Проектирование аксиально-поршневой гидромашины с определенными техническими характеристиками. Предварительный и уточнённый расчёт гидромашины, мощность, крутящий момент на её валу. Проверка шпонки на срез и смятие, плотности и загруженности стыков.
Гидравлической машиной (гидромашиной) называется машина, предназначенная для преобразования механической энергии в энергию движущейся жидкости или наоборот. В зависимости от вида преобразования энергий гидромашины делятся на насосы и гидродвигатели. В объемных гидромашинах энергия преобразуется в результате периодического изменения объема рабочих камер, герметично отделенных друг от друга. В объемных насосах жидкость перемещается за счет периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса. Ротор вращается в роликовом подшипнике 13, наружное кольцо с роликами которого расположено в промежуточном корпусе 15.Внутренним кольцом подшипника служит стальное закаленное кольцо 14, закрепленное на роторе 12 винтами 16, которые одновременно прижимают к ротору бронзовый диск 17, закрепленный в центре с помощью гайки 18.Согласно стандартному ряду ГОСТ 6636-69 ([3],стр.9) принимаю мм. Согласно стандартному ряду ГОСТ 6636-69 ([6],стр.37) принимаю мм. Согласно стандартному ряду ГОСТ 6636-69 ([6],стр.37) принимаю мм. Согласно стандартному ряду ГОСТ 6636-69 ([6],стр.37) принимаю мм. Согласно стандартному ряду ГОСТ 6636-69 ([6],стр.37) принимаю мм.Усилие пружин определяется по выражению: Рпр=?Pi max ?P1 ?P2 ?P3 ?P4 , где ?Pi max - максимальная суммарная сила инерции, действующая на плунжера, соединенные с подпятниками; Подставив ранее полученные значения, получим: Тогда полное требуемое усилие пружин составит : Расчет вала ротора Осевой: Полярный: Определяем напряжения в расчетном сечении от изгиба: Определяем напряжения в расчетном сечении от кручения: Механические свойства стали 40X (закалка с нагревом ТВЧ) из которой изготавливается вал, имеет следующие справочные данные: предел прочности ?в = 850 МПА; Для того, чтобы максимально уменьшить утечки по подвижным стыкам насоса (трущиеся пары "подпятник - опорный диск" и "распределительный диск - ротор"), необходимо обеспечить уплотняющее усилие при минимальном давлении рабочей жидкости с тем условием, чтобы при максимальном удельные давления в стыке не превышали допускаемых. Для того чтобы предотвратить раскрытие стыка между ротором и распределительным диском, должно быть обеспечено превышение ?Р сил, прижимающих ротор, над силами, отжимающими ротор от распределительного диска.В курсовом проекте была спроектирована аксиально-поршневая гидромашина со следующими техническими характеристиками: объемная постоянная V0=20 , максимальное рабочее давление Рмах=20 МПА, номинальная частота вращения вала n=1500 об/мин., объемный КПД , гидромеханический КПД , аналог разрабатываемой гидромашины - Г13….
План
Содержание
Введение
1. Описание конструкции и принципа действия гидромашины
2. Предварительный расчет гидромашины
3. Проверочный расчет
Заключение
Литература
Введение
Гидравлической машиной (гидромашиной) называется машина, предназначенная для преобразования механической энергии в энергию движущейся жидкости или наоборот. В зависимости от вида преобразования энергий гидромашины делятся на насосы и гидродвигатели.
Насос - это гидромашина для создания потока рабочей жидкости путем преобразования механической энергии в энергию движущейся жидкости. Гидродвигатели служат для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена гидромашины.
По принципу действия гидромашины делятся на два класса: динамические и объемные. Преобразование энергии в динамических гидромашинах происходит при изменении количества движения жидкости. В объемных гидромашинах энергия преобразуется в результате периодического изменения объема рабочих камер, герметично отделенных друг от друга.
В объемных насосах жидкость перемещается за счет периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса. Объемные гидромашины в принципе могут быть обратимы, т. е. работать как в качестве насоса, так и в качестве гидродвигателя. Однако обратимость конкретных гидромашин связана с особенностями их конструкции.
В современной технике применяется много разновидностей гидромашин. Наибольшее распространение получили объемные и лопастные насосы и гидродвигатели.
В настоящее время широкое распространение в машиностроении получили аксиально-поршневые гидромашины типа МН с наклонным блоком. Эти гидромашины предусмотрены для работы при температуре окружающей среды от - 50 до 50 °С, и могут работать на минеральных маслах, имеющих температуру от - 40 до 70 °С.
Роторная аксиально-поршневая гидромашина - машина, у которой рабочие камеры вращаются относительно оси ротора, а оси поршней или плунжеров параллельны оси вращения или составляют с ней угол меньше 45°. Важным параметром для многих случаев применения является приемистость (быстродействие) насоса при регулировании подачи. Изменение подачи от нулевой до максимальной осуществляется в некоторых типах аксиально-поршневых гидромашин за 0,04 с и от максимальной до нулевой - за 0,02 с.
Наиболее распространенное число цилиндров в аксиально-поршневых машинах равно 7 - 9, диаметры цилиндров гидромашин обычно находятся в пределах от 10 до 50 мм, а рабочие объемы машин - в пределах от 5 до 1000 см?. Максимальный угол между осями цилиндрового блока и наклонной шайбы обычно равен в насосах 20°.
1 Конструкция и принцип действия проектируемой гидромашины
Аксиально-поршневой агрегат включает в себя передний корпус 10, в котором в двух шариковых подшипниках 7 установлен вал 6, правый конец которого шлицами входит в ротор 12. Ротор вращается в роликовом подшипнике 13, наружное кольцо с роликами которого расположено в промежуточном корпусе 15.Внутренним кольцом подшипника служит стальное закаленное кольцо 14, закрепленное на роторе 12 винтами 16, которые одновременно прижимают к ротору бронзовый диск 17, закрепленный в центре с помощью гайки 18.
В роторе 12 расположены девять плунжеров 5 со сквозными отверстиями, оканчивающихся сферическими головками с завальцованными на них подвижными подпятниками 4.
На выступающей цилиндрической части ротора по подвижной посадке расположена поджатая пружиной II шаровая втулка 9, действующая на нажимной диск 2, который, имея возможность поворачиваться вокруг шаровой втулки 9, прижимает подпятники к плоскости опорного диска 1. Опорный диск 1 расположен на траверсе 3, установленной в шарикоподшипниках 21.
Одновременно пружина 11 прижимает ротор 12 с диском 17 к поверхности распределительного диска 19. Для дополнительного прижима ротора 12 к распределительному диску 19 между торцом приводного вала 6 и гайкой 18 расположена пружина 20.
Уплотнение по приводному валу 6 осуществляется с помощью манжеты 8. Конструкция заднего корпуса 22 насоса Г13-35А не предусматривает общего для обеих рабочих полостей всасывающего патрубка (рис.1).
При вращении ротора плунжеры 5 совершают в нем принудительное возвратно-поступательное движение, осуществляя всасывание и нагнетание рабочей жидкости.
Изменение углового положения траверсы 3 вызывает изменение длины хода плунжеров 5 в отверстиях ротора 12, за счет чего осуществляется регулирование подачи насоса.
Внутренние отверстия в подпятниках 4 находятся напротив сквозных отверстий в плунжерах 5 и оканчиваются расточкой на опорной поверхности подпятников 4.
При подводе в расточки давления между подпятниками 4 и опорным диском / создается масляный клин и разгружающее подпятники усилие.
Рабочая жидкость поступает в камеры под плунжеры 5 через серповидные пазы в заднем корпусе 22 и распределительном диске 19, которые сообщаются с полостью всасывания насоса. Всасывание или нагнетание в рабочей полости предопределяется поворотом траверсы 3 в ту или другую сторону относительно ее среднего положения.
При повороте траверсы из одною положения в другое с переходом через среднее положение меняется направление движения плунжеров в отверстиях ротора, проходящих над каждым из обоих серповидных отверстий распределительного диска, и полость насоса, бывшая до поворота траверсы всасывающей, становится нагнетающей, и наоборот.
Вывод
В курсовом проекте была спроектирована аксиально-поршневая гидромашина со следующими техническими характеристиками: объемная постоянная V0=20 , максимальное рабочее давление Рмах=20 МПА, номинальная частота вращения вала n=1500 об/мин., объемный КПД , гидромеханический КПД , аналог разрабатываемой гидромашины - Г13….
В курсовом проекте был произведен предварительный и уточненный расчет гидромашины, рассчитана мощность гидромашины N=10КВТ и определен крутящий момент на ее валу, который составил 64 Н·м. Также в курсовом проекте была проверена шпонка на срез и смятие на выходном конце вала и произведена проверка плотности и загруженности стыков, определена скорость потока жидкости в окне распределительного диска и в окнах ротора, которые составили, соответственно, 2,2 м/с и 2 м/с.
Список литературы
Андрианов Д.Н. Проектирование аксиально-поршневой гидромашины: Практическое руководство по выполнению курсового проекта по курсу ""Объемные гидравлические и пневматические машины"" для студентов специальности Т.05.11.00. -Гомель: Учреждение образования ""Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого"", 2002. - 21 с.
