Расчет обьемной гидромашины

На основании опытных  данных в общем случае должно быть соблюдено [2, ф. 2.226]:

 

Условие  соблюдено, т. к. :

Кроме соблюдения условия, выражаемого [2, ф. 2.226], должно быть также обеспечено превышение момента ΔМ, создаваемого силой Р_H относительно оси ротора, над суммой моментов, создаваемых силами P₁, P₂, P₃ относительно той же оси. Это условие записывается следующим образом:

,

где X_H, X₁, X₂, X₃  - точки приложения

Указанные силы рассматриваются  как равнодействующие равномерно распределительной  нагрузки, действующей по полукольцам  со средними радиусами соответственно X₁^′, X₂^′, X₃^′ которые определяются по  следующим уравнениям:

[2, ф. 2.215];

[2, ф. 2.216];

[2, ф. 2.217];

Точки приложения указанных  сил определяются как центры тяжести  полуколец со средними радиусами X₁^′,  X₂^′,  X₃^′ :

[2, ф. 2.218];

[2, ф. 2.219];

[2, ф. 2.220];

.  

Таким образом:

 

.

Полученное значение находится в пределах допустимых значений согласно условию [2, ф. 2.226] :

 

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

В расчете будем исходить из условия, что плунжер консольно нагружен вертикальной составляющей Р_В реакции N нажимного диска (рисунок 9, а), её горизонтальная составляющая Р_r уравновешена силой давления рабочей жидкости:

;

.

Примем также, что удельное давление на поверхности контакта в каждом поперечном сечении плунжера изменяются по синусоидальному закону (рисунок 9, б):

,

где ψ - угол, отсчитываемый  от диаметральной плоскости плунжера, перпендикулярной вектору силы Р_B, вдоль направляющей поверхности контакта.

 

Рисунок 9 - Схема к расчету удельных давлений в сопряжении ''плунжер-ротор''

 

Будем считать, что вдоль  образующей поверхности контакта равнодействующая q_P удельных давлений в поперечной сечении изменяется линейно.

Для определения положения нейтрального сечения II запишем уравнение моментов относительно точки 0:

,

где q_p1, q_p3 - равнодействующие удельных давлений в поперечных сечениях 1 и 3 соответственно;

a - вылет плунжера;

 

 

l - длина части плунжера в роторе;

l₁ - расстояние от торца ротора до нейтрального сечения плунжера 2.

Учитывая соотношение (см. рисунок 9, в):

,

решая уравнение моментов относительно l₁, получим,:

.

Легко убедиться, что , а значит .

Равнодействующая удельных давлений в любом сечении:

.

Для определения равнодействующей в опасном сечении I составим уравнение проекций сил на направление силы Р_в с учетом q_p3 .

.

Подставляя выражения P_в и l₁, получим:

,

откуда                                  

Наибольший вылет плунжера a_max = 40 мм.

Длина плунжера в роторе l = 51 мм.

Тогда, подставляя значения величин, получим:

     

 

3.6 Определение  скорости потока

Расчет производится по [2, с.184-185].

Скорость потока рабочей  жидкости в узких сечениях не должны превышать допустимых значений, установленных  экспериментальным путем.

Рисунок 10 – Схема  к определению скорости потока

 

3.6.1 Расчет  скорости потока жидкости в  окнах ротора

Скорость рабочей жидкости в распределительных окнах ротора определяется согласно [2, ф.2.208]:

,

где - наибольшая скорость плунжера в роторе, определяемая по

[2, ф.2.142]:               

;

f_p – площадь окна ротора, определяемая по [2, ф.2.208] :

 

 

Тогда, подставив числовые значения:

.

Согласно опытным данным должно соблюдаться:

- условие выполняется; 

- условие выполняется.

 

3.6.2 Расчет  скорости потока жидкости в  окне распределительного диска

Скорость потока жидкости в окне распределительного диска определяется по формуле:

,

где f₀ – площадь окна распределительного диска:

,

где X_a = 140° – угол, на котором расположено окно распределительного диска.

Тогда, подставив числовые данные:

.

.

Согласно опытным данным должно соблюдаться:

- условие выполняется.

 

4. Методика проведения  испытаний АПГМ

 

4.1. Методы испытаний

 

2.1. Общие    требования

2.1.1.  Измерение параметров  и погрешности измерений — по ГОСТ 17108—86.

При непосредственном измерении  мощности при всех видах испытаний погрешность измерения не должна превышать ±3,0%.

Погрешности измерений  параметров, не установленных в ГОСТ1708—80, не должны превышать:

±3 % — частоты реверса;

±0,02 с  времени реверса;

±15% — параметров вибрации.

При приемо-сдаточных  испытаниях проверку номинальной мощности и номинальной подачи допускается проводить по предельным значениям (мощность — не более, подача — не менее).

2.2. Условия   испытании:

2.2.1. Параметры следует измерять при установившемся тепловом режиме.

Отклонения температуры  рабочей жидкости в гидробаке  от указанной в стандартах или технических условиях на насосы конкретного типа при проведении измерений не должны превышать:

при периодических испытаниях ±2°С;

при приемо-сдаточных  испытаниях ±4 °С.

2.2.2. Испытания  следует проводить на рабочей  жидкости, марка и класс чистоты (по ГОСТ 17216—71) которой указаны в стандартах или технических условиях на насосы конкретного типа.

2.2.3. Перед  испытаниями на ресурс следует пронести осмотр испытуемого насоса и микрометрический обмер основных деталей.

2 2.4. Перед  испытаниями насосы следует подвергать  обкатке  объеме и на режимах, установленных стандартами или техническими условиями на насосы конкретного типа. Допускается совмещать обкатку с проверкой функционирования и герметичности.

5. Перед каждым испытанием необходимо удалить воздух из гидравлической системы испытательного стенда и из испытуемого насоса.
6. Для сравнительной оценки результатов испытаний насосов, работающих на минеральных маслах или других жидкостях с подобными свойствами, используют результаты испытаний при температуре рабочей жидкости, обеспечивающей кинематическую вязкость 30—35 мм-/с (сСт).

Если испытания  насоса проводят на рабочей жидкости, вязкость которой не соответствует указанному интервалу (вода, эмульсия и т, п.) параметры проверяют при одном из значений температуры рабочей жидкости от 20 до 50 °С.

 

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

 

5.1. Правила  приемки

1.1. Правила приемки — по ГОСТ 22976—78   и   настоящему 
стандарту.

1.2. Периодическим испытаниям следует подвергать базовые модели насосов и модели  (модификации), указанные в стандартах или технических условиях на насосы конкретного типа, а при отсутствии модификаций базовых моделей — все модели типоразмерного ряда. Допускается результаты испытаний базовых моделей распространять на их модификации.

1.3. При периодических испытаниях следует проверять: 
внешний вид;

габаритные и присоединительные размеры; массу;

материал  деталей;

функционирование;

функционирование  при минимально допускаемом давлении на входе;

прочность;

наружную  герметичность;

номинальный рабочий объем;

минимальный рабочий объем;

номинальную подачу;

минимальную подачу;

коэффициент подачи;

КПД;

номинальную мощность;

удельную массу;

допускаемую частоту  реверса;

допускаемое время реверса;

уровни звуковой мощности в октавных полосах частот;

ресурс;

наработку до отказа;

вибрационную характеристику;

виброустончивость;

вибропрочность;

функциональные зависимости  параметров;

функционирование при  предельных температурах и другие параметры, установленные в стандартах и технических условиях на насосы конкретного типа.

 

Примечания:

1. Минимальный рабочий объем и подачу проверяют для регулируемых насосов.
2. Допускаемые частоту реверса и время реверса проверяют, если эти параметры установлены в стандартах или технических условиях на насоси конкретного типа.
3. Проверку вибрационной характеристики, виброустойчивости, внбропрочности, функциональных зависимостей параметров и функционирования при предельных температурах допускается не проводить при периодических испытаниях, если эти характеристики определены или проверены при других видах испытаний.

1.4.При приемо-сдаточных испытаниях следует проверять: 
функционирование;

наружную герметичность;

номинальную подачу (для  регулируемых насосов);

номинальную мощность;

коэффициент подачи.

1.5. При периодических испытаниях насосов, регулируемых изменением рабочего объема, подачу следует определять при номинальном и минимальном рабочих объемах. При необходимости испытания проводят также при промежуточных значениях рабочего объема, выбираемых с равным интервалом между минимальным и номинальным значениями.

1.6. Испытания реверсивных насосов следует проводить для обоих направлений потока рабочей жидкости.

При приемо-сдаточных  испытаниях допускается проводить  испытания при одном направлении потока, если это установлено в стандартах или технических условиях на насосы конкретного типа.

1.7. Все испытания насосов, входящих в объемные гидропередачи и комплектуемых с гидромоторами, допускается проводить в составе гидропередачи совместно с гидромоторами. При этом показатели следует определять для гидропередачи в целом в соответствии со стандартами или техническими условиями на конкретные гидропередачи.

8. Объем испытаний встраиваемых насосов, которые не выпускаются в виде отдельного изделия, необходимо устанавливать в стандартах или технических условиях на изделия со встроенными насосами.
9. Испытания многопоточных и секционных насосов большой мощности (свыше 200 кВт) допускается проводить поочередно по потокам.

1.10. Для насосов, предназначенных  для работы на рабочих жидкостях  различных марок (минеральные  масла, синтетические жидкости, жидкости  на водной основе и т. д.), при периодических и приемо-сдаточных испытаниях допускается проверять на одной из жидкостей, указанных в стандартах или технических условиях на насосы конкретного типа, если насосы проверены на всех рабочих жидкостях при других видах испытаний.

 

6. Описание выбора конструкции  корпуса и других вспомогательных  элементов.

 

Разгрузочные  канавки на поршне:

 

Предназначены для устранения паразитных давлений на поршне. Принцип  действия заключается в том, что  на каждой последующей канавке давление меньше чем на предыдущей что, в конце концов, приводит к нулевому результату воздействия давления на поршень.

Справочники рекомендуют  использовать канавки длинной 2 – 3 мм и глубиной 0,5 – 1 мм, а расстояние между ними должно быть не менее 1.5 мм. Данные рекомендации основаны на давлении, создаваемом в рабочих камерах блока цилиндра.

 

Выбор уплотнительных колец:

 

Кольца резиновые уплотнительные круглого сечения для гидравлических и пневматических устройств (ГОСТ 9833 – 73).

Нам необходимо три уплотнительных кольца.

Поскольку корпус составной  и состоит из двух частей следовательно  в месте стыка этих частей требуется  установить уплотнительное кольцо.  Обозначение 165-175-58 диаметр сечения 5,8мм, а сам диаметр равен 162мм.

Так как требуется  уплотнить и место стыка корпуса и  крышки. Нам будет необходимо следующее кольцо. Обозначение 080-090-30 диаметр сечения 3мм, а сам диаметр равен 83,5мм.

 

Так же необходимо уплотнить  и место стыка корпуса и  задней крышки. Нам будет необходимо следующее кольцо. Обозначение 122-130-46 диаметр сечения 4,6мм, а сам диаметр равен 120,0мм.