Задание № 2 проектирование и исследование механизмов дозировочного силового насоса
Горизонтальный одноцилиндровый поршневой дозировочный насос предназначен для дозирования водных растворов органических и неорганических веществ в процессе производства биологических препаратов.
Коленчатый вал I насоса приводится во вращение электродвигателем 14 через соединительную муфту 13, зубчатую передачу (Z9, Z10), планетарный редуктор 8 и соединительную муфту 7. Насос выполнен герметичным. Его рабочая полость изолирована от картера сильфонами 5 и 6, жестко соединенными между собой. Конец сильфона 6 припаян к пораню 3, а конец сильфона 5 - к корпусу насоса (рис. 2а). Изменение давления жидкости в цилиндре характеризуется индикаторной диаграммой (рис. 2в). Изменение усилия F, приложенного к поршню от сильфона при перемещении поршня насоса, представлено графиком (рис. 2г).
Основным механизмом насоса является кривошипно-ползунный механизм (рис. 2б), состоящий из коленчатого вала 1, шатуна 2 и поршня 3 со штоком 4. Для обеспечения движения основного механизма с заданной неравномерностью на коленчатом валу насоса закреплен маховик 20.
Смазка
механизмов насоса осуществляется от
плунжерного масляного насоса 15, плунжер
17 которого (рис. 2д) приводится в движение
от кулачка 16, закрепленного на валу
зубчатого колеса Z12
(рис.
1026). Изменение ускорения толкателя 17
(
,
)показано
на рис. 102е.
Исходные данные
Таблица 2
|
№ |
Параметр |
Обознач ение |
Единица измере-ния |
Числовые значения для вариантов | ||||
|
А |
Б |
В |
Г |
Д | ||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
Частота вращения коленчатого вала насоса |
n1 |
с-1 |
2,33 |
2,42 |
2,25 |
2,00 |
2,08 |
|
2 |
Средняя скорость поршня |
V ср |
м/с |
0,19 |
0,22 |
0,21 |
0,19 |
0,21 |
|
3 |
Отношение длины шатуна к длине кривошипа |
|
- |
5,0 |
5,1 |
4,9 |
5,2 |
4,8 |
|
4 |
Относительное положение центра масс шатуна |
|
- |
0,30 |
0,35 |
0,25 |
0,24 |
0,20 |
|
5 |
Диаметр поршня |
d |
м |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
|
6 |
Диаметр штока |
dш |
м |
0,01 |
0,009 |
0,01 |
0,009 |
0,008 |
|
7 |
Частота вращения вала электродвигателя |
пэ/д |
с-1 |
36,6 |
37,0 |
33,3 |
35,0 |
37,5 |
|
8 |
Максимальное давление, нагнетания |
Ртах |
МПа |
2,45 |
2,94 |
1,96 |
2,70 |
3,43 |
|
9 |
Минимальное давление в цилиндре |
Pmin |
Па |
0,25 |
0,29 |
0,20 |
0,27 |
0,34 |
|
10 |
Отношение длины штока к длине шатуна |
|
- |
0,20 |
0,20 |
0,19 |
0,19 |
0,19 |
|
11 |
Масса шатуна |
т2 |
кг |
5 |
6 |
7 |
8 |
6 |
|
12 |
Масса штока |
т4 |
кг |
2 |
3 |
2 |
3 |
4 |
|
13 |
Масса поршня |
т3 |
кг |
10 |
12 |
14 |
9 |
8 |
|
14 |
Момент инерции шатуна относительно оси, проходящей черев центр масс |
I2S |
кгм2 |
0,01 |
0,009 |
0,01 |
0,010 |
0,011 |
|
15 |
Максимальное усилие растяжения-сжатия от сильфона |
Рсф |
H |
300 |
250 |
280 |
320 |
350 |
|
16 |
Момент инерции коленвала |
I10 |
кгм2 |
0,005 |
0,006 |
0,003 |
0,004 |
0,005 |
|
17 |
Момент инерции ротора электродвигателя |
Iэ/д |
кгм2 |
0,0020 |
0,0022 |
0,0025 |
0,0024 |
0,0030 |
|
18 |
Момент инерции планетарного редуктора, соединительной муфты и зубчатых колес, приведенный к валу электродвигателя |
I3K |
кгм2 |
0,022 |
0,023 |
0,020 |
0,021 |
0,024 |
|
19 |
Начальная угловая скорость коленчатого вала |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
20 |
Момент электродвигателя, приведенный к валу кривошипа |
|
Нм |
9,8 |
10,0 |
10,2 |
10,0 |
10,5 |
|
21 |
Угловая координата кривошипа для силового расчета |
|
град |
210 |
240 |
300 |
330 |
210 |
|
22 |
Числа зубьев зубчатых колес |
Z9 Z10 Z11 Z12 |
- |
15 12 12 15 |
16 13 13 16 |
15 12 12 15 |
14 11 11 14 |
17 14 14 17 |
|
23 |
Модуль зубчатых колес |
m |
мм |
2,0 |
2,5 |
2,0 |
2,5 |
2,0 |
|
24 |
Угол наклона зубьев |
|
град |
25 |
25 |
30 |
20 |
25 |
|
25 |
Угол рабочего профиля кулачка |
|
град |
180 |
220 |
240 |
120 |
150 |
|
26 |
Ход толкателя 17 кулачкового механизма |
hT |
м |
0,016 |
0,018 |
0,020 |
0,016 |
0,020 |
|
27 |
Допустимый угол давления в кулачковом механизме |
[V] |
град |
20 |
25 |
25 |
22 |
24 |
|
28 |
Внеосность толкателя 17 в кулачковом механизме |
e |
м |
0,005 |
0,005 |
0,005 |
0,005 |
|
|
29 |
Изменения ускорения толкателя |
|
- |
1,80 |
1,85 |
1,90 |
1,75 |
2,0 |
|
30 |
Начальный угол поворота кривошипа |
|
град |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Рис. 2