Определяем площадь окна распределителя

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

Высшего образования

«Южно-Уральский муниципальный институт

(государственный исследовательский институт)»

Политехнический институт

Факультет «Механико-технологический»

Кафедра «Гидравлика и гидропневмосистемы»

Объяснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

«Объемные гидромашины»

Тема: «Разработка аксиально – поршневого насоса с наклонным блоком»

ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ

Управляющий проекта

С.Ю. Битюцких

«___» __________ 2017г.

Создатель работы

студент группы ПЗ-457

С.Ю. Кудрявцев

«___» __________ 2017г.

Челябинск 2017

Инструкция

Кудрявцев С.Ю Определяем площадь окна распределителя. Разработка аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком.

г. Челябинск: ЮУрГУ.ПЗ.2017 Литература - 4, листов - 33

В данном курсовом проекте рассматривается изделие – насос аксиально-поршневой с наклонным блоком.

В нем производится расчет главных узлов, устройств и подшипников в согласовании с заданием, имеется описание конструкции и принципа деяния, также производится чертежи главных деталей.

Данная Определяем площадь окна распределителя работа содержит в себе такие дисциплины как: ОГМ, материаловедение, разработка машиностроения. Она позволяет закрепить познания по дисциплинам, нужным инженеру - конструктору.

Расчет агрегата в данном проекте приближено к реальным условиям рабочего процесса инженера-конструктора, что понадобится в предстоящем на практике.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00. ПЗ
Разработчик.
Кудрявцев СспршрысшщывсССССЮ Определяем площадь окна распределителя. сСС.Ю
Провер.
Битюцких
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.
Расчет аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком
Лит.
Листов
ЮУрГУ кафедра ГиГПС
СОДЕРЖАНИЕ

Задание ............................................................................................................................... 3

Введение ............................................................................................................................ 5

1 Описание конструкции и принципа деяния ........................................................... 8

2 Конструкторская часть ................................................................................................ 11

2.1 Расчет блока цилиндров .......................................................................................... 11

2.2 Расчет распределителя ............................................................................................. 14

2.3 Расчет конической передачи ................................................................................... 18

2.4 Расчет валов .............................................................................................................. 24

2.5 Расчет подшипников качения ................................................................................. 30

Заключение ...................................................................................................................... 32

Перечень использованных источников ........................................................................... 33

Изм.
Лист Определяем площадь окна распределителя
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
ВВЕДЕНИЕ

Аксиально-поршневые гидромашины производятся или с наклонным блоком цилиндров, или с наклонным диском. Достоинства гидромашин первого типа: маленькие круговые нагрузки на поршень благодаря шатунной связи поршня с валом; малый периметр утечек, определяемый распределительным узлом и поршневой парой; большой угол наклона блока (до 45°) и Определяем площадь окна распределителя, как следует, высочайшие насосные свойства; более высочайший (на 2...3%) КПД, чем у гидромашин с наклонной шайбой.

На рисунке 1, а показана схема аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком цилиндров. Насос состоит из недвижного распределительного диска 1, имеющего два серпообразных канала, соединенных со поглощающей 8 и напорной Н гидролиниям. Снутри вращающегося блока цилиндров 2 размещены Определяем площадь окна распределителя рабочие камеры 3, образованные поверхностями цилиндров и перемещающихся поршней 4. Поршни шарнирно соединены шатунами 5 с упрямым фланцем 6, который крутится совместно с приводным валом 7. При совместном вращении вала 7 и блока цилиндров 2 вокруг собственных осей поршни 4, вращаясь вкупе с блоком, совершают возвратно-поступательное движение относительно цилиндров. За один оборот вала каждый Определяем площадь окна распределителя поршень насоса совершает один двойной ход. В итоге этого каждый поршень в течение одной половины оборота высвобождает некое место снутри цилиндра, и рабочая камера заполняется жидкостью из поглощающей гидролинии В. Происходит цикл всасывания. В течение последующей половины оборота поршень теснит жидкость из рабочей камеры в напорную гидролинию Н. Происходит цикл нагнетания. Рабочий Определяем площадь окна распределителя объем насоса находится в зависимости от угла наклона γ блока цилиндров. Изменяя γможно изменять рабочий объем, а, как следует, и подачу насоса. Чем больше γ,тем больше рабочий объем и подача насоса.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
Набросок 1 - Схема аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком цилиндров (а) и Определяем площадь окна распределителя диском (б): 1-распределительный диск; 2-блок цилиндров (ротор); 3-рабочая камера; 4-поршень (вытеснитель); 5-шатун; 5' - наклонный диск; 6- упрямый фланец; 6',7-приводной вал.


Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
В гидромашинах с наклонным диском (набросок 1, б) блок цилиндров (ротор) 2 соосен с приводным валом 6' и крутится вкупе с ним, а поршни (плунжеры Определяем площадь окна распределителя) 4 опираются на недвижный наклонный диск (шайбу) 5', по этому совершают возвратно-поступательное движение. При всем этом происходит всасывание воды при выдвижении поршней 4 из блока цилиндров 2 и вытеснение воды при движении поршней в блок цилиндров. Для подвода и отвода воды к рабочим камерам 3 в недвижном торцовом распределительном диске 1 выполнены два серпообразных Определяем площадь окна распределителя канала, соединенных со поглощающей В и напорной Н гидролиниями. Для обеспечения движения поршней во время цикла всасывания применяется принудительное прижатие их к наклонному диску пружинами либо давлением воды.

Аксиально-поршневые гидромашины стали одними из более используемых в гидроприводах мобильных машин и стационарном оборудовании благодаря последующим преимуществам: более высочайшему полному Определяем площадь окна распределителя КПД (0,85...0,94) по сопоставлению с КПД шестеренных и пластинчатых гидромашин; работоспособности при высочайшем давлении в границах 20...32 МПа (до 40...50 МПа); способности регулировать рабочий объем за счет наклона диска либо блока цилиндров; широкому спектру рабочих объемов от 0,5 см3 до 30 дм3; высочайшей поглощающей возможности насосов, обеспечивающей возможность их эксплуатации в гидросистемах с открытой Определяем площадь окна распределителя циркуляцией рабочей воды; широкому спектру частоты вращения - от 1 (малая частота вращения гидромотора) до 2500 об/мин(наибольшая частота вращения насоса); долгим срокам службы до 10000...12000 ч; низкому уровню шума; довольно высочайшим удельным показателям и др. Но у их сложные кинематика и динамика, много прецизионных деталей, потому они сложны в изготовлении, имеют Определяем площадь окна распределителя высшую цена и предъявляют завышенные требования к тонкости фильтрации рабочей воды.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
1. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА Деяния

Набросок 2 - Схема аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком

Насос состоит из корпуса 1, к одному торцу которого присоединяется крышка 2, а к другому крышка 21.

Уплотнение сопряжений корпусных деталей и Определяем площадь окна распределителя крышек осуществляется с помощью колец 25, 26, 27 из маслостойкой резины.

В корпусе установлен вал 4 с семью поршнями 8. Фронтальной опорой вала служат шариковые радиально-упорные подшипники 29, а задней опорой – круговой шариковый подшипник 30. Для исключения утечек воды предусмотрена манжета 28, установленная в расточку крышки 2.

Выходной конец вала шлицы. Другой конец вала выполнен в Определяем площадь окна распределителя виде диска с семью отверстиями, умеренно расположенными по окружности. В этих отверстиях установлены с натягом и развальцованы бронзовые втулки 14. В каждой втулке завальцована сферическая головка шатуна 7. На обратной сферической головке каждого шатуна завальцован бронзовый поршень 8. Шатуны имеют возможность свободно поворачиваться во вкладышах и поршнях. Для обеспечения смазки сфер шатунов при работе Определяем площадь окна распределителя гидромашины, шатуны имеют осевые отверстия, через которые поступает рабочая жидкость.

В центральной расточке вала 4 расположена и закреплена от поворота штифтом 36 шестерня 5 конической передачи.

Колесо конической передачи 6 посажено в осевую расточку блока цилиндров 10 и закреплено на оси 16, при помощи шпонки 35 колесо передает вращающий момент блоку

Изм.
Лист Определяем площадь окна распределителя
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
цилиндров. На оси 3 установлен блок цилиндров 10, с семью умеренно расположенными по окружности отверстиями-цилиндрами, оси которых параллельны оси блока цилиндров13.

Коническая передача создана для синхронизации вращения вала гидромашины и блока цилиндров.

В центральной расточке крышки 21 закреплена ось 3 с запрессованным на ее конце шарикоподшипником 31.

Штифт 11 держит Определяем площадь окна распределителя ось от поворота в крышке 21. На шарикоподшипник установлен блок цилиндров 10 с семью умеренно расположенными по окружности отверстиями - цилиндрам.

Посадка блока цилиндров на наружное кольцо шарикоподшипника 31 позволяет блоку "само устанавливаться", сохраняя неизменное прилегание поверхности его торца к "зеркалу" распределительного диска 9, что является одним из главных критерий работоспособности гидромашины.

Предварительное Определяем площадь окна распределителя поджатие блока цилиндров к "зеркалу" распределительного диска и последнего к крышке 21 осуществляется пружиной 18, установленной меж блоком цилиндров и шарикоподшипником 31.

Во время работы блок цилиндров дополнительно прижимается к распределителю давлением рабочей воды. Положение распределителя фиксируется и удерживается от поворота вокруг оси штифтом 19.

Цилиндры 6лока 10 в основании перебегают в дуговые отверстия, которые Определяем площадь окна распределителя совмещаются с дуговыми отверстиями распределительного диска 9 и дуговыми отверстиями крышки 21. Дуговые отверстия крышки соединены с 2-мя каналами, выведенными на внешний торец крышки, которые служат для подсоединения магистралей гидросистемы.

Для обычной работы гидромашины ее внутренние полости заполняются рабочей жидкостью, для заливки и слива которой в корпусе предусмотрены два резьбовых Определяем площадь окна распределителя отверстия, закрытых резьбовыми пробками 31.

Если валу гидромашины придать вращение от стороннего мотора и сказать одну из полостей с наполнительным блоком, то гидромашина будет работать в режиме насоса.

Сила давления рабочей воды на каждый поршень через шатуны передается на фланец вала гидромашины в виде суммарной силы, которая вследствие наклона Определяем площадь окна распределителя оси шатуна к продольной оси вала, раскладывается на осевую и окружную (тангенциальную).

Осевая сила воспринимается роликовым радиально-упорным подшипником, а окружная делает вращательный момент, под действием которого через коническую передачу вращательное движение передается блоку, который попеременно совмещает

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
отверстия цилиндров или с дуговым отверстием распределителя Определяем площадь окна распределителя, соединенным с напорной магистралью, или с дуговым отверстием распределителя, которое соединено с поглощающей магистралью. При вращении вала поршни совершают возвратно-поступательные движения относительно блока цилиндров, при этом поршни, входящие в цилиндры, выталкивают рабочую жидкость в напорную магистраль, а поршни, выходящие из цилиндров, всасывают рабочую жидкость.

Изм Определяем площадь окна распределителя.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

Расчет блока цилиндров

Определяем дезаксиал аксиально-поршневого насоса по формуле:

,

где - угол наклона оси блока цилиндров относительно оси вала;

,

Поперечник поршня :

,

где - рабочий объем насоса;

z =7 – число поршней;

, - безразмерные коэффициенты ( ; - для стали), принимаем , .

Приобретенный итог округляем по ГОСТ 6540-68 до .

Поперечник разноски отверстий в Определяем площадь окна распределителя блоке цилиндров (рис. 2) [1] по формуле:

Ход поршня :

Толщина условной толстостенной трубы a и размера перемычки b:

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ

Набросок 3 - Главные расчетные размеры блока цилиндров

Определение геометрических размеров блока цилиндров (рис. 4):

Внешний поперечник блока цилиндров :

Внутренний поперечник расточки в блоке цилиндров [1]:

Высота блока цилиндров Определяем площадь окна распределителя :

,

где - ход поршня;

- ширина технологической проточки;

- ширина дна блока цилиндров;

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
Наибольшее давление :

Проверка блока цилиндров крепкость:

,

где - напряжения растяжения стен толстостенной трубы.

Проверка выполнения условия жесткости [1]:

,

где - расчетное значение деформации;

- модуль упругости материала блока цилиндров, ;

- коэффициент Пуассона, .

Сравниваем приобретенные значения и со значениями Определяем площадь окна распределителя [ ]и [ ] соответственно.

Принимаем:

[ ]=100МПа;

[ ]=8мкм.

Набросок 4 - Блок цилиндров

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
2.2. Расчет распределителя

Малая площадь окна блока цилиндров (рис.4):

,

где - допустимое значение скорости течения воды;

- наибольшая подача 1-го поршня;

,

где - угловая частота вращения вала гидромашины;

- площадь поршня.

Площадь окна распределителя :

Радиус скругления окон [1]:

Принимаем конструктивно

Угол Определяем площадь окна распределителя охвата окна в блоке цилиндров :

Угол охвата радиуса скругления окон :

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
,

Площадь окна блока цилиндров Fо :

Сравниваем площади окон блока цилиндров, получившаяся площадь больше мало допустимой, как следует, условие производится.

Ширина уплотняющего пояска :

,

где - коэффициент, показывающий, как сила, прижимная блок цилиндров к Определяем площадь окна распределителя распределителю, больше отжимающей силы.

Принимаем ширину уплотняющего пояска а1 = 3,8(мм).

Дальше проверяем условие: .Условие производится.

Определение геометрических размеров дренажной канавки распределителя:

Величина утечек :

где QИ - безупречный расход

- фактический расход.

Фактический расход рабочей воды:

,

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
где - большой КПД

Допустимая малая площадь дренажной канавки Определяем площадь окна распределителя:

,

где [ ] - допустимая скорость течения воды в дренажной канавке менее

1,5 – 4 м/с.

Принимаем [ ]=4 .

Конструктивно принимаем глубину дренажной канавки b' и ширину дренажной канавки b" с условием, что площадь дренажной канавки Fк больше [Fк].

Угол охвата окна в распределителе [1]:

,

где угол 0,5о-необходимое положительное перекрытие.

Определяем площадь окна распределителя

Допустимую наименьшую площадь окна распределителя определяем по Определяем площадь окна распределителя формуле :

,

где [ ] - очень допустимая скорость движения воды в окне распределителя менее 15 м/с.

Принимаем [ ]=15 м/с.

Площадь окна распределителя определяем по формуле :

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
Проверяем условие, превышения расчётной величины площади окна распределителя Fr над допустимой малой площадью [Fr]. Условие производится Определяем площадь окна распределителя.

Геометрические размеры распределителя (рис.6):

Набросок 5 - Распределительный диск

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
2.3. Расчет конической передачи

Определяем момент, передаваемый конической передачей, для этого определяем объём блока цилиндров:

Определяем массу блока:

,

где – плотность материала блока.

.

Определяем объём отверстия под цилиндр:

.

Определяем массу материала из отверстия под цилиндр:

,

Определяем момент инерции Определяем площадь окна распределителя блока цилиндров с учётом вычета момента инерции материала из 7 цилиндров блока:


.

Определяем объём поршня:

где – длина поршня.

мм

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
где – длина втулки в отверстии блока цилиндров.

;

мм.

Определяем массу поршня:

где - плотность материала поршня;

Определяем момент инерции поршня:

Определяем объём шатуна:

где dш1 = 8 мм;

dш2 = 10 мм Определяем площадь окна распределителя;

dш = 4 мм;

d0 = 27 мм;

lш = 40 мм.

Определяем массу шатуна:

,

где - плотность материала шатуна;

.

Определяем момент инерции шатуна:

.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
Определяем момент инерции передвигающихся частей гидромашины:

,

.

Определяем момент инерционной нагрузки:

,

где – ускорение разгона ходовой части гидромашины при времени разгона t = 0,2 c.

.

Определяем момент сил Определяем площадь окна распределителя трения на торце блока:

,

где - среднее значение удельного давления на распределителе;

f – коэффициент трения

- площадь уплотняющих поясков;

- площадь опорных поясков;

Определяем коэффициент трения:

,

где - динамический коэффициент вязкости;

- угловая скорость блока цилиндров.

Определяем площадь уплотняющих поясков:

.

Определяем площадь опорных поясков:

,

где d5 = d4­ + 0,6 = 53,6 + 0,6 = 54,2 мм

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ Определяем площадь окна распределителя
d6 = 63 мм – наружный поперечник распределителя

Определяем поперечник наружной делительной окружности колеса:

,

где - вращающий момент на шестерне,

и – передаточное отношение

- для прямозубых колес

- допускаемое контактное напряжение:

Материал шестерни: сталь 40ХН улучшение и закалка (HRC=48…53)

Определим предел контактной вялости:

МПа

Коэффициент безопасности:

Базисное число циклов перемены напряжений

Принимаем ZRZV = 1.

Допускаемое контактное напряжение для Определяем площадь окна распределителя быстроходной шестерни:

(МПа)

Коэффициент концентрации нагрузки для прирабатывающихся колес:

,

где - коэффициент концентрации нагрузки, принимаем

X – коэффициент режима нагрузки, принимаем Х= 0,77

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ

Задаемся числом зубьев шестерни:

Определяем число зубьев колеса:

Определим модуль зацепления на наружном делительном поперечнике:

Округляем модуль до наиблежайшего большего Определяем площадь окна распределителя по ГОСТ 9560-60 ,5

При изменении модуля в итоге округления поменяться поперечник делительной окружности:

Наружный делительный поперечник шестерни:

Проверяем зубья колёс по напряжениям извива:

,

где – коэффициент концентрации нагрузки, принимаем

– коэффициент динамической нагрузки =1,12;

– коэффициент формы зуба = 4,5;

– эквивалентная окружная сила:

b = 0,285 .(de2 /(2 .sin 77,5 ) ) = 0,00394 м;

0,85.

(МПа)

Сравниваем с допустимым Условие производится.

Проверяем зубья по контактным Определяем площадь окна распределителя напряжениям:

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
,

где – – коэффициент динамической нагрузки = 1,10;

= 0,85.

Сравниваем с допустимым Условие производится. Конические шестерни выдерживают нагрузки.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
ЮУрГУ 151.00.00.00.00 ПЗ
2.4. Расчет валов

Определение сил, действующих на вал

Сила, действующая на один поршень, находящийся в полости высочайшего давления :

Осевая и круговая Определяем площадь окна распределителя составляющая силы (рис.7), действующей на поршень, соответственно:


opredelyaya-konfiguraciyu-semi.html
opredelyayushie-ego-zhiznedeyatelnost.html
opredelyayut-vodocementnoe-sootnoshenie-po-formule-1.html