Izuchenie_radialno-porshnevykh_gidromashin (Изучение Радиально-поршневых гидромашин)

Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего профессионального образования«Московский государственный технический университетимени Н.Э. Баумана»БОРИСОВ Б.П., ЩЕРБАЧЕВ П.В.ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙРАДИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫХ ГИДРОМАШИНМетодические указаниядля выполнения лабораторной работыпо дисциплине"Объёмные гидромашины"2013Введение.К радиально-поршневым гидромашинам (РПГМ) относятся такие машины, у которых оси, расположенных в блоке, цилиндров перпендикулярны осиблока, или составляют с ней угол более 450. РПГМ, как насосы, так и гидромоторы, получили широкое применение в гидравлических передачах и приводах.Возвратно-поступательное движение поршней относительно блока цилиндров в РПГМ осуществляется с помощью кулачкового механизма, а классифицировать их по кинематическому признаку можно следующим образом(см.

рис 1): по форме кулачка и по его расположению относительно блокацилиндров.Простейшей с технологической точки зрения является круглая цилиндрическая форма поверхности кулачка (рис. 1-а и в), которая расположенаэксцентрично по отношению к оси блока цилиндров. Гидромашины с такойформой кулачка являются машинами однократного действия, а закон перемещения поршней относительно блока цилиндров близок к гармоническому.(Заменяющим механизмом в этом случае является кривошипно-ползунныймеханизм, где радиус кривошипа равен величине эксцентриситета.)В машинах многократного действия применяют кулачки со специальноспрофилированной поверхностью (рис. 1-б и г) и такие гидромашины обладают следующими особенностями.

С увеличением кратности действия припрочих равных условиях (величина хода поршня, частота вращения и т.п.)увеличиваются как скорости движения поршней относительно блока, так искорости движения жидкости в каналах машины. А эти скорости имеютопределенные ограничения, и поэтому приходится снижать частоту вращения в машинах многократного действия. Для насосов это делать нежелательно, т.к.

низкооборотные приводы обладают бóльшими массами и габаритами.Поэтому машины многократного действия почти исключительно применяются в качестве гидромоторов. Поскольку увеличение кратности приводит кувеличению рабочего объема, а, следовательно, и момента, то такие машиныполучили название высокомоментные гидромоторы, и, как правило, онинепосредственно соединяются с тихоходными исполнительными механизмами без дополнительного редуктора.В РПГМ многократного действия благодаря тому, что зоны высокого инизкого давлений расположены по окружности симметрично, удается почтиполностью разгрузить вращающуюся деталь, а, следовательно, и подшипники от радиальных нагрузок. В связи с этим машины двукратного действия часто используются и в качестве насосов.По расположению кулачка относительно блока цилиндров РПГМ можноразделить на машины, у которых блок цилиндров расположен внутри кулачка рис.1-а и б, и у которых, наоборот, кулачок находится внутри блока,рис.1-в и г.

В гидромашинах с кулачковым механизмом может вращатьсялибо блок цилиндров, либо кулачок. Таким образом, для каждой из представленных на рисунке схем возможны ещё два конструктивных варианта: неподвижный кулачок и вращающийся блок цилиндров, и, наоборот, вращающийся кулачок и неподвижный блок. Следовательно, всего по кинематическим признакам имеется восемь различных конструктивных схем РПГМ.Кинематические особенности механизма РПГМ в значительной степениопределяют выбор системы распределения и способов регулирования рабочего объема. Так в гидромашинах с вращающимся блоком цилиндров - ротором, применяют золотниковую систему распределения жидкости, при которой перемещение рабочих камер в пространстве используется для их периодического сообщения и разобщения с полостями машины. Такие машины относятся к роторным и являются обратимыми.

Для гидромашин с неподвижным блоком цилиндров более простой в конструктивном плане является клапанная система распределения, но в этом случае машина может работатьтолько в качестве насоса. Кроме того, использование клапанов на всасываниибез дополнительного подпора в полости всасывания снижает быстроходностьнасоса. Поэтому иногда прибегают к использованию смешанной системыраспределения - на всасывании применяют золотниковую, а на нагнетании клапанную систему, что позволяет существенно повысить частоту вращенияваланасоса.а)б)в)Рисунок 1С внешнимрасположением кулачкаВ каждой схеме возможно:вращение кулачка при неподвижном блоке цилиндров,вращение блока цилиндров при неподвижном кулачке.1 - блок цилиндров; 2 - кулачок; 3 - поршень; 4 - рабочая камераПримечание.

Система распределения на схемах не указана.С внутреннимрасположением кулачкаПо расположению кулачкаотносительно блока цилиндровКЛАССИФИКАЦИЯРАДИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫХ ГИДРОМАШИНПо профилю кулачкаКруглого профиляСпециального профиля(машины однократного действия)(машины многократного действия)г)Цель работы:- изучить конструкцию радиально-поршневого насоса с внутреннимвращающимся круглым кулачком (эксцентриком);- определить рабочий объём указанного выше насоса;- оценить неравномерность идеальной подачи.Задачи, решаемые в ходе выполнения лабораторной работы:- уяснить общий для всех объёмных гидромашин принцип действия (рабочая камера, механизм изменения её объёма, система распределения);- овладеть аналитическим методом определения рабочего объёма РПГМ;- научиться определять аналитическим путем неравномерность идеальной подачи.Порядок выполнения работы:Работа выполняется двумя (максимум тремя) студентами в течение двухакадемических часов.Разобрать, насколько это возможно, (согласовать с преподавателем)предлагаемый для изучения и уже частично препарированный образец радиально-поршневого насоса с внутренним вращающимся круглым кулачком эксцентриком.

(Эксцентриком называется деталь в виде цилиндра или диска,ось вращения которого сдвинута относительно геометрической оси на некоторое расстояние, называемое эксцентриситетом.) Установить, где находитсярабочая камера, на какую величину изменяется её объём за время сообщенияс полостью нагнетания, каким образом она сообщается с всасывающей инапорной полостями. Отметить, что при вытеснении жидкости из рабочейкамеры используется только часть от полного хода поршня, так называемый,рабочий ход hр.

Обратить внимание на систему распределения: с полостьюнагнетания рабочая камера соединяется с помощью клапана, а при подсоединении к полости всасывания применяется золотниковая система, где роль зо-лотника играет сам поршень, который перекрывает отверстие, сообщающеерабочую камеру с корпусом насоса.При определении неравномерности подачи воспользоваться: 1) уравнением для перемещения поршня x  e  (1  cos ) , (без учёта "шатунного" влияния) где е - эксцентриситет, а φ - угол поворота вала и 2) воспользоватьсятем, что угол отсечки α, при котором рабочая камера отсоединяется от полости всасывания, меньше углового шага между цилиндрами   2 / z .Угол отсечки находится из условия, что рабочий ход осуществляется приповороте вала от φ=α до φ=π.

А уравнение для определения безразмерной подачи насоса при " полной" синусоиде (от φ=0 до φ=π) и при нечётном числепоршней была получено на лекции:0    / z cos(   / 2 z ) / 2 sin  / 2 zQ.cos(  3 / 2 z ) / 2 sin  / 2 z  / z    2 / zОтчёт по лабораторной работе должен содержать:1. схему радиально-поршневого насоса с внутренним вращающимсякруглым кулачком - эксцентриком, с указанием необходимых размеров;2. формулу для определения рабочего объёма эксцентрикового насоса,геометрические размеры входящих в неё величин, вычисленное значение рабочего объёма;3.

график подачи из одной рабочей камеры и для всего насоса с вычислением коэффициента неравномерности подачи.Литература:1. Машиностроение, Энциклопедия. Том IV-2; книга 2; Гидро- и виброприводы. (глава 3). М., Машиностроение, 2012.Контрольные вопросы:1. Какие детали (элементы машины) образуют рабочую камеру?2. Чему равен полный ход поршня и какая его часть входит в формулудля определения рабочего объёма?3.

Как конструктивно осуществляется взаимодействие опоры поршня споверхностью эксцентрика?4. Нарисуйте эскиз напорного клапана насоса.5. Почему на линии всасывания используется золотниковая системараспределения?6. Из каких соображений выбирается величина угла отсечки?.