
- •1. Описание конструкции
- •3. Ввод исходных данных на пк
- •4. Исходные конструктивные и эксплуатационные параметры для исследования режимов работы шестеренного насоса
- •2. Последовательность действий и алгоритм расчета
- •3.Ввод исходных данных на пк
- •1. Описание стенда
- •2. Порядок проведения исследования и алгоритм расчета
- •3. Алгоритм расчёта
- •5. Ввод исходных данных на эвм
- •6. Графическое представление результатов
- •1. Изучение конструкции аксиально-поршневой гидромашины.
- •2. Последовательность проведения стендовых испытаний
- •3. Константы расчёта
- •4. Алгоритм расчёта
- •5. Результаты расчёта
- •1Схемы лабораторных стендов
- •3. Порядок проведения опытов
- •4. Константы расчета
- •5. Алгоритм расчета характеристик
- •6. Обработка опытных данных на эвм
- •1. Расчет осуществляется на персональном компьютере (пк)
- •Длину дроссельного отверстия находим из выражения
- •1.1. Схема лабораторного стенда
- •2. Порядок проведения лабораторного исследования по снятию параметров регулируемого дросселя
- •3. Порядок проведения лабораторного исследования по снятию параметров регулятора потока
- •4. Постоянные параметры для расчета
- •5. Алгоритм расчёта опытных данных по дросселю и регулятору потока
- •6. Обработка опытных данных на эвм
- •1. Схема лабораторного стенда
- •2. Порядок проведения лабораторного исследования
- •3. Постоянные параметры для расчета
- •4. Алгоритм обработки опытных данных
- •5. Графическое представление результатов расчета
- •Константы расчета
- •Алгоритм для расчета характеристик
- •Результаты расчета
- •Константы расчета
- •Алгоритм расчёта
- •I. Изучение влияния свойств рабочих жидкостей на гидравлические параметры схемы
- •Исходные даннье
- •III. Алгоритм расчета
- •Силовая часть гидропневмоприводов
- •1.1. Конструктивные обозначения насосов и компрессоров
- •Исполнительная часть гидроприводов
- •Гидропневмодвигатели вращательного движения
- •Силовые цилиндры
- •Гидропневмодвигатели поворотного типа
- •Распределительно-управляющая часть
- •Вспомогательные элементы гидропневмоприводов
- •Последовательность расчёта параметров
- •Последовательность расчёта параметров
- •Алгоритм расчёта
- •Константы расчёта
- •Последовательность расчёта
- •VII. Графики
- •I.Последовательность расчёта гидравлических характеристик:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное агентство по образованию
_____________
Санкт-Петербургский институт машиностроения (ВТУЗ-ЛМЗ)
Иванов В.А
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ОБЬЕМНЫХ ГИДРОМАШИН И ГИДРОАППАРАТОВ
Учебное пособие
Санкт-Петербург - 2009
УДК 62.822
Иванов В.А. Лабораторные исследования объёмных гидромашин и гидроаппаратов: Учебное пособие. – СПб.: Изд-во ПИМаш, 2009. – 108 с.
Содержит обозначения в соответствии с ГОСТ элементов гидравлических систем и их назначением, знакомит студентов с конструкциями объёмных гидромашин и их рабочими параметрами, с конструкциями гидроаппаратов и принципом их работы, с лабораторными стендами для испытания гидромашин и гидроаппаратов, а также с методами обработки полученных опытных данных и их графическим представлением. Приводится алгоритм расчёта опытных данных на персональном компьютере (ПК). В приложении приводится журнал лабораторных исследований, который содержит все необходимые сведения для их проведения.
Предназначено для студентов технологических специальностей и ИТР.
Ил. - 24, табл. – 30, библиогр. – 5 назв.
Рецензенты - к.т.н., доц. Рыбаков В.Н. (СПбГТУ),
к.т.н., проф. Братчиков А.Я. (ПИМаш)
© Санкт-Петербургский институт
машиностроения, 2009
Содержание
Общие сведения………………………………......……………………………….4
Лабораторное исследование №1, Часть І – ІІ 5
Принцип работы и назначения объёмных насосов………...........…..………….9
Лабораторное исследование № 2, Часть I…...…….……………..………….…13
Лабораторное исследование № 2, Часть II………………………..……………20
Лабораторное исследование № 2, Часть III...….………………….……...……27
Лабораторное исследование № 2, Часть IV…..………………....…………..…34
Лабораторное исследование № 3, Часть I…...…..…...…………….……..……39
Лабораторное исследование № 3, Часть II и III.…………………………….…51
Лабораторное исследование № 3, Часть IV….……………………………...…63
Лабораторное исследование № 4, Часть I…....…………………………...……69
Лабораторное исследование № 4, Часть II…………………………………..…73
Рекомендации к графическому оформлению экспериментальных данных....................................................................................................................77
Литература………………….……………………………………………….……78
Приложение 1. Журнал лабораторных исследований по гидравлике
и гидроприводу………………………………………………………………….79
Общие сведения
Учебное пособие содержит описания к лабораторным исследованиям по гидравлике, гидромашинам и элементам гидроприводов. В нем приводятся как теоретические сведения, необходимые для основания студентами материала, так и практические данные по конструкциям гидромашин и гидроаппаратов, а также по лабораторным стендам и методам обработки полученных опытных данных.
Прежде чем знакомиться с содержанием лабораторных исследований, рассмотрим основные свойства рабочих жидкостей, применяемых в гидравлических системах.
Понятие
жидкость в гидравлике – это сплошная
среда, в которой отсутствуют пустоты и
механические включения, она не имеет
собственной формы, обладает текучестью
и практически несжимаема. В качестве
рабочей жидкости в гидравлических
системах металлорежущих станков,
технологических приспособлений,
гидравлических прессах и т.п. используют
минеральное масло с присадками, т.е. с
добавками, улучшающими его свойства.
Плотность минерального масла
лежит в диапазоне (880 – 915) кг/м3.
Объемный
модуль упругости минерального масла
в зависимости от марки масла находится
в диапазоне
Н/м2.
Если сравнить модуль упругости
конструкционной стали
Н/м2
с модулем упругости минерального масла,
то можно сделать вывод, что они близки
к друг другу, т.е. минеральное масло по
сжимаемости приближается к конструкционной
стали. При изменении давления на 15 МПа
объем минерального масла изменяется
примерно на 1%.
Тепловое
расширение минерального масла определяется
коэффициентом теплового расширения
,
который характеризует изменение единицы
объема масла при изменении его температуры
на 1 ˚С.
Величина
лежит в диапазоне
,
что означает изменение первоначального
объема масла на (0,6 – 0,7) % при изменении
температуры на 10 ˚С.
Вязкость
– это свойство рабочей жидкости
сопротивляться взаимному сдвигу ее,
прилагающих друг к другу слоев. Вязкость
минерального масла является наиболее
важным свойством и характеризуется
кинематическим коэффициентом вязкости
- это 1 Стокс, который разбит ещё на 100
единиц, т.е. 1 Ст = 100 сСт, а 1 сСт = 0,01 см2/с.
Лабораторное исследование № 1, часть I носит расчётно-ознакомительный характер. В ней приводится гидравлическая схема, содержащая трубопровод, местное сопротивление, гидроаппараты и приводной насос. Условия эксплуатации гидросхемы конкретизируются исходными данными, на основании которых составлены варианты индивидуальных заданий в виде таблицы эксплуатационных параметров. При проведении студентами гидравлических расчётов необходимо обратить внимание на наличие в формулах переводных коэффициентов, предназначенных для перевода несистемных единиц в системные, в соответствии с системой СИ исходные данные для расчёта взять из табл. 1.1. Сопоставляя данные различных вариантов, исследуется эффективность работы гидросхемы.
Во второй части лабораторного исследования № 1 приводятся обозначения элементов гидропневмоприводов в соответствии с ГОСТ, поясняется их назначение в гидравлических и пневматических приводах. Данный материал, дополненный плакатами конструкций гидроаппаратов и их реальными конструкциями, представленными на лабораторных стендах, позволяет студентам научиться читать гидравлические схемы и объяснять их принцип работы.
В лабораторном исследовании № 2 по объёмным гидромашинам приводятся как теоретические сведения, объясняющие их принцип работы, так и справочные данные по рабочим параметрам.
Исходные данные к лабораторному исследованию № 1. Часть I
Таблица 1.1.
Вариант № |
Марка масла |
|
ν50о |
nt |
tм |
Ем |
Рн |
κ |
dу |
ζ |
l |
Qф* |
Qок* |
Q |
- |
- |
|
|
- |
0С |
МПа |
МПа |
% |
мм |
- |
м |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
9 |
12 |
13 |
14 |
15 |
1 |
ИГП-18 |
880 |
0,18 |
1,97 |
45 |
1400 |
4,0 |
0,2 |
10 |
4 |
10 |
25 |
25 |
17 |
2 |
И-20А |
885 |
0,2 |
2,02 |
46 |
1450 |
4,5 |
0,4 |
10 |
5 |
9 |
25 |
25 |
19 |
3 |
Т22 |
885 |
0,22 |
2,04 |
47 |
1470 |
5,0 |
0,6 |
10 |
6 |
8 |
25 |
25 |
21 |
4 |
ИГП-30 |
895 |
0,3 |
2,17 |
48 |
1550 |
5,5 |
0,8 |
10 |
7 |
7 |
25 |
25 |
23 |
5 |
И-30А |
895 |
0,3 |
2,17 |
49 |
1540 |
6,0 |
1,0 |
10 |
8 |
6 |
25 |
25 |
20 |
6 |
Т30 |
895 |
0,3 |
2,17 |
51 |
1560 |
6,5 |
1,5 |
16 |
6 |
5 |
100 |
63 |
50 |
7 |
ИГП-38 |
900 |
0,38 |
2,32 |
52 |
1650 |
7,0 |
2,5 |
16 |
7 |
6 |
100 |
63 |
52 |
8 |
И-40А |
905 |
0,4 |
2,36 |
53 |
1680 |
7,5 |
4,0 |
16 |
5 |
7 |
100 |
63 |
54 |
9 |
Т46 |
910 |
0,46 |
2,4 |
54 |
1700 |
8,0 |
2,5 |
16 |
5 |
8 |
100 |
63 |
56 |
10 |
ИГП-49 |
915 |
0,49 |
2,42 |
55 |
1850 |
8,5 |
1,5 |
16 |
4 |
9 |
100 |
63 |
60 |
11 |
И-50А |
915 |
0,5 |
2,45 |
56 |
1900 |
9,0 |
1,0 |
20 |
8 |
10 |
200 |
125 |
90 |
12 |
И-40А |
905 |
0,4 |
2,36 |
57 |
1680 |
9,5 |
0,8 |
20 |
7 |
5 |
200 |
125 |
95 |
13 |
И-30А |
895 |
0,3 |
2,17 |
56 |
1540 |
10 |
0,6 |
20 |
6 |
6 |
200 |
125 |
100 |
14 |
И-20А |
880 |
0,2 |
2,02 |
55 |
1450 |
9,5 |
0,4 |
20 |
5 |
7 |
200 |
125 |
105 |
15 |
ИГП-38 |
900 |
0,38 |
2,32 |
54 |
1650 |
8,0 |
0,2 |
20 |
9 |
8 |
200 |
125 |
110 |
16 |
ИГП-30 |
895 |
0,3 |
2,17 |
53 |
1550 |
7,5 |
4,0 |
25 |
8 |
9 |
320 |
200 |
170 |
17 |
ИГП-18 |
880 |
0,18 |
1,97 |
52 |
1400 |
7,0 |
2,5 |
25 |
7 |
10 |
320 |
200 |
180 |
18 |
Т46 |
910 |
0,46 |
2,4 |
51 |
1700 |
6,5 |
1,5 |
25 |
6 |
9 |
320 |
200 |
175 |
19 |
Т30 |
895 |
0,3 |
2,17 |
49 |
1560 |
6,0 |
1,0 |
25 |
5 |
8 |
320 |
200 |
185 |
20 |
Т22 |
885 |
0,22 |
2,04 |
48 |
1470 |
5,5 |
0,8 |
25 |
4 |
7 |
320 |
200 |
190 |
21 |
ИГП-49 |
915 |
0,49 |
2,42 |
47 |
1850 |
5,0 |
0,6 |
32 |
4 |
6 |
400 |
250 |
200 |
22 |
ИГП-38 |
900 |
0,38 |
2,32 |
46 |
1650 |
4,5 |
0,4 |
32 |
5 |
5 |
400 |
250 |
210 |
23 |
ИГП-30 |
895 |
0,3 |
2,17 |
45 |
1550 |
4,0 |
0,2 |
32 |
6 |
7 |
400 |
250 |
220 |
24 |
ИГП-18 |
880 |
0,18 |
1,97 |
44 |
1400 |
6,3 |
2,5 |
32 |
7 |
8 |
400 |
250 |
230 |
25 |
Т46 |
910 |
0,46 |
2,4 |
55 |
1700 |
8,6 |
1,5 |
32 |
8 |
9 |
400 |
250 |
240 |
В частях I и II данного исследования изучаются конструкции шестерённых и пластинчатых нерегулируемых насосов, используемых в гидравлических системах металлорежущих станков, технологических
приспособлений, промышленных роботов. В процессе исследования разбираются рабочие камеры насосов, осуществляется наглядное знакомство с их устройством и принципом работы, измеряются размеры деталей, образующих рабочую камеру и определяющих величину теоретической подачи. Результаты измерений заносятся в табл. 2.3 и 2.9. Кроме того, в
табл. 2.4 и 2.8 приводятся варианты с данными по условиям эксплуатации насосов, позволяющие каждому студенту выдать задание для расчёта конкретного режима работы насоса. Для расчета исходных параметров с помощью персонального компьютера (ПК) приводятся блок-схемы алгоритма их расчёта, рис. 2.2 и 2.4.
Результаты расчётов параметров объёмных насосов заносятся в
табл. 2.6 и 2.12.
В части III данного исследования проводятся испытания на лабораторном стенде (рис. 2.5) объёмного насоса пластинчатого типа Г12-31М. Полученные опытные данные заносятся в табл. 2.13. Алгоритм расчёта приведён в виде формул с пояснениями входящих в них величин, а также приводится блок-схема алгоритма расчёта на ПК. Результаты расчёта сводятся в табл. 2.15, на основании которых строятся рабочие характеристики насоса, рис. 2.7.
В части IV лабораторного исследования студенты знакомятся с конструкцией аксиально-поршневой гидромашины. Так как объёмные гидромашины являются принципиально обратимыми, т. е. конструкции насосов и гидромоторов принципиально похожие, то на примере схемы,
рис. 2.8, аксиально-поршневой гидромашины изучается её работа в режиме насоса и гидромотора. Кроме того, в режиме гидромотора проводится исследование его КПД на лабораторном стенде, рис. 2.9. Опытные данные сводятся в табл. 2.16, приводится алгоритм расчёта, результаты заносятся в табл. 2.17, на основании полученных данных строятся графики, приведённых зависимостей на рис. 2.10.
В лабораторном исследовании № 3, часть I приводятся схемы лабораторных стендов для испытаний направляющей и регулирующей гидроаппаратуры на рис. 3.1 и 3.2. Здесь же рассматривается схема конструкции, назначение и принцип работы крана управления, рис.3.3. Приводится последовательность проведения испытаний его на лабораторном стенде (рис. 3.1), полученные данные заносятся в табл. 3.1, приводятся константы расчета и алгоритм расчёта характеристик крана управления. В табл. 3.3 дается расшифровка символов для расчёта на ПК, а на рис. 3.4 – алгоритм расчёта на ПК. Графическое представление результатов расчёта приводится на рис. 3.5 для коэффициента расхода и коэффициента местного сопротивления от числа Рейнольдса, а также для зависимости расхода жидкости от перепада давления на кране управления.
В частях II и III данного лабораторного исследования рассматриваются гидроаппараты, применяемые при дроссельном регулировании скорости гидроприводов, – это дроссель и регулятор потока. Поясняются достоинства и недостатки дроссельного регулирования, рассматриваются схемы конструкций щелевого дросселя (рис. 3.6) и регулятора потока (рис. 3.7), объясняется их принцип работы, а также последовательность действий при испытаниях на лабораторном стенде,
рис. 3.1
Приводятся постоянные параметры для обработки опытных данных по дросселю и регулятору потока, результаты измерений заносятся в табл. 3.4 и 3.5. Для возможности обработки опытных данных на ПК выполнена в
табл. 3.7 расшифровка символов, а на рис. 3.10 приводится графическое представление результатов расчёта, алгоритм расчёта на ПК представлены на рис. 3.9.
В части IV лабораторного исследования № 3 на рис. 3.11 представлена принципиальная конструкция гидрораспределителя типа В6. На стенде (рис. 3.2) проводятся его гидравлические испытания в режиме пропорционального управления, т.е. в режиме ступенчатого смещения золотника 3 относительно корпуса 1, рис. 3.11, в промежутке между его двумя крайними положениями. Здесь же поясняется порядок проведения лабораторного исследования, результаты измерений заносятся в табл. 3.8. Приводятся постоянные параметры для расчёта и алгоритм обработки опытных данных. Результаты расчета сведены в табл. 3.9.
В лабораторном исследовании № 4, часть I сначала осуществляется знакомство с конструкцией редукционного клапана непрямого действия, рассматривается его назначение и принцип действия. Исследование его характеристик проводится на лабораторном стенде, рис. 3.1. Опытные данные заносятся в табл. 4.1. Приводятся константы для расчёта и алгоритм расчёта гидравлических характеристик. Рёзультаты расчёта сводятся в
табл. 4.2. Графическое представление опытных зависимостей приводятся на рис. 4.2 – это зависимость площади открытия редукционного клапана от перепада давления на нём, а также зависимость коэффициента местного сопротивления редукционного клапана от числа Рейнольдса.
Во второй части лабораторного исследования № 4 осуществляется знакомство с предохранительным клапаном прямого действия. На рис. 4.3 – приводится схема его конструкции и установки в гидролинии. Проведение испытаний осуществляется на лабораторном стенде, рис. 3.1. Результаты испытаний заносятся в табл. 4.3. Приводятся константы для расчёта и алгоритм расчёта гидравлических параметров. Результаты сводятся в
табл. 4.4. Графические зависимости, строятся на рис. 4.4, где устанавливается взаимосвязь между площадью открытия клапана и давлением в напорной магистрали при его срабатывании, а также изменение коэффициента местного сопротивления от числа Рейнольдса.
Принцип работы и назначение объемных насосов
Объемные насосы гидроприводов для технологических устройств являются гидромашинами роторного типа и подразделяются на шестеренные, пластинчатые, аксиально-поршневые, радиально-поршневые.
При вращении ротора насоса жидкость поступает в его рабочие камеры, где осуществляется подвод гидромеханической энергии к жидкости путем ее переноса или вытеснения из зоны низкого давления (полость всасывания) в зону высокого (полость нагнетания).
Объемные насосы для гидроприводов служат источником гидромеханической энергии жидкости; в них осуществляется преобразование механической энергии, подведенной к ротору насоса от электродвигателя, в гидромеханическую энергию движущейся жидкости.
Основные параметры объемных насосов.
Рабочий объем qн, (см3)- это объем жидкости, подаваемой насосом за один оборот ротора при отсутствии перепада давления между полостями нагнетания и всасывания (т.е. при отсутствии утечки жидкости через технологические зазоры в рабочей камере). Иногда рабочий объем называют удельной геометрической подачей насоса, так как он определяется геометрическими размерами рабочей камеры насоса.
Давление на выходе насоса рн*1 (давление нагнетания), (МПа). Насосы станочных гидроприводов рассчитаны на стандартное давление рн* , МПа из ряда 1,6; 2,5; 6,3; 10; 12,5; 20; 25; 32; 50.
Параметры, отмеченные знаком "*", являются справочными.
Частота вращения ротора насоса nH, (об/мин).
Дня отечественных насосов эта величина находится в диапазоне 930…1800 об/мин; некоторые зарубежные фирмы выпускают объемные насосы на частоту вращения до 5000 об/мин (шестеренные) и до 7500 об/мин (аксиально-поршневые). Увеличение частоты вращения ротора уменьшает металлоемкость и габариты насосов, повышает его энергоемкость.
Теоретическая подача насоса, (л/мин) равна
.
(1.1)
Иногда
называют геометрической
подачей, так
как она зависит от геометрии рабочей
камеры.
Утечка жидкости через технологические зазоры рабочей камеры –
∆Q (л/мин). Ее величина зависит от типа насоса, качества изготовления и условий его эксплуатации.
Действительная подача насоса QН, (л/мин) - количество жидкости, подаваемое потребителю в единицу времени, определяется по формуле
QH=QT-∆Q. (1.2)
Объемный КЦД насоса η0, учитывающий объемные потери в насосе из-за утечки жидкости, вычисляется по формуле
η0=
.
(1.3)
Объемные потери в насосе при эго эксплуатации зависят от давления рН, развиваемого насосом, которое в общем случае может отличаться от справочного (паспортного) давления на выходе насоса рН*. Поэтому различают справочный объемный КПД η0*, определенный при номинальном (паспортном) давлении на выходе из насоса, и расчетный объемный КПД - η0Н, который учитывает условия эксплуатации насоса (действительный перепад давления, создаваемый насосом). Поэтому расчетный объемный КПД насоса, приведенный к конкретному режиму его эксплуатации, найдем
,
(1.4)
где
- перепад давлений, создаваемый насосом
на заданном режиме работы; ν50˚,
- кинематические коэффициенты вязкости
масла при 50°С и рабочей температуре
соответственно, сСт (I сСт = 0,01 см2/с).
(1.5)
где tм – рабочая температура масла, ˚С; nt – показатель степени, зависящий от марки масла (табл. 1.2).
Таблица 1.2
Значения величин ν50˚и nt
Марка масла |
ИГП-18 |
Т22 |
ИГП-30 |
ИГП-38 |
Т46 |
ИГП-49 |
nt |
1,97 |
2,04 |
2,17 |
2,32 |
2,4 |
2,42 |
ν50˚,
|
0,18 |
0,22 |
0,30 |
0,38 |
0,46 |
0,49 |
Механический КПД насоса ηм учитывает потери на трение в механизме насоса (трение в подшипниках, в зубьях зубчатых колес шестеренных насосов, трение пластин о статор в пластинчатых насосах, поршней о наклонный диск в аксиально-поршневых и поршней об обойму статора в радиально-поршневых насосах и т.д.). Кроме того, в механический КПД объемных гидромашин (насосы и гидромоторы) обычно включают и гидравлические потери, связанные с потерями гидравлической анергии при движении жидкости в рабочей камере насоса. Поскольку скорость жидкости в рабочей камере мала (составляет несколько метров в секунду), то и гидравлические потери также малы (не более 1% от всех видов потерь), поэтому их специально не рассматривают, а включают в механический КПД.
Эффективная
мощность
,
[Вт], развиваемая насосом, равна
.
(1.6)
При
расчете
в
СИ необходимо в формулу (1.6) подставлять
значения
в мегапаскалях, а
в литрах в минуту, имея ввиду, что
1 МПа=1МН/м2=106Па=106 Н/м2, а 1 л/мин=1,67·10-5 м3/с, кроме того,
1 Вт=1 Н·м/с, а 1 кВт=103 Вт.
Объемные, гидравлические и механические потери в насосе учитываются полным КПД насоса
.
(1.7)
Потребляемая мощность насоса N, [Вт] – это мощность, которую необходимо подвести к валу насоса
N=
.
(1.8)
ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ №2. Часть I
ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ШЕСТЕРЕННОГО НАСОСА, РАСЧЕТ ЕГО ПАРАМЕТРОВ НА ПК
Цель работы – ознакомиться с устройством рабочей камеры насоса, измерить образующие ее детали, исследовать параметры для заданного режима эксплуатации с помощью ЭВМ.
1. Описание конструкции
Основными элементами рабочей камеры шестеренного насоса (рис.2.1) являются корпус 1, выполненный методом литья из чугуна или дюралюминия, в цилиндрические расточки которого установлена пара зубчатых колес, изготавливаемых из конструкционной стали обычно заодно с валами, откуда и происходит название насоса.
Зубчатое
колесо 2 является ведомым, другое -
ведущим. При вращении ведущего колеса
3 ведомое 2 совершает вращение в
противоположном направлении. Жидкость
захватывается зубьями колес, выходящими
из зацепления в полости всасывания В,
и переносится в полость нагнетания Н в
рабочих камерах, образуемых впадинами
между зубьями колес, расточками корпуса
и торцевыми крышками с уплотнениями. В
полости нагнетания H
зубья вновь входят в зацепление,
жидкость вытесняется из впадин зубчатых
колес и через полость Н (нагнетательный
патрубок) подается потребителю. Зазор
между выступами зубьев колес и расточками
корпуса равен δ, его величина определяется
полем допусков на диаметры выступов
зубьев da
и расточек корпуса. При работе насоса
происходит притирка поверхностей зубьев
колес и торцевых крышек с торцами
зубчатых колес, поэтому при проведении
расчетов утечками между перечисленными
элементами можно пренебрегать, а следует
учитывать лишь утечки через зазор δ.
Режим движения жидкости в зазоре между
головкой зуба и корпусом принять
ламинарным.
Характеристики шестеренных насосов типов Г11, БГ11 приведены в табл. 2.1, типа НШ - в табл. 2.2
Таблица 2.1
Характеристики шестеренных насосов типов Г11 и БГ11
Основные параметры |
Типы Г11 и БГ11 |
|||||||
22А |
22 |
23А |
23 |
24А |
24 |
25А |
25 |
|
Рабочий объем q, см3 |
11 |
16 |
22 |
32 |
40 |
56 |
80 |
100 |
Частота вращения вала nн, об/мин |
600 |
600 |
600 |
600 |
1800 |
1800 |
1800 |
1800 |
Номинальная подача при nн=1450 об/мин, л/мин |
12,3 |
18 |
26 |
38 |
50 |
72 |
104 |
133 |
Номинальное
давление
|
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
Объемный
КПД
|
0,76 |
0,78 |
0,80 |
0,82 |
0,88 |
0,88 |
0,91 |
0,92 |
Полный
КПД
|
0,54 |
0,56 |
0,64 |
0,68 |
0,72 |
0,74 |
0,76 |
0,77 |
Таблица 2.2
Характеристики шестеренных насосов типа НШ
Основные параметры |
Тип НШ |
|||||
10 |
32 |
46 |
50 |
67 |
98 |
|
Рабочий объем q, см3 |
10 |
32 |
46 |
50 |
67 |
98 |
Частота вращения вала nн, об/мин |
1100-1700 |
1100-1625 |
1100-1700 |
1100-1700 |
1100-1700 |
1100-1700 |
Номинальная
подача
|
9-15 |
30-47 |
44-72 |
48-80 |
67-110 |
100-160 |
Объемный КПД при =10МПа |
0,83 |
0,83 |
0,85 |
0,90 |
0,90 |
0,92 |
Полный КПД |
0,75 |
0,76 |
0,79 |
0,82 |
0,84 |
0,87 |
2. Последовательность действий и алгоритм расчета
Ознакомление с конструкцией шестеренного насоса осуществляется путем разборки и сборки насосов типов Г11-2 и НШ. При разборке откручиваются болты в торцевых крышках, торцевые крышки снимаются, вынимаются шестерни из подшипников скольжения, установленных в расточки корпуса, после чего необходимо измерить, с помощью штангенциркуля следующие размеры, а также определить визуально число зубьев Z и К:
dа - диаметр выступов зубчатого колеса, мм;
Z - число зубьев колеса, шт.;
b - ширину колеса, мм;
S - ширину "полочки" вершины зуба, мм;
К
- число зубьев колес, отделяющих полость
всасывания от полости нагнетания, шт.
(определяется визуально; из общего числа
зубьев колес необходимо вычесть число
зубьев, находящихся в полостях всасывания
и нагнетания, не участвующих в образовании
зазора
).
Результаты замеров необходимо занести в табл. 2.3.
Таблица 2.3
Замеренные параметры рабочей камеры
шестеренного насоса
dа |
Z |
b |
S |
К |
Марка насоса |
мм |
шт |
мм |
мм |
шт |
|
|
|
|
|
|
|
Рабочий
объем шестеренного насоса q,
,
(2.1)
где d - диаметр делительной окружности зубчатого колеса-шестерни.
Модуль зуба m, [мм], равен
m = da/(z+2), (2.2) диаметр делительной окружности d, [мм], найдем из
d = mz. (2.3)
Теоретическая
подача насоса
,
равна
QТ=q·nН·10-3, (2.4)
где nН - частота вращения колес, (об/мин).
Для получения QТ в размерности (л/мин), необходимо величины, входящие в уравнение (2.4), умножить на 10-3.
Утечку
жидкости
,
(л/мин) через зазор δ между полостями
всасывании и нагнетания найдем из
выражения:
(2.5)
где μ - динамический коэффициент вязкости жидкости, (Па·с), равен
μ=νt·ρ·10-4, (2.6)
где
νt
- кинематический коэффициент вязкости
жидкости, (см2/с)
(см. формулу (1.5)); ρ - плотность жидкости,
(кг/м3);
- линейная скорость вершины зуба, (м/с),
равна
,
(2.7)
где ω - угловая скорость вращения колес, (1/с)
(2.8)
Величины
nH,
ν50˚,
,
δ, ρ, tм
для своего варианта следует взять из
табл. 2.4, номер варианта задается
индивидуально каждому студенту
преподавателем.
Алгоритм расчета параметров насоса составлен по приведённым выше формулам.
При
расчете
принять
=0,7.
Обозначение исходных и расчетных величин в программе расчета на ЭВМ и их наименования сведены в табл. 2.5