения получили мм,

Принимаем 30 мм([3],с.321)

мм

Принимаем 18 мм ([3],с.321)

Выполним проверку коэффициента λ :

 

Рисунок 3 – Эскиз диска распределительного

Так как λ находится  в пределах  λ=0,9…0,98, размеры R выбраны верно.

Размеры опорных поясков плоского поршневого подпятника назначаются  из конструктивных соображений, преследуя  в основном цель обеспечения устойчивости против опрокидывания. Это условие  записывается в виде выражения :

где = 0,97…0,98 –коэффициент превышения сил, прижимающих поршень над отжимающими силами. Принимаем = 0,975

         = 1,2…1,7, принимаем =1,5

Соотношение для определения :

мм

 

Принимаем =8 мм ([3],с.321), тогда мм принимаем 12 мм ([3],с.321)

Рисунок 4 – Эскиз подпятника.

 

Рассчитаем мощность на валу гидромашины :

 Вт