m0945
.pdfЗадание на дом
Сформулировать ответы на вопросы:
1.С какой целью оператор машины периодически изменяет площадь окна распределителя?
2.Как разгрузить насос при постановке распределителя с закрытым центром в нейтральную позицию? С помощью каких устройств
исоединений в схеме управления распределителем и клапаном это достигается?
3.Влияние внутренних кольцевых проточек в корпусе распределителя на сопротивление перемещению золотника.
4.Почему распределитель с нулевым перекрытием в нейтральной позиции недостаточно надёжно запирает гидродвигатель?
4. Шестерённые насосы
Вопросы для проверки готовности студентов к работе
1.Признаки объёмного насоса.
2.Что называют рабочим объёмом насоса?
3.Что называют производительностью насоса и как её можно вычислить?
4.Что учитывают полный, объёмный и гидромеханический КПД насоса?
5.Как можно вычислить мощность: а) в напорной линии насоса; б) на валу насоса?
Задание 4.1. По рис. 2.27 учебного пособия [1] изучить устройство и работу шестерённого насоса с зубчатыми колёсами внешнего и внутреннего зацепления. Ответить на вопросы:
1.Назначение торцевых дисков 4 и 5.
2.В каком месте выполнена соединённая с напорной линией прорезь в торцевом диске: там, где зубья колёс входят во впадины или выходят из них?
3.Что произойдёт, если разрушатся пружины 6 и не будет давления в полости А?
4.С которой стороны изнашивается корпус и подшипники насоса – со стороны напорной или всасывающей линии? Почему?
5.Зависимость для вычисления рабочего объёма qн.
6.Как можно изменить производительность насоса, не меняя размеров его колёс?
11
Задание 4.2. Вычислить рабочий объём qн, производитель-
ность Qн, мощность в напорной линии |
вых |
и мощность привода |
Pн |
Рпн шестерённого насоса внешнего зацепления.
Характеристики насоса: z1 = z2 = 15; nн = 25 об/с; ηн = 0,85; ηно = 0,92; pн = 16 МПа. Размеры b и m приведены ниже.
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
||
|
|||||||||||||||||||||
b, мм |
15 |
18 |
21 |
24 |
27 |
30 |
12 |
15 |
18 |
21 |
24 |
27 |
30 |
12 |
15 |
18 |
21 |
24 |
27 |
30 |
|
m, мм |
3 |
3 |
3 |
3,5 |
4 |
5,5 |
2,5 |
3,5 |
3,5 |
4 |
4 |
5 |
5 |
2 |
2,5 |
4 |
3 |
5 |
5,5 |
6 |
Указания к решению
Рабочий объём шестерённого насоса внешнего зацепления равен сумме объёмов впадин обоих колес. Если принять объёмы впадин и объёмы зубьев одинаковыми, тогда
где
|
|
qн |
|
|
2 |
2 |
(4.1) |
|
|
4 |
(da |
d f )b, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
da и d f |
– диаметры выступов и впадин колес; b – ширина колёс. |
||||||
Известно: |
da dw 2m ; |
d f |
dw 2m; |
dw mz , где m – мо- |
дуль зуба; z – число зубьев. Вычисление по формуле (4.1) даёт заниженное значение рабочего объёма. При z = 8…16 результаты бо-
лее точны, если вместо π принять 3,25. Величины Qн, вычислить через qн, nн, ηно , ηн, pн.
Задание на дом
Pвых
н
и Рпн
Для шестерённого насоса внешнего зацепления подобрать параметры b, z, m, nн. КПД насоса полный ηн = 0,85; объёмный ηно = 0,92. Номинальное давление 20 МПа. Значения мощности на валу насоса
Pвх
н
приведены ниже.
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
|
|
||||||||||||||||||||
Pнвх , кВт |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
|
32 |
34 |
36 |
38 |
40 |
42 |
44 |
46 |
48 |
12
5. Радиально-поршневые гидромоторы
Вопросы для проверки готовности студентов к работе
1.Формула для вычисления рабочего объёма поршневого гидромотора.
2.Формула для вычисления частоты вращения вала объёмного гидромотора.
3.Во сколько раз увеличится мощность и уменьшится ресурс объёмного гидромотора с номинальным давлением 20 МПа, если он применён в гидропередаче с номинальным давлением 25 МПа?
Задание 5.1. По рис. 2.14–2.17 учебного пособия [1] и рис. 5.1, 5.2 данного практикума изучить устройство и работу радиальнопоршневого однотактного гидромотора.
|
Рис. 5.2. Очерёдность соединения |
|
цилиндров радиально-поршневого |
Рис. 5.1. Схема устройства |
гидромотора с напорной |
однотактного радиально- |
и сливной линиями |
поршневого гидромотора |
|
Ответить на вопросы:
1.Название деталей гидромотора.
2.Очерёдность подачи масла в цилиндры.
3.Как вычисляют рабочий объём однотактного гидромотора?
4.Сколько цилиндров пятицилиндрового гидромотора может быть одновременно соединено с напорной линией?
5.Каким устройством обеспечивается чередование подачи масла в цилиндры гидромотора?
6.К какому классу по частоте вращения вала и величине вращающего момента отнесены радиально-поршневые гидромоторы?
13
Задание 5.2. Вычислить: рабочий объём однотактного ради- ально-поршневого гидромотора qм ; частоту вращения вала nм; вра-
щающий момент на валу Тм; мощность на валу
Pвых
м
.
Исходные данные: число цилиндров z = 5; давление в сливной линии рмвых = 0,5 МПа; полный КПД гидромотора м = 0,85; объ-
ёмный КПД гидромотора |
мо = 0,92. Остальные исходные данные |
||||||||||||||||||||||
приведены ниже. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
е, мм |
20 |
22 |
24 |
26 |
24 |
26 |
28 |
30 |
26 |
28 |
30 |
|
32 |
28 |
30 |
32 |
34 |
34 |
36 |
38 |
40 |
||
dп, мм |
|
40 |
|
|
50 |
|
|
60 |
|
|
|
70 |
|
|
80 |
|
|||||||
рном, МПа |
|
40 |
|
|
32 |
|
|
32 |
|
|
|
25 |
|
|
25 |
|
|||||||
Q |
вх |
, л/мин |
|
50 |
|
|
150 |
|
|
250 |
|
|
|
350 |
|
|
450 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Указания к решению
1.Рабочий объём вычислить через диаметр dп, ход Хп = 2е и число поршней z.
2.Частоту вращения вала вычислить через расход МГ в напорной линии, рабочий объём и объёмный КПД мотора.
3.Вращающий момент вычислить через рабочий объём мотора, разность давлений в напорной и сливной линиях и гидромеханический КПД мотора.
4.Мощность на валу мотора вычислить двумя способами:
а) через Тм и nм; б) через
вх |
, |
вх |
, м . |
Qм |
pм |
Задание на дом
Вычислить: рабочий объём радиально-поршневого гидромо-
тора q ; расход МГ в напорной линии Q |
вх |
; |
|
мощность на валу гид- |
||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ромотора Pм . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Исходные данные: частота вращения вала nм = 2,5 об/с; |
||||||||||||||||||||||||||
давление в напорной линии гидромотора |
|
pвх |
= 24,6 МПа; давле- |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
ние в сливной линии pвых |
= 0,6 МПа; полный КПД гидромотора |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,85; объёмный КПД гидромотора |
|
|
|
= 0,92. Величины вра- |
||||||||||||||||||||||
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мо |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
щающего момента на валу приведены ниже. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
|
2 |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
12 |
|
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Tм, кН·м |
3 |
|
3,2 |
|
3,4 |
3,6 |
3,8 |
4 |
|
4,2 |
4,4 |
4,6 |
4,8 |
5 |
|
5,2 |
|
5,4 |
5,6 |
5,8 |
6 |
6,2 |
6,4 |
6,6 |
6,8 |
14
6. Пластинчатые насосы и гидромоторы
Вопросы для проверки готовности студентов к работе
1.Зависимость для вычисления производительности объёмного насоса.
2.Что называют номинальной частотой вращения вала насоса?
3.Какие характеристики насоса изменятся и во сколько раз, если при неизменном давлении увеличить частоту вращения вала
вдва раза?
4.Почему ограничивают минимальную частоту вращения вала насоса и гидромотора?
Задание 6.1. По рис. 6.1 данного практикума и рис. 2.22 учебного пособия [1] изучить устройство и работу пластинчатого насоса однократного действия и ответить на вопросы:
1.Между какими деталями образованы рабочие камеры насоса?
2.Почему при вращении ротора объёмы камер непрерывно изменяются?
3.Какими силами пластины прижаты к статору при вращении ротора?
4.Назначение торцевых пластин.
5.С какой целью установлены пружины 11 и подано давление
вполость Д?
6.С какой целью камеры в прорезях ротора под пластинами соединены с камерами между соседними пластинами, ротором и статором?
7.Для чего в торцевом диске выполнены четыре серповидные прорези и с какими внешними гидролиниями насоса они соединены?
8.Как насос однократного действия сделать регулируемым?
9.Зависимость для вычисления рабочего объёма насоса однократного действия.
15
а) |
|
б) |
|
в) |
|
|
|
|
|
Рис. 6.1. Пластинчатый насос однократного действия:
а– схема устройства; б – торцевой диск-распределитель; в – пластина;
1– ротор; 2 – статор; 3 – пластина; 4 – торцевой диск-распределитель; 5 – пружина; Р – прорези, соединенные с напорной линией; е – смещение
центра ротора относительно центра статора; r – радиус ротора;
R – радиус статора; – толщина пластины; Б – прорези, соединенные со всасывающей линией (с баком)
Задание 6.2. Вычислить: рабочий объём пластинчатого насоса однократного действия qн; производительность насоса Qн; мощность привода насоса Рпн.
Дано: nн = 25 об/с; ηн = 0,88; ηно = 0,95; pном = 20 МПа (номинальное давление в напорной линии). Остальные исходные данные приведены ниже.
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
2 |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
10 |
|
11 |
|
12 |
13 |
14 |
|
15 |
16 |
17 |
18 |
|
19 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
r, мм |
72 |
70 |
|
67 |
65 |
62 |
60 |
|
57 |
55 |
52 |
50 |
|
47 |
|
45 |
42 |
40 |
|
37 |
35 |
32 |
30 |
|
27 |
25 |
b, мм |
70 |
70 |
|
65 |
65 |
60 |
60 |
|
55 |
55 |
50 |
50 |
|
45 |
|
45 |
40 |
40 |
|
35 |
35 |
30 |
30 |
|
25 |
25 |
e, мм |
|
|
5 |
|
|
|
5 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
1 |
|
Задание 6.3. По рис. 2.23 и 2.24 учебного пособия [1] и рис. 6.2 данного практикума изучить устройство и работу пластинчатого насоса двукратного действия. Ответить на вопросы:
1.Принципиальные отличия данного насоса от насоса однократного действия.
2.С какой целью в торцевом диске выполнено восемь серповидных прорезей?
16
Рис. 6.2. Пластинчатый насос двукратного действия:
а – схема устройства; б – торцевой диск-распределитель; 1 – ротор; 2 – статор; 3 – пластины; 4 – торцевой диск-распределитель
Задание 6.4. По рис. 2.25, 2.26 |
|
|
|
учебного пособия [1] и рис. 6.3 данного |
|
|
|
практикума изучить устройство и ра- |
|
|
|
боту пластинчатого гидромотора дву- |
|
|
|
кратного действия. Ответить на во- |
|
|
|
просы: |
|
|
|
1. Почему при подаче давления в |
|
Рис. 6.3. Силы давления |
|
напорную линию на валу возникает |
|
|
масла на соседние |
вращающий момент? |
|
|
пластины гидромотора |
2. Может ли такой гидромотор ра- |
|
|
|
ботать в режиме насоса? |
|
|
|
Задание на дом |
|
|
|
Вычислить: рабочий объем qн, производительность Qн, мощ- |
|||
ность насоса в напорном трубопроводе |
вых |
и на валу Рн. |
|
Pн |
|
Дано: ηн = 0,88; ηно = 0,95; nн = 25 об/с, рном = 20 МПа. Остальные параметры приведены ниже.
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
|
|
||||||||||||||||||||
r, мм |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
32 |
34 |
36 |
38 |
40 |
|
42 |
44 |
46 |
48 |
50 |
52 |
54 |
56 |
58 |
R, мм |
22 |
24 |
26 |
28 |
31 |
33 |
35 |
37 |
40 |
42 |
44 |
|
46 |
48 |
50 |
52 |
54 |
57 |
59 |
61 |
63 |
b, мм |
|
30 |
|
|
40 |
|
|
50 |
|
|
|
60 |
|
|
70 |
|
17
7.Выбор насосов, дизельных
иэлектрических двигателей
Вопросы для проверки готовности студентов к работе
1.Чему равна мощность на валу гидромотора, если мощность на валу насоса 100 кВт?
2.Во сколько раз уменьшится частота вращения вала гидромотора, если частоту вращения вала насоса уменьшить в два раза?
3.Как изменится необходимая мощность на валу насоса, если необходимую скорость рабочего органа увеличить в два раза, а вращающий момент уменьшить в четыре раза?
Задание 7.1. Вычислить необходимую мощность на валу
вх |
, если на валу гидромотора Тм = 300 Н·м; ωм = 100 рад/с |
|||||||
насоса Pн |
||||||||
(рис. 7.1). КПД гидропередачи ηгп = 0,72. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
М |
|
|
|
|
|
|
Н |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=? |
|
|
|
|
ТМ; ωМ |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
Рис. 7.1. Расчётная схема к заданию 7.1 |
Задание 7.2. Вычислить необходимую мощность на валу
насоса
Pвх
н
(рис. 7.2), если на рабочем органе поступательного дей-
ствия Fро = 20 кН; υро = 1 м/с. КПД передачи между штоком гидроцилиндра и рабочим органом ηпро = 0,95. КПД гидропередачи η = 0,76.
Ц |
РО υро |
|
Fро |
|
ηпро |
Н
Pнвх = ?
Рис. 7.2. Расчётная схема к заданию 7.2
Задание 7.3. Вычислить необходимую мощность на валу насоса Pнвх , если задана нагрузочная характеристика Тро = f(αро) рабочего органа поворотного действия (рис. 7.3) и продолжительность поворота tп = 4 с на полный угол про = 2 рад.
18
Рис. 7.3. Расчётная схема к заданию 7.3
Необходимая мощность на валу насоса
Pвх |
= Рро /ηпн–ро, |
(7.1) |
н |
|
|
где ηпн–ро – КПД передачи от вала насоса до рабочего органа; Рро – необходимая мощность на рабочем органе:
Рро = Еро/tп,
где Еро – работа, необходимая для преодоления сопротивлений на
|
п |
ср |
п |
ср |
– |
РО при его повороте на полный угол ро (Еро = Tро |
ро , здесь Tро |
||||
|
ср |
= (∑Тро i)/n). |
|
|
|
среднее значение вращающего момента: Tро |
|
|
|||
Если угол п |
разбит на 10 равных частей, тогда n = 11. |
|
|
||
ро |
|
|
|
|
|
Задание 7.4. Выбрать дизельный двигатель, насос, гидромотор и трубопроводы (всасывающий, напорный, сливной) для гидропередачи привода рабочего органа вращательного действия (рис. 7.4).
КПД: м н 0,9 ; |
н гд б 0,95; |
про пн 0,97. |
Остальные ис- |
||||||||||||||||||||||
ходные параметры приведены ниже. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1 |
2 |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
n |
|
, об/с |
1 |
2 |
|
3 |
2,5 |
1 |
1,5 |
|
2 |
1,2 |
1 |
1,5 |
1,3 |
0,7 |
0,5 |
0,1 |
0,7 |
0,3 |
0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,7 |
|
ро |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Т |
ро |
, кН·м |
|
|
10 |
|
|
15 |
|
|
|
20 |
|
|
25 |
|
|
30 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Условия расчета: движение масла и рабочего органа установившееся, температура масла оптимальная.
19
Рис. 7.4. Расчётная схема к определению параметров и выбору силовых комплектующих гидропривода рабочего органа вращательного действия
Указания к решению
Дизельный двигатель выбрать по необходимой мощности Рд (табл. 7.1) из условия обеспечения требуемой мощности Рро на валу рабочего органа:
Рдkвых ≈ kзРро/ηд–ро, |
(7.2) |
где kвых – коэффициент снижения выходной мощности дизеля вследствие колебаний нагрузки (принять kвых = 0,95 как у дизелей с электронным управлением подачей топлива); kз – коэффициент запаса, учитывающий снижение КПД гидропередачи и дизеля по мере износа (kз ≈ 1,1 …1,2); ηд–ро – КПД передачи от вала дизеля до вала рабочего органа:
ηд–ро = ηпнηнηн–м–бηпро,
где ηпн – КПД передачи привода насоса (одноступенчатая зубчатая передача) (ηпн ≈ 0,97); ηн – КПД нового насоса (аксиально-поршне- вого или пластинчатого) (ηн ≈ 0,9); ηн–м–б – КПД, учитывающий потери энергии на пути от насоса до гидромотора и от гидромотора до бака (при оптимальной температуре масла ηн–м–б ≈ 0,96); ηпро – КПД механической передачи между гидромотором и рабочим органом (если гидромотор тихоходный и передача одноступенчатая, то ηпро = 0,97; если гидромотор быстроходный, а передача двухили трёхступенчатая, то ηпро = 0,972 или 0,973).
20