4.3. Аксиально-поршневые насосы

1. Определяется подача насоса

, м³/с,

где ₀ - величина объемного КПД (для рассматриваемых типов насосов при номинальных условиях работы ₀ = 0,960,98).

2. Рабочий объем насоса q определяется по формуле

, м³,

где n - число оборотов ротора насоса (n = 10002000 об/мин).

3. Рабочий объем одного цилиндра q_ц определяется

q_ц = , м³,

где z - число поршней (Приложение, табл.12).

4. Диаметр плунжера (поршня)

, м,

где - рабочий объем одного цилиндра, м³ ( и d -максимальный ход поршня и его диаметр, м), i = -конструктивный параметр насоса (i =12).

5. Диаметр окружности цилиндрового блока

, м.

6. Наружный диаметр блока

, м.

7. Угол наклона диска, при котором будет обеспечен для данных параметров требуемый рабочий объем насоса, определяется по формуле

8. Мощность на валу насоса определяется по формуле (6), где объемный КПД для рассматриваемых насосов при номинальных условиях работы равен η₀= 0,890,97, а механический КПД - η_мех= 0,690,91.

4.4. Пластинчатые насосы

1. Определяется рабочий объем насоса по формуле (9), где величина объемного КПД для номинальной работы данного типа насосов принимается равной η₀ = 0,750,98, а число оборотов ротора n выбирается в соответствии с рекомендациями (Приложение, табл.13).

2. Максимальная величина эксцентриситета определяется по формуле

, м,

где k₁ - коэффициент пропорциональности (Приложение, табл.14).

3. Диаметр направляющей (статора) определяется по формуле

, м.

4. Ширина ротора и пластин в определяется из соотношения

в = (1,6  2,I) , м.

5. Длина пластин l_пл = (3,5  4,1) е м.

6. Число пластин z = 7  16.

7. Мощность на валу насоса определяется по формуле (8), где η_nолн = 0,68  0,88 - полный КПД насоса (η_nолн = η₀ ּη_мех ).

8. Рекомендуемая литература

1. Вильнер Я.М., Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам, -Минск: Высшая школа, 1976. -287 с.

2. Ермаков В.В. Основы расчета гидропривода - М.: Машгиз, 1951. - 247 с.

3. Аврутин Р.Д. Справочник по гидроприводам металлорежущих станков. -М.: Машиностроение, 1965. -267 с.

4. Богданович Л.Б. Гидравлические приводы в машинах. -М.: Машгиз, 1962.-161 с.

5. Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. -М.: Машиностроение, 1974. -606 с.

6. Бурдун Г.Д., Колашников Н.В., Стоцкий Л.Р. Международная система единиц. -М.: Высшая школа, 1964. -274 с.

7. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. -М.: Машиностроение, 197I. -671 с.

Приложение

Рис. 1. Расчетные схемы задания:

1- гидродвигатель, 2- золотниковый распределитель, 3- дроссель,

4- клапан предохранительный, 5- золотник напорный, 6- клапан обратный,

7- фильтр, 8- насос, 9- дроссельный порционер.

-

Исходные данные задания

А, Б, В, Г, Д

А, Б

В, Г, Д

№ п/п

Усилие, передаваемое штоком гидроцилиндра рабочему органу, Н

Сумма силы трения на направляющих исполнительного механизма и силы инерции, Н

Всасывающая линия, м

Нагнетательная линия, м

Исполнительная линия, м

Сливная линия, м

Угол плавного поворота труб

Материал труб

Ход поршня гидроцилиндра, м

Число двойных ходов поршня, ход/мин

Ход поршня гидроцилиндра, м

Число двойных ходов поршня, ход/мин

Р

Ртр

lв

lн

lи

lс

α

S

n

S

n

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 10200 10400 10600 10800 11000 11500 12000 12400 12800 13200 13600 13900 14100 14400 14800 15000 15400 15700 16000 16200 16600

4000 4200 5000 4800 5500 6000 6500 7000 8000 8000 8100 8000 7900 9000 9100 9500 9700 10000 10100 10200 10300 10500 10700 10800 10900 11000 11100 11300 11500 11700

0,39 0,59 0,55 0,53 0,40 0,15 0,17 0,10 0,35 0,33 0,39 0,41 0,17 0,20 0,25 0,19 0,61 0,53 0,19 0,10 0,15 0,23 0,29 0,27 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,25

1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 1,15 1,35 1,55 1,75 1,95 2,25 2,25 2,45 2,65 2,85 1,05 1,25 1,45 1,65 1,85 1,95 3,00 1,10 1,30 1,50 1,70 1,90 2,55 2,35

4,00 4,20 4,80 4,60 4,40 6,00 6,00 5,14 5,24 5,44 5,64 5,84 4,18 4,38 4,58 4,78 4,98 5,26 5,46 5,66 5,86 6,00 4,14 4,34 4,54 4,74 4,94 4,00 4,00 5,22

0,50 0,70 0,90 1,00 1,30 1,50 1,70 1,90 2,00 2,20 2,40 2,60 2,80 3,00 3,10 3,30 3,50 3,70 3,90 1,05 1,85 1,45 1,55 1,75 1,95 2,15 2,25 2,55 2,65 2,85

15 30 60 90 15 15 60 90 90 30 30 60 60 30 15 60 90 60 15 30 15 60 90 30 15 60 30 60 30 90

м м м м а а а а а л л л л л л с с с с с с с ч ч ч ч ч ч ч ч

0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,20 0,20 0,30 0,50 0,10 0,80 0,50 0,35 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,96

9 6 4 6 4 9 6 5 2 9 3 5 6 2 9 1 1 6 3 4 4 6 7 9 2 1 7 3 2 1

0,10 0,25 0,15 0,40 0,55 0,60 0,25 0,45 0,35 0,30 0,20 0,10 0,14 0,18 0,54 0,25 0,37 0,52 0,12 0,16 0,32 0,24 0,56 0,60 0,31 0,37 0,57 0,22 0,15 0,33

3 3 2 4 3 2 1 1 2 5 4 4 2 2 3 4 5 2 3 2 4 2 4 3 2 1 1 1 3 3

Примечание:

а) в задании материал обозначен: с - сталь, л – латунь, м – медь, ч - чугун, а - алюминий; б) исполнительная линия состоит из двух равных участков.

b

60 50 35 25 18 12 8 6 4 3 2 1

1 2 3 4 6 8 1 2 3 4 6 8 1 2 3 4 6 8 Re 101 102 103 104 Рис. 2. График по определению поправочного коэффициента b

Таблица 2

Основные размеры гидроцилиндра ЭНИСМ-М21-3

dш/D	Диаметр поршня D, мм	45	50	65	75	90	105	125	150
0,3 0,5 0,6	Диаметр штока dш, мм	12 22 32	16 25 35	20 30 45	25 35 50	25 45 65	30 50 75	35 55 90	45 75 105

Таблица 3

Значения параметра силовых цилиндров

Усилие на штоке Рр, Н	менее 9806,7	11768 29420	29420 58840	58840 98067	Более 98067
Давление в силовом гидроцилиндре Рц, Н/м2	Менее 4903330	5883990 6864660	7885990 9806650	11767900 14709975	15690640 19613300
Параметр	0,20,3	0,30,4	0,5	0,60,7	0,7

Таблица 4

Технические характеристики контрольно-регулирующей

и распределительной аппаратуры

Наименование элементов гидропривода	Типоразмеры	Параметры
		Номинальный расход Qном103, м3/с	Максимальное рабочее давление Рmax, МПа	Потери давления при номинальном расходе Рном, МПа
Дроссель Предохранительные клапаны Клапаны обратные Золотники напорные	Г 77-24 Г 77-25 Г 77-26 Г 77-27 Г 55-12 Г 55-13 Г 55-14 Г 55-15 Г 51-21 Г 51-22 Г 51-23 Г 51-24 Г 51-25 Г 51-26 Г 51-27 Г 66-22 БГ 66-22 Г 66-24 БГ 66-24 Г 66-25 БГ 66-25	1,20 2,35 4,70 9,49 0,017 0,0500,583 0,0501,170 0,0832,333 0,133 0,300 0,583 1,167 2,333 4,667 9,334 0,0170,300 0,0170,300 0,0500,117 0,500,117 0,0832,333 0,0832,333	20 20 20 20 0,35,0 0,35,0 0,35,0 0,35,0 20 20 20 20 20 20 20 0,32,0 0,65,0 0,32,0 0,65,0 0,32,0 0,65,0	0,02 0,02 0,02 0,02 0,4 0,4 0,4 0,4 0,20 0,20 0,20 0,20 0,15 0,15 0,15 0,25 0,60 0,25 0,60 0,30 0,60

Таблица 5

Технические характеристики пластинчатых фильтров

Типоразмеры	Пропускная способность Q105, м3/с	Максимальное рабочее давление Рmax, МПа	Площадь фильтрующей поверхности F104, м2
0,08 Г 41-11 0,08 Г 41-12 0,08 Г 41-13 0,12 Г 41-13 0,08 Г 41-14 0,12 Г 41-14 0,08 Г 41-15 0,12 Г 41-15 0,20 Г 41-15	5,0 13,3 26,7 41,7 53,3 83,3 105,0 166,7 208,3	5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0	3,3 8,8 17,7 27,6 35,3 55,2 69,5 110,3 137,9

Таблица 6

Удельная пропускная способность

Фильтрующий материал	л/см2	м3/м2
Редкая сетчатая хлопчатобумажная ткань Мягкое сухое волокно (1 см. толщины) Густая металлическая сетка Пластинчатый фильтр с зазорами 0,050,08 мм между пластин	0,009 0,015 0,050 0,080	0,090 0,150 0,500 0,800

Таблица 7

Допустимые скорости в трубопроводах объемного гидропривода

№ п/п	Наименование линий	Допустимая скорость Vi, м/с
1. 2. 3. 4.	Всасывающая Исполнительная Сливная Нагнетательная при давлении: до 2,5 МПа 5,0 МПа 10,0 МПа свыше 15,0 МПа	1,01,5 2,03,0 1,02,0 3,0 4,0 5,0 8,010,0

Примечание: Указание величины допустимых скоростей применимы при коротких трубопроводах ( 100, где l и d длина и диаметр трубопровода соответственно). Для длинных трубопроводов ( >100) эти величины допустимых скоростей необходимо уменьшить на 3050 %.

Таблица 8.

Ряд номинальных (стандартных) внутренних диаметров трубопроводов

объемных гидроприводов

Dy, мм	3 4 6 8 10 13 15 20 25 32 40
	60 70 80 100 125 150 175 200 225

Таблица 9

Абсолютная шероховатость () для трубопроводов

из различных материалов

№ п/п	Материалы труб и способы изготовления	Значения , мм
1 2 3 4 5 6	Чугунные литые Стальные холоднотянутые Стальные горячекатаные Медные, латунные, свинцовые Алюминиевые и из алюминиевых сплавов Стеклянные	0,25 0,04 0,04 0,00150,01 0,00150,06 0,00150,01

Таблица 10

Диапазон применения роторных насосов

Тип насоса	Пределы рабочего давления Рнас, МПа
Пластинчатые насосы одинарного действия Шестеренчатые насосы Радиально-поршневые Аксиально-поршневые	Рнас < 4 4 < Рнас < 10 10 < Рнас  15 Рнас > 20

Таблица 11

Технические характеристики шестеренчатых насосов

Кинематический коэффициент вязкости 104, м2/с	0,115	0,238	0,495	0,747	1,004	1,254
Наибольшая допустимая скорость зубчатых колес , м/с	5,1	4,5	3,8	3,5	3,25	3,0

Таблица 12

Рекомендуемое число цилиндров аксиально-поршневых насосов

Расход за один оборот Q104, м3	до 1	12,5	свыше 2,5
Рекомендуемое число цилиндров z	7	9	11

Таблица 13

Рекомендуемая частота вращения ротора пластинчатых насосов

Подача насоса QТ103, м3/с	свыше 1,25	до 1,26	до 0,83
Число оборотов ротора n, об/мин	1200	1500	1800

Таблица 14.

Значение параметра k₁

Величина рабочего объема насоса q104, м3	до 2	2-5	5-10
Величина k1	1	0,8	0,8

Ввод

исходных данных

Расчет

подачи насоса

Расчет диаметров

гидравлических линий

нет

да

Расчет

да

нет

Вывод

результатов

Рис. 3. Блок-схема расчета зависимости потребляемой мощности

гидроцилиндра от числа оборотов насоса

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ……………………………………………….4

ПОРЯДОК ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА

ОБЪЁМНОГО ГИДРОПРИВОДА

С ВОЗВРАТНО- ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ

ВЫХОДНОГО ЗВЕНА ………………………………………………………….4

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

ГИДРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ………………….5

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ

ГИДРОАППАРАТУРЫ……………………………………………………….....6

2.1. Золотниковый распределитель………………………………………….7

2.2. Дроссель…………………………………………………………………..7

2.3. Клапаны…………………………………………………………………...8

2.4. Дроссельный порционер…………………………………………………8

2.5. Фильтр…………………………………………………………………….9

3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

ГИДРОПРИВОДА………………………………………………………………..9

4. ВЫБОР ТИПА ОБЬЁМНОГО НАСОСА………………………………….11

5. РАСЧЕТ ЗАВИСИМОСТИ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ

СИЛОВОГО ГИДРОЦИЛИНДРА ОТ ЧИСЛА ОБОРОТОВ НАСОСА……..11

6. Пример гидравлического расчета

объёмного гидропривода с прямолинейным

возвратно-поступательным движением

выходного звена……………………………………………………….....13

7. Пример расчёта основных параметров

объёмных насосов……………………………………………………….19

4.1. Шестерёнчатые насосы………………………………………………….19

4.2. Радиально-поршневые насосы…………………………………………20

4.3. Аксиально-поршневые насосы……………………………………….…21

4.4. Пластинчатые насосы……………………………………………………22

8. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА……………………………………...23

Приложения……………………………………………………………………...24

30