Аксиально поршневой насос регулируемый - курсовой проект

Содержание

Введение

Обзор и анализ существующих схем и конструкций

Выбор схемы проектируемой гидромашины и описание её работы

Расчёт параметров гидромашины

Расчёт КПД гидромашины

Прочностной расчёт деталей гидромашины

Расчёт теплового режима гидромашины

Заключение

Список использованных источников

Описание проекта

Пояснительная записка 52 с., 22 рис., 11 источников

АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС, НАКЛОННЫЙ БЛОК ЦИЛИНДРОВ, ПОРШЕНЬ, ПОДАЧА НАСОСА, НОМИНАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ, ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА, СБОРОЧНЫЙ ЧЕРТЕЖ, КПД НАСОСА

Объектом исследования является регулируемый аксиально-поршневой насос с наклонным блоком цилиндров для гидропривода станка с двумя гидроцилиндрами.

Цель работы: разработать и спроектировать регулируемый аксиально-поршневой насос с наклонным блоком цилиндров для гидропривода станка.

В процессе работы проводился анализ литературных и патентных источников, рассчитывались основные геометрические параметры насоса, осуществлялся прочностной расчёт основных деталей насоса, производился энергетический и тепловой расчёты насоса.

В результате разработки и проектирования аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком цилиндров впервые был спроектирован насос с рабочим объёмом 50 см3, номинальным давлением 25 МПа и максимальным – 32 МПа.

Разработанный и спроектированный насос может применяться в гидроприводах станках.

Введение

В последние 30 лет гидропривод нашел широкое применение на землеройных, подъемно-транспортных и других машинах (экскаваторы, автогрейдеры, погрузчики и т.д.).

Гидравлические приводы ходовой части и рабочих органов используются в сельскохозяйственном машиностроении на тракторах, комбайнах и сельскохозяйственных машинах с активным приводом рабочих органов. Использование гидропривода позволяет увеличить производительность машин и оборудования, уменьшить их габаритные размеры и массу, получить новые характеристики машин, расширяет возможности автоматизации машин и механизмов. Одновременно с расширением области применения гидравлического привода существенно увеличивается выпуск гидравлического оборудования.

Характерными особенностями развития гидропривода являются: повышение единичной мощности, снижение шума и увеличение долговечности гидромашин. Причем увеличение единичной мощности, как привило, достигается путем повышения номинального давления в гидросистемах и частоты вращения приводных валов насосов и гидромоторов, а расширение скоростного диапазона предусматривается, как за счет повышения его верхней границы, так и за счет снижения нижней границы, устойчивой минимальной частоты вращения.

Создание гидромашин (в первую очередь гидромоторов) со стабильной минимальной скоростью вращения позволит значительно упростить кинематические цели исполнительных механизмов, повысить коэффициент полезного действия привода, уменьшить его массу и габариты.

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 приёмистость (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 распространённое число цилиндров в аксиально-поршневых машинах равно 7 - 9, диаметры цилиндров гидромашин обычно находятся в пределах от 10 до 50 мм, а рабочие объёмы машин - в пределах от 5 до 1000 см3. Максимальный угол между осями цилиндрового блока и наклонной шайбы обычно равен в насосах 18°.

Выбор схемы проектируемой гидромашины и описание её работы

Рассмотрим принцип действия гидросистемы, схема которой изображена на чертеже.

Гидросистема работает следующим образом. При замыкании рабочим органом того или иного концевого выключателя, на устройство управления подается управляющий сигнал, откуда он поступает на определенный электромагнит одного из гидрораспределителя.

В начальной момент времени происходит зарядка аккумулятора а затем, реле давления РД вырабатывает сигнал, идущий на электромагнит Э1 распределителя Р1 цилиндра Ц1. Золотник перемещается и происходит быстрое перемещение цилиндра Ц1, которое регулируется дросселем ДР2, установленном на выходе. При достижении конечного выключателя КВ2 дается сигнал на включение Э3 распределителя Р3 происходит медленный подвод до конечного выключателя КВ3.

При достижении конечного выключателя КВ3 дается сигнал на включение Э4 распределителя Р2 и включение Э6 распределителя Р4 происходит движение Ц2 со скоростью, которую обеспечивает дроссель ДР4 и регуляторы расхода РР. При достижении конечного выключателя КВ5 дается сигнал на включение Э7 распределителя Р4, происходит рабочая подача, скорость которой определяют регуляторы расхода РР.

При достижении конечного выключателя КВ6 дается сигнал на отключение Э7 пятиходового распределителя Р4, происходит рабочая подача, скорость которой определяют регуляторы расхода РР. При достижении конечного выключателя КВ7 дается сигнал на включение Э5 пятиходового распределителя Р2 и происходит быстрый отвод цилиндра Ц2 до конечного выключателя КВ4. Скорость быстрого отвода регулируется дросселем ДР3.

Конечный выключатель КВ4 производит включение электромагнитов Э2. Происходит быстрый отвод цилиндра Ц1 до конечного выключателя КВ1. Перемещение цилиндра Ц1 при быстром отводе регулируется дросселем ДР1, установленном на выходе.

При необходимости, цикл повторится.

Работа всей гидросистемы может быть остановлена при помощи установки распределителей Р1 и Р2 в нейтральное положение, и с помощью предохранительного клапана непрямого действия КП при включении электромагнита Э8. Также этот клапан служит для защиты гидросистемы от перегрузок, которые могут возникнуть при незапланированном превышении нагрузки на какой-либо рабочий орган, при загрязнении трубопроводов или гидроаппаратуры и т. п. Давление срабатывания клапана, т.е. максимально возможное давление в гидросистеме, настраивается при помощи контрольного манометра МН.

В гидросистеме применены два фильтра для очистки рабочей жидкости от загрязнений – на входе (после насоса) и на линии слива в бак. Контроль за загрязненностью фильтров – визуальный.

За аналог для проектирования гидромашины берём патент F04B1/26; RU 2275531 C1 (см. рисунок 1.13) [10]. Принцип действия насоса следующий. Аксиально-поршневая гидромашина с регулируемым рабочим объемом содержит корпус, вал с фланцем, установленный в корпусе гидромашины в подшипниках, вращающийся блок цилиндров с поршнями, шарнирно соединенными с фланцем вала, распределитель, взаимодействующий с блоком цилиндров. Распределитель установлен в корпусе с возможностью перемещения по поверхности вращения. Дифференциальный поршень системы управления рабочим объёмом насоса взаимодействует с распределителем посредством пальца, в котором установлен золотник, опирающийся на плечо двуплечего рычага. Противоположное плечо рычага подпружинено. Ось вращения рычага размещена в зоне максимального объема гидромашины таким образом, что при увеличении рабочего объема гидромашины, т.е. при увеличении угла наклона блока цилиндров расстояние от оси золотника до оси вращения двуплечего рычага соответственно уменьшается. Между пружиной и двуплечим рычагом установлен плунжер управления, который опирается на рычаг через подпятник. В подпятнике выполнено отверстие, сообщенное с отверстием в плунжере, которое сообщается с камерой, в которую подается под давлением жидкость. Повышается чувствительность и кпд гидромашины при использовании ее в трансмиссиях за счет обеспечения функции гиперболической зависимости рабочего объема от давления.

В конструкцию насоса внесены следующие изменения: два роликовых конических подшипника заменены на один шариковый радиальный и два шариковых радиально-упорных подшипника. Двуплечий рычаг системы управления рабочим объёмом насоса размещён вверху в корпусе системы управления (см. сборочный чертёж).

Заключение

При выполнении курсового проекта был рассчитан аксиально-поршневой регулируемый насос с наклонным блоком, была выбрана схема его подключения.

Кроме этого был выполнен обзор и анализ существующих аксиально-поршневых машин. Был произведен патентный поиск и анализ. Также был выполнен прочностной расчет деталей насоса. Определён объемный КПД η0 = =0.995, механический КПД ηм = 0.99, гидравлический КПД ηг = 0.994, полный КПД насоса η = 0.979. Расчетный рабочий объем насоса V0 = 50 см3.

Вся тепловая энергия от насоса отводится через его поверхность и рабочую жидкость, вследствие этого охладитель в систему можно не подключать.

1_Skhema_printsipialnaya_Format_A2.dwg

2_Sborochny_chertyozh_Format_A1 (1).dwg