Введение
В современных условиях вхождения России в мировое сообщество остро встает вопрос о необходимости интенсивного развития национальной экономики. Российские производители сегодня ориентированы в основном на сырьевой сегмент рынка. Однако, достаточно очевидно, что такой путь развития не является перспективным. Повышение эффективности народного хозяйства должно происходить в направлении развития наукоемких производств, связанного с инновационными процессами, применением новых технологий и модернизацией оборудования.
С середины XX века лидирующие позиции в этой сфере российской экономики занимало производство авиационной и космической техники, в которых широко применялись гидравлические приводы и системы, использование которых позволило решить ряд вопросов связанных с процессами автоматизации систем регулирования, повышения надежности и мощности двигателей. Однако политические и экономические процессы, происходящие в нашей стране с 1985 года негативно сказались на развитии этой отрасли. Было приостановлено финансирование научных разработок и проектов, оборудование устарело и уже не отвечает современным требованиям.
Так как в нынешних условиях космическое производство является одним из наиболее конкурентоспособных на мировом рынке, встает вопрос о
поддержании и дальнейшем развитии этой отрасли на высоком уровне.
Одним из узлов, обеспечивающий подвод горючего в камеру сгорания ракетного двигателя является шестеренный насос, работа которого должна строго соответствовать всем расчетным параметрам.
Проверка насосов на соответствие параметрам производится на испытательном стенде, точность работы которого будет зависеть не только от его конструкции, но и от современных требований, предъявляемых к проведению испытаний.
К ним относятся:
• требования к жидкости, используемой в стенде;
• требования к подводу и отводу жидкости;
• требования, предъявляемые к точности измерения;
• требования к стабильности условий испытания;
Использование существующего стенда требует его модернизации, для выполнения условий технического задания.
Модернизация стенда позволит значительно снизить затраты на испытания, а также повысить точность замера определяемых параметров, а следовательно, повысить рентабельность производства.
В данном дипломном проекте рассматривается возможность замены эвольвентного зацепления на циклоидальное при сохранении неизменной формы корпуса насоса. Данный вид зацепления относится к зубчатым героторным механизмам, пример героторного насоса представлен на рисунке 1. Отличительной особенностью насоса является отсутствие разделительного элемента между шестернями, а разделение полости нагнетания от полости всасывания достигается за счет специального профиля зубьев. Зубья внешнего статора имеют профиль, составленный из дуг окружностей, а профиль зубьев внутреннего ротора является эквидистантой эпициклоиды, т.е. в насосе используется внецентроидное эпициклоидальное зацепление, позволяющее обеспечить его нормальную работу при разности внешнего и внутреннего роторов в один зуб. Вращающийся вместе с валом насоса ротор приводит во вращение наружную шестерню. При этом по одну сторону плоскости, проведенной через оси вращения, происходит всасывание, а по другую – нагнетание рабочей жидкости.
Новым в устройстве является то, что знаки кривизны замкнутых сопряженных профилей ротора и статора одинаковы и не изменяются по всему контуру. В циклоидальном зубчатом колесе профиль головки зуба выполняется по эпициклоиде, а профиль ножки зуба – по гипоциклоиде. Преимущество циклоидального зацепления перед эвольвентным заключается в более высокой производительности качающего узла, при одинаковых массогабаритных характеристиках; высокой надежности и долговечности вследствие уменьшения
Рисунок 1 - Героторный насос
контактных напряжений, так как контакт между зубьями происходит по выпукло – вогнутой поверхности; снижаются пульсации потока рабочей жидкости, которые не превышают одного процента. К недостаткам можно отнести то, что нельзя изменять межцентровое расстояние и вообще менять колеса в парах, а также сложность изготовления профиля шестерней.
1. Гидравлическая система объекта
1.1 Описание работы принципиальной
гидравлической схемы стенда
Стенд предназначен для проведения периодических испытаний малогабаритных насосов. Конструкция стенда позволяет получить все необходимые параметры для проведения периодических испытаний изделий 4053.
Техническая характеристика стенда приведена в таблице 1.1
Таблица 1.1 Техническая характеристика стенда
|
Параметр |
Значение |
|
Площадь, занимаемая стендом, м2 Рабочая жидкость Давление топлива на входе в изделие, ата Максимальное давление топлива в системе, кгс/см2 Максимальный расход топлива, л/мин Температура топлива, ºС Тонкость фильтрации, мкм Частота вращения выходного вала привода, об/мин Мощность привода, кВт Давление воздуха, подводимого к изделию, кгс/см2 |
20 ТС-1 ГОСТ 10227-86 0…2,3 50 8,33 25±5 5 0…8000 4,5 0…2 |
Оборудование стенда, смонтировано в трех помещениях: моторном зале, топливном боксе и пультовом зале. В моторном зале размещены привода насосов и электрооборудование стенда. В топливном боксе смонтированы все пневмогидравлические системы и контрольно-измерительные приборы с пультом управления гидравликой. В пультовом зале размещены электрические контрольно - измерительные приборы и энергетический пульт управления стендом. Пневмогидравлические системы стенда состоят из следующих основных систем:
гидравлическая система;
воздушная система;
контрольно-измерительные приборы;
главный привод вращения.
Гидравлическая система включает в себя:
систему подпитки основного контура;
основной контур.
1.1.1 Система подпитки основного контура
Система подпитки (СП) предназначена для настройки и стабильного поддержания давления топлива в пределах 0…2,3 ата на входе в изделие на статических и динамических режимах работы стенда.
Система подпитки включает в себя бак Б емкостью 80 литров.
Из бака Б рабочая жидкость насосом подпитки через распределитель Р1 и сорокамикронный фильтр Ф1 подается в воздухоотделитель В0 основного контура. Величина давления топлива на входе в изделие регулируется предохранительным клапаном ПК3.
Для предохранения системы от забросов давления в системе предусмотрен предохранительный клапан ПК3, настроенный на давление открытия Рот=2,4 кгс/см².
Для исключения провалов и стабильного поддержания давления топлива при переменных динамических режимах служит редукционный электроклапан РК1, управляемый командным давлением топлива от входа в изделие.
Редукционный электроклапан РК1 автоматически поддерживает давление топлива на заданной величине.
1.1.2 Основной контур
Основной контур служит для создания заданных параметров и режимов испытания изделий.
Рабочая жидкость в основной контур поступает из системы подпитки через воздухоотделитель ВО (где происходит отделение растворенного в жидкости воздуха через постоянно стравливающий жиклер редукционного электроклапана РК1). И далее через фильтры Ф2 (12мкм), Ф3 (5мкм) и распределитель Р2 подается на вход в изделие.
Для контроля чистоты рабочей жидкости предусмотрен пробоотборник ПО, через который перекачивается рабочая жидкость, направляемая распределителем Р2.
При испытании рабочая жидкость с выхода из агрегата предварительно подается на фильтр Ф5, а далее в блок замера расхода, состоящего из трех турбинных преобразователей расхода позволяющих замерять расход жидкости в пределах от 10 до 400 кгс/час (переключение датчиков происходит автоматически распределителями Р3…Р5).
С блока замера расхода рабочая жидкость через радиатор АТ2, распределитель Р1, радиатор АТ1 (в зависимости от температуры рабочая жидкость минует радиатор АТ1 или идет через него) и фильтр Ф1, снова поступает в воздухоотделитель ВО.