2.3 Выбор насоса

Насос - гидравлическая машина, служащая для преобразования энергии приводного двигателя в механическую энергию потока жидкости и ее перемещения в полость высокого давления.

В устройствах и системах гидроавтоматики применяются поршневые (кривошипные и кулачковые) и роторные объемные насосы.

Поршневые насосы, обычно нерегулируемые, применяют для приводов в прессах, так как они могут работать при давлении свыше 400 кг/см².

Для целей автоматизации и в технике регулирования используют роторные насосы постоянной и регулируемой производительности.

Роторным насосом называют объемный насос, в котором жидкость вытесняется из перемещаемых рабочих камер в результате вращательного или сложного движения вытеснителей относительно статора. Для насосов этого типа характерно бесклапанное распределение жидкости, благодаря чему они обладают свойствами обратимости, т.е. могут работать и как гидромоторы.

Насосы переменной производительности применяются для мощностей от сотен ватт до нескольких тысяч киловатт. У насосов переменной производительности рабочий объем может изменяться от нуля до некоторого максимального значения, а у насосов с реверсивной подачей поток жидкости может также менять и свое направление.

Остановим свой выбор на насосе постоянной производительности. Они более просты и дешевы и применяются в гидропередачах и системах автоматики с дроссельным или струйным регулированием перемещения исполнительных механизмов и для вспомогательных целей.

Шестеренный насос постоянной производительности с шестернями внешнего зацепления работает следующим образом: при вращении шестерен в определенном направлении жидкость переносится зубьями из камеры всасывания в камеру нагнетания.

Технические характеристики шестеренного насоса типа НШ10Е [3]:

Рабочий объем, м³ 10-2

Расход рабочей жидкости, м³/с 13,8

Давление нагнетания, МПа 12

Частота вращения, об/мин 1500

Мощность насоса, кВт 6

КПД объемный 0,92

Насос представляет собой инерционное звено с передаточной функцией

, (10)

где - коэффициент передачи насоса; (11)

- коэффициент неравнозначности подачи жидкости;

α - угол зацепления (стандартный угол зацепления α =20°);

z - число зубьев шестерни (z=8);

- постоянная времени насоса, с; (12)

V - рабочий объем, м³;

Q_Н- расход рабочей жидкости, м³/с.

Передаточная функция с учетом коэффициентов примет вид:

. (13)

2.4 Выбор двигателя

Выбран двигатель постоянного тока серии 2ПБ175МУХЛ3 с паспортными данными [8]:

Номинальная мощность Р_ном, кВт 7.5

Номинальное напряжение U_ном, В 220-440

Номинальная частота вращения двигателя nном, об/мин 1500

Номинальный момент М_ном, Нм 1.96

Ток якоря I_a, А 20

Сопротивление якоря R_a, Ом 2.4

Момент инерции двигателя J_дв, кгм³ 0.15

Масса двигателя m, кг 207

Номинальный КПД η 0.875

Принимается:

Частота вращения нагрузки n_н, об/мин 1500

Момент инерции нагрузки J_н, кгм³ 8

Передаточная функция ДПТ представляется как:

(14)

(электрической постоянной данного двигателя можно пренебречь).

Определим номинальную скорость вращения нагрузки:

(рад/с); (15)

(рад/с); (16)

(рад/с). (17)

Т. к. _ном = _треб, то выбранный двигатель по скорости проходит.

Определим конструктивные постоянные двигателя по ЭДС и по моменту:

(В·с/рад); (18)

(Н·м/А). (19)

Эквивалентный момент инерции:

(кгм²). (20)

Электрическая и механическая постоянные времени:

(с). (21)

Коэффициент передачи двигателя:

. (22)

Передаточная функция ДПТ:

. (23)