Министерство транспорта Российской Федерации (Минтранс России)

Федеральное агентство воздушного транспорта (Росавиация)

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный

университет гражданской авиации»

Контрольная работа по дисциплине:

«Гидромеханические системы»

Выполнил:

cтудент 4 курса ФАИТОП

группы №834

Старков Артем Артурович

Подпись_____________

Проверил:

доцент каф. №24, к.т.н.

Королев Владимир Александрович

Оценка_____________

Дата_____________

Подпись_____________

Санкт-Петербург

2017

Оглавление

Задание 3

1)Дать схему аксиально-плунжерного насоса и описать его принцип работы. 4

2)Определить основные геометрические размеры аксиально-плунжерного насоса с числом цилиндров z=9 и подачей Q=61,6 л/мин, если объемный КПД насоса η=95%, а частота вращения привода n=2500 об/мин. 7

3)Построить графики мгновенной подачи насоса в зависимости от угла поворота вала и определить степень неравномерности подачи, если мгновенная подача одного плунжера меняется по закону 11

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ 12

Задание

1)Дать схему аксиально-плунжерного насоса и описать его принцип работы.

2)Определить основные геометрические размеры аксиально-плунжерного насоса с числом цилиндров z=9 и подачей Q=61,6 л/мин, если объемный КПД насоса η=95%, а частота вращения привода n=2500 об/мин.

3)Построить графики мгновенной подачи насоса в зависимости от угла поворота вала и определить степень неравномерности подачи, если мгновенная подача одного плунжера меняется по закону.

Примерные размеры: γ до 20-30 градусов, d плунжера до 10-12

1)Дать схему аксиально-плунжерного насоса и описать его принцип работы.

Аксиально-поршневые насосы – это разновидность роторно-поршневых гидромашин с аксиальным расположением цилиндров (т.е. располагаются вокруг оси вращения блока цилиндров, параллельны или располагаются под небольшим углом к оси). Существует деление по типу вытеснителя на аксиально-плунжерные и аксиально-поршневые гидромашины. Отличаются они тем, что в первых в качестве вытеснителей используются плунжеры, а во вторых — поршни см. рис. 1.

Рис. 1-Разновидности толкателей гидромашин с аксиальным расположением цилиндров

Насосы данного типа являются самыми распространёнными в современных гидроприводах. По количеству конструктивных исполнений они во много раз превосходят прочие типы гидронасосов. Эти насосы обладают наилучшими габаритно-весовыми характеристики (иными словами имеют высокую удельную мощность), обладают высоким КПД. Насосы этого типа способны давать давление до 40МПа и работать на высоких частотах вращения (насосы общего применения имеют частоты до 4000 об/мин, но существуют специализированные насосы этого типа с частотами вращения до 20000 об/мин).

Все аксиально-поршневые насосы можно разделить на 2 типа:

• С наклонным блоком (ось вращения блока цилиндров располагается по углом к оси вращения вала)

• С наклонным диском (ось вращения блока цилиндров совпадает с осью вращения вала)

На рис.2 показана конструкция насоса с наклонным диском.

Рис.2-Конструкция насоса с наклонным диском

Принцип работы

При вращении вала насоса, вращается соединенный с ним блок цилиндров. При этом поршни совершают поступательные движения. Блок цилиндров прилегает к распределителю  который имеет два паза: один паз соединен с линией всасывания, а другой с линией нагнетания. При выдвижении поршня цилиндр движется над пазом всасывания (см. рис.2) и наполняется жидкостью. После прохождения нижней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально выдвинутом состоянии) цилиндр соединяется с пазом нагнетания в распределителе и начинает вытеснять жидкость из цилиндра пока не достигнет верхней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально утоленном в цилиндр состоянии). Далее цилиндр снова соединяется с пазом всасывания и цикл повторяется.

Для насоса возможно исполнение с изменяемым рабочим объемом. Изменение рабочего объема происходит за чет изменения угла наклона диска или блока (в зависимости от конструкции).

Регулируемый аксиально-поршневой насос с наклонным диском  представлен на рис. 3.

Рис. 3 Регулируемый аксиально-поршневой насос с наклонным диском 

Достоинства и недостатки насосов аксиально-поршневого типа

Достоинства

• Простота конструкции.

• Работа на давлениях до 70МПа.

• Высокий КПД.

• Частоты вращения до 4000 об/мин

• Высокая удельная мощность.

Недостатки

• Высокая пульсация давления

• Высокая стоимость по сравнению с другими типами гидронасосов.

2)Определить основные геометрические размеры аксиально-плунжерного насоса с числом цилиндров z=9 и подачей Q=61,6 л/мин, если объемный КПД насоса η=95%, а частота вращения привода n=2500 об/мин.

Решение

Рабочий объём аксиально-поршневой гидромашины с наклонным диском определяется по выражению:

м³/с, (1)

где n – номинальная частота вращения вала гидромашины, (об/мин)

Также, рабочий объем можно определить по следующей формуле:

, (1.1)

где - угол наклона диска, (град);

-диаметр поршня,(см);

-диаметр окружности расположения осей цилиндров в блоке,(см);

-число поршней .

Диаметр окружности расположения осей цилиндров:

мм (2)

Подставив в выражение 1.1 формулу 2, получим

(1.3)

Отсюда

м=14,7 мм, (3)

где - угол наклона диска, (град), конструктивно принимаем градусов;

-диаметр поршня,(м);

-диаметр окружности расположения осей цилиндров в блоке, (м);

-число поршней.

Рассчитаем наружный диаметр блока цилиндров:

мм (4)

Толщина стенки между цилиндрами в блоке:

мм (5)

Толщина стенки между цилиндром и наружной поверхностью:

мм (6)

Рассчитаем длину ротора:

мм (7)

Площадь питающего окна:

(8)

где - допустимая скорость жидкости, (м/с). Принимаем =4 м/с

м²

Рассчитываем диаметр круглых питающих окон:

м (9)

Степень неравномерности подачи насоса определяется соотношением:

, (10)

где и - максимальная и средняя мгновенная подача насоса соответственно; - среднее значение подачи.

Насос плунжерный одинарного действия. Определим среднюю мгновенную теоретическую подачу насоса

м³ /с=64,35 л/мин (11)

Для определения максимальной мгновенной теоретических подач насоса необходимо построить график подачи насоса. Мгновенную теоретическую подачу насоса определим, суммировав мгновенные теоретические подачи цилиндров насоса. Мгновенную теоретическую подачу первого цилиндра определим по формуле:

(12)

Площадь рабочей камеры насоса при 0＜φ＜ и при ＜φ＜2 .

Значит при 0＜φ＜

Для того, чтобы нагляднее показать пульсацию подачи насоса примем шаг расчетов в 10 градусов. Для первого плунжера при 10 градусах подача будет равна: м³/с

Дальнейшие подачи рассчитываются аналогично. Для последующих плунжеров необходимо учесть угол развала между соседними кривошипами. Для этого необходимо разделить 360 (градусов в окружности) на количество плунжеров – 9, имеем 360/9=40. Отсюда следует, что следующий плунжер начнет действовать после поворота ротора на 40 градусов относительно той точки, на которой начал действовать предыдущий плунжер. Результаты расчетов приведены ниже в таблице 1.

3)Построить графики мгновенной подачи насоса в зависимости от угла поворота вала и определить степень неравномерности подачи, если мгновенная подача одного плунжера меняется по закону

По результатам расчетов (данным таблицы 1) строим график подачи насоса (рисунок 3). Коэффициент неравномерности подачи согласно формуле 10 равен:

=

=%

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. Конспект лекций по дисциплине «Гидромеханические системы»

2. Башта Т.М., Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие, -М.: МАШГИЗ, 1963. - 697 с.