Насос аксиально-плунжерный регулируемый “Vickers”

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Пермский национальный исследовательский  политехнический университет

ПНИПУ

 

Факультет Аэрокосмический

Специальность Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему: Насос аксиально-плунжерный регулируемый “Vickers” 

Студент Головин Н.А. 

Состав курсового  проекта:

1. Пояснительная записка на   стр.
2. Графическая часть на    листах.

Руководитель курсового проекта

         Горбунов А.В. ( )

 

 

Пермь 2013г.

Содержание

Введение                                                                                                        3                                                                                                                            

Расчет основных параметров                                                                               5

Силы, действующие на ротор  со стороны плунжерной группы           11

Силы, действующие на плунжер                13

Нагрузки, передающиеся на ротор  насоса со стороны плунжерной группы           15

Проекция силы трения, действующая  в районе контакта плунжера с шайбой         16

Суммарная сила трения в  районе контакта плунжера с цилиндром           20

Суммарная составляющая касательных  сил             23

Момент от сил трения и  от сил давления, относительно осей «OZ» на перемычку ротора     27

Расчет вала                  33

Расчет контакта плунжера с наклонной шайбой              40

Расчет наклонной шайбы                   41

Расчет каналов штутцера                47

Расчет фланцевого соединения               48

Заключение                    49

Список литературы                 50

 

Введение:                                                                                         Важнейшими элементами гидравлических приводов, гидравлических и топливных систем автоматического регулирования в различных отраслях техники являются гидравлические машины и, прежде всего, объемные гидравлические машины – насосы и гидромоторы.

Идея использования объемных гидроприводов для передачи мощности возникла сравнительно давно, однако, начиная лишь с 1920-1930 гг. их начали интенсивно внедрять в машиностроение. Особенно возрос интерес к гидроприводам за последние десятилетия, когда, помимо, станкостроения, авиа- и автомобилестроения, гидроприводы с успехом стали применять в судостроении и сельскохозяйственном машиностроении, в химической, горнорудной, металлургической промышленностях и др. В сравнении с электромеханическими передачами объемные гидроприводы обладают рядом преимуществ: электромеханическая передача при больших передаточных отношениях, от двигателя к конечному валу механизма, как правило, состоит из большого числа звеньев, в гидроприводе же – кинематическая цепь значительно компактней, благодаря чему представляется возможность располагать гидравлические устройства независимо от размещений механизмов в машине.

На работу гидромашины  оказывают влияние целый ряд  факторов: грязь, пыль, высокая температура  рабочей жидкости. Давление наружных и внутренних утечек. Однако, все перечисленные факторы могут быть в значительной степени устранены или компенсированы при условии правильно спроектированной и тщательно собранной гидромашины.

Аксиально-поршневой называется объемная гидромашина, оси поршней которой параллельны оси блока цилиндров или составляют с ней угол менее 45˚.

Ротор насоса состоит из вала и шайбы, выполненных в виде одной детали. В качестве опор применяются радиально-упорные подшипники, воспринимающие нагрузки со стороны шайбы и передающие их на корпус. Опорами блока цилиндров служит подшипник скольжения, в котором расположен хвостовик, и плоскость распределительного золотника. В цилиндрических расточках блока установлены поршни, связанные с шайбой при помощи шатунов и сфереческих соединений.

Блок при помощи пружины  и сил давления прижимается торцом к рабочей поверхности распределительного золотника и одновременно прижимает  его к крышке корпуса. Каждый цилиндр  имеет специальное отверстие, выходящий  на конец блока. Распределительный  золотник имеет два сквозных рабочих  окна серповидной формы и специальный  паз для штифта, исключающий вращение золотника вокруг своей оси. В  крышке корпуса выполнены канавки  серповидной формы, состыкованные  с соответствующими окнами золотника. Канавки в крышке корпуса переходят  в отверстия, в которые устанавливают  штуцера насоса. При вращении блока  отверстия каждого цилиндра половину полного оборота связано с  одним рабочим окном золотника, а другую половину – с другим окном.

Если ось блока цилиндров  наклонена к оси вала на угол, то при вращении ротора гидромашины  по часовой стрелке за счет изменения  расстояния между торцом шайбы и  передним торцом блока цилиндров  поршни совершают возвратно-поступательные движения. При этом поршни, расположенные  за плоскостью чертежа, входят в цилиндрические расточки, вытесняя из них жидкость и осуществляя процесс нагнетания, а поршни, расположенные выше плоскости  чертежа, выдвигаются из цилиндров, обеспечивая процесс всасывания. В соответствии с этим окно золотника  вместе с канавкой крышки и штуцером являются полостью нагнетания, а окно золотника с соответствующей канавкой крышки и штуцером являются полостью всасывания. Так обеспечивается последовательное подключение каждого цилиндра насоса то к зоне нагнетания, то к зоне всасывания.

Анализируя работу механизма, нетрудно убедиться в том, что  ход поршней, а значит, и расход насоса зависит от угла наклона блока  цилиндров по отношению к оси  вала и растут с его увеличением.  

 

Расчет основных параметров

1. Некоторые параметры и кинематические составляющие

Объемный расход жидкости

 

Число оборотов

 

Рабочий объем

 

КПД объемной машины по заданию

    Расчетная производительность

 

 

Удельная производительность

Диаметр плунжера

 

Где k – коэффициент(k=1)

Z – количество плунжеров (z=8)

 

  

 

 

 Ход плунжера

 

Где – радиус блока цилиндров

- угол поворота наклонной  шайбы (

- угол поворота ротора

При

плунжер	Ход плунжера
1й плунжер (угол 0)	0
2й плунжер (угол 45)	0,001631
3й плунжер (угол 90)	0,005569
4й плунжер (угол 135)	0,009504
5й плунжер (угол 180	0,011136
6й плунжер (угол 225)	0,009505
7й плунжер (угол 270)	0,00557
8й плунжер (угол 315)	0,00163

 

Скорость плунжера

 

Где - угловая скорость вращения

 

При

плунжер	Скорость плунжера м/с
1й плунжер (угол 0)	0
2й плунжер (угол 45)	1,133249
3й плунжер (угол 90)	1,602653
4й плунжер (угол 135)	1,133467
5й плунжер (угол 180	0
6й плунжер (угол 225)	-1,13326
7й плунжер (угол 270)	-1,60265
8й плунжер (угол 315)	-1,13301

 

 

 

Ускорение плунжера

 

При

плунжер	Ускорение плунжера м/с
1й плунжер (угол 0)	461,2915
2й плунжер (угол 45)	326,1817
3й плунжер (угол 90)	0
4й плунжер (угол 135)	-326,119
5й плунжер (угол 180	-461,291
6й плунжер (угол 225)	-326,179
7й плунжер (угол 270)	0
8й плунжер (угол 315)	326,2518

 

 

 

2. Силовой анализ

2.1 Силы, действующие на  ротор со стороны плунжерной  группы

2.1.1 силы давления, действующие  со стороны нагнетания и всасывания

 

Где P_Н – давление в зоне нагнетания

 

 

 

d_n – диаметр плунжера

d_n = 0,011 м

922,2027

Сила, действующая на стороне  всасывания

 

1,8636 1

 

2.1.2 Сила инерции плунжера (расположенная в центре масс  плунжера)

 

Где –вес плунжера

g - ускорение свободного падения g=9.81 м/с²

при

 

плунжер	Сила инерции, Н
1й плунжер (угол 0)	103,44967
2й плунжер (угол 45)	73,149829
3й плунжер (угол 90)	0
4й плунжер (угол 135)	-73,13573
5й плунжер (угол 180	-103,4497
6й плунжер (угол 225)	-73,14929
7й плунжер (угол 270)	0
8й плунжер (угол 315)	73,165532

 

2.1.3 Центробежная сила  рис 2.1

(2.4)

 

2.1.4 Определение касательной  и нормальной составляющей плунжера  в точке контакта плунжера

 

 Где  – касательная составляющая

- суммарная сила, действующая вдоль оси плунжера

 

Для зоны нагнетания

плунжер	Суммарная сила вдоль оси  плунжера, Н
1й плунжер (угол 270)	922,2027
2й плунжер (угол 315)	995,3682
3й плунжер (угол 0)	1025,652
4й плунжер (угол 45)	995,3525

Для зоны всасывания

плунжер	Суммарная сила вдоль оси  плунжера, Н
5й плунжер (угол 90	-1,863606
6й плунжер (угол 135)	-74,99934
7й плунжер (угол 180)	-105,3133
8й плунжер (угол 225)	-75,0129

 

Касательная составляющая

 

плунжер	Касательная составляющая
1й плунжер (угол 0)	317,2715
2й плунжер (угол 45)	307,8986
3й плунжер (угол 90)	-0,576481
4й плунжер (угол 135)	-23,20001
5й плунжер (угол 180	-32,57721
6й плунжер (угол 225)	-23,20421
7й плунжер (угол 270)	285,2707
8й плунжер (угол 315)	307,9035

 

 

 

 

 

 

 

Реакции со стороны наклонной  шайбы

                                   (2.8)

 

 

плунжер	Реакция со стороны наклонной  шайбы, Н
1й плунжер (угол 0)	332,1044
2й плунжер (угол 45)	322,2934
3й плунжер (угол 90)	-0,603432
4й плунжер (угол 135)	-24,28465
5й плунжер (угол 180	-34,10025
6й плунжер (угол 225)	-24,28904
7й плунжер (угол 270)	298,6076
8й плунжер (угол 315)	322,2985

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.5 Сила трения в зоне контакта плунжера с наклонной шайбой

                       (2.9)

Где (для пары бронза-сталь)

 

 

плунжер	Сила трения в зоне контакта плунжера с наклонной шайбы, Н
1й плунжер (угол 0)	16,60522
2й плунжер (угол 45)	16,11467
3й плунжер (угол 90)	-0,030172
4й плунжер (угол 135)	-1,214233
5й плунжер (угол 180	-1,705012
6й плунжер (угол 225)	-1,214452
7й плунжер (угол 270)	14,93038
8й плунжер (угол 315)	16,11492

 

 

2.1.6 Проекция силы трения, действующая в районе контакта  плунжера с шайбой 

                                                (2.10)

 

плунжер	Проекция Силы трения, Н
1й плунжер (угол 0)	15,86357
2й плунжер (угол 45)	15,39493
3й плунжер (угол 90)	-0,028824
4й плунжер (угол 135)	-1,160001
5й плунжер (угол 180	-1,628861
6й плунжер (угол 225)	-1,16021
7й плунжер (угол 270)	14,26354
8й плунжер (угол 315)	15,39517

2.1.7 Равнодействующая  сила в плоскости плунжера(рис 2.2)

                                                (2.11)

 

плунжер	Равнодействующая сила в  плоскости плунжера, Н
1й плунжер (угол 0)	320,6157
2й плунжер (угол 45)	311,2429
3й плунжер (угол 90)	2,767766
4й плунжер (угол 135)	-19,85577
5й плунжер (угол 180	-29,23296
6й плунжер (угол 225)	-19,85996
7й плунжер (угол 270)	288,615
8й плунжер (угол 315)	311,2477