3.4. Розрахунки валів, вибір підшипників
Розрахунки валів та вибір підшипників виконуються за загальною методикою машинобудування [1,27,28].
Для аксіально-поршневих машин, що регулюються, розрахунки проводять при γ = γmax і γ = 0,65γmax. Вибір підшипників кочення здійснюється з умови середньої працездатності:
а) для аксіально-поршневих машин – 5000 год;
б) для радіально-поршневих – 8000 год;
в) для шестеренчастих і пластинчастих – 3000 год.
Далі проводять кінематичні і силові обчислення решти елементів гідромашин. Обчислюють тиск усмоктування, гідростатичне розвантаження поршнів, карданні передачі, зусилля на регулюючому органі насоса або двигуна, контактний тиск і т. ін.
Для пластинчастих машин в разі необхідності визначають зусилля, що притискують пластини, контактний тиск, проводять компенсацію торцьових зазорів та ін.
Для шестеренчастих машин рекомендується проводити розвантаження валів зубчастих коліс від сил тиску рідини, компенсацію торцьових, а за великих подач і радіальних зазорів, розвантаження від замкненого об’єму рідини.
3.5. Розрахунок нерівномірності подачі (моменту обертання)
Нерівномірність подачі для насосів і моменту обертання для гідродвигунів визначаються за методикою, викладеною в [2,3].
Для пластинчатих насосів одноразової дії за парного числа z пластин коефіцієнт нерівномірності подачі, що характеризує амплітуду коливань подачі, визначається як
б
(20)
а за непарного z
б
(0,25+ē), (21)
де ē – відношення ексцентриситету до радіуса статорного кільця насоса.
Для пластинчастих насосів подвійної дії, якщо перехідні ділянки виконані за спіраллю Архімеда, геометрична подача теоретично постійна за умови
z = 4с, (22)
а якщо перехідні ділянки виконані за кривою постійного прискорення, то за умови
z = 4(2с + 1), (23)
де с – будь-яке ціле число.
Для шестеренчастих насосів з циліндричним евольвентним зачіпленням
б
(24)
де α – кут зачеплення; z – кількість зуб’їв ведучого зубчастого колеса.
Нерівномірність подачі шестеренчастих насосів більша нерівномірності подачі насосів інших типів.
Для радіально-поршневих насосів з круговою напрямляючою за парного z коефіцієнт нерівномірності подачі визначається за формулою (20), за непарного z – за формулою (21).
Для аксіально-поршневих насосів за парного z коефіцієнт нерівномірності подачі визначається за формулою (20), а за непарного z – за формулою
б
(25)
Для всіх насосів, крім пластинчастих подвійної дії, за парного z частота коливань подачі в 2 рази менша, а амплітуда значно більша, чим за непарного z. Тому число витіснювачів для таких машин вибирають непарним.
У гідродвигунів момент обертання на валі змінюється за тим самим законом, що і подача у насосів тієї самої конструктивної схеми. Тому співвідношення (20)-(25) справедливі і для визначення коефіцієнта нерівномірності моменту обертання гідродвигунів, який характеризує амплітуду коливань цього моменту.
3.6. Обчислення об’ємних, механічних і гідравлічних витрат гідромашини
При визначенні об’ємного, механічного і повного ККД користуються відомими формулами машинобудівної гідравліки і теорії машин і механізмів [1-4,7,19-21,24,26,29-37], які дають можливість обчислити гідравлічні втрати по довжині і в місцевих опорах при подачі рідини через отвори різних конфігурацій, сили рідинного і напівсухого тертя в типових вузлах механізмів.
Об’ємний ККД машини повинен враховувати не тільки витікання рідини, а в разі необхідності і стиснення робочої рідини, деформацію деталей машини, вплив нерозчиненого в робочій рідини повітря [2]. Обчислюючи витікання, необхідно, якщо є можливість, враховувати допуски на виготовлення деталей машини, допуски на відхилення форми і розміщення поверхонь, а також відхилення форми і розміщення поверхонь, обумовлені дією навантажень.
Обчислюючи механічний ККД, потрібно враховувати як напівсухе, так і рідинне тертя деталей машини. Наприклад, для аксіально-поршневих машин обов’язково враховувати тертя на опорах вала, шатунних шарнірах, поршнів по поверхні циліндрів, у вузлі розподілу рідини і т. ін.
Гідравлічний ККД враховує втрати, що пов’язані з тертям часток рідини між собою і об стінки каналів машини при їх русі.
Гідромеханічний ККД враховує втрати як механічні, так і гідравлічні, і може бути достатньо просто визначений експериментально.
Обчислені значення ККД необхідно порівняти зі значеннями ККД подібних гідромашин, що виробляються промисловістю. Як правило, обчислені значення ККД дещо завищені внаслідок того, що за попередніх обчислень немає можливості точно врахувати фактичні розміри перерізів, через які витікає рідина, деформації деталей машини і обумовлені ними збільшення сил тертя та ін.