Учебник - КШО - Живов (1031225), страница 47
Текст из файла (страница 47)
На участке от О до тс/З суммарная мгновеннаяподачабшмг =^„л^^[51па+0,5?18т2(а + 120'') + 8 т ( а + 120^) + 0,5;18т2а]. (8.2)Для определения максимальной подачи жидкости насосом необходимо производную выражения (8.2) приравнять нулю. Например, максимальная подачатрехплунжерного насоса на участке от О до ти/З!^мг max ~ ^ пл ^ ^ •241РазделIL ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫI Нагнетаниет-^TTTTTTTTTZВсасываниеРис. 8.2. Изменение подачи трехплунжерного насоса за один обороткривошипного валаДля упрощения расчетов было принято, что ?i = 0. Аналогично можно найтимаксимальную подачу жидкости при углах а = 57г/6 и 97с/6. Наименьшая подача жидкости будет при углах а = О, тг/3, 27с/3 и т.
д.Наименьшую подачу жидкости при ^ = О определяют по формулеОтносительная неравномерность подачи жидкости2 _ д:>мгтах•g^MrminборДля трехплунжерного насоса при ^ = Омгтш.ср_З/тс-0,14,что является вполне удовлетворительным для гидравлических прессов. Аналогично можно определить относительную неравномерность подачи жидкости при242г л ава 8.
Типовые конструкции узлов гидроприводалюбых других значениях X. С увеличением X относительная неравномерностьподачи возрастает.При расчете и конструировании насосов важными параметрами являютсядлина и средняя скорость хода плунжера. Эти параметры выбирают на основании рекомендаций, установленных по данным экспериментальных исследованийи опыта эксплуатации насосов:5 = (1,2...3,0)J;V,P<3M/C.При скоростях движения плунжера более 3 м/с происходит быстрое изнашивание уплотнений. Рекомендуемая частота вращения кривошипного валакривошипно-плунжерного насоса ограничивается его неустойчивой работой(стуком клапанов), ее устанавливают в пределах 95...
180 об/мин.Мощность на кривошипном валу насоса определяют по формулеЛ^ _PQл об л мегде Tj^gj^ - механический КПД насоса, значение которого при расчетах принимают равным 0,80... 0,85.Мощность электродвигателя рекомендуют выбирать на 10... 15 % выше расчетной, учитывая электрические потери и неравномерность подачи жидкости.Конструкция кривошипно-плунжерного насоса с тремя плунжерами показана на рис. 8.3.
Станину 1 изготовляют из чугунного литья весьма массивной дляпогашения вибраций, вызываемых неравномерным поступательным движениемплунжеров. При выборе размеров станины определяют напряжения от растяжения силой, равной суммарной силе на плунжерах. Допустимое напряжение устанавливают из условия расчета на жесткость и принимают [а] = 8 МПа. Криво-Ш'А\ШРис.
8.3. Конструктивная схема кривошипно-плунжерного насоса243Раздел 11. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫшинный вал 2 изготовляют кованым из стали 45, допустимое напряжение прирасчете на кручение и изгиб [а] = 50 МПа. Опорами вала являются подшипникискольжения или качения (роликовые подшипники).Шатуны 3 и ползуны 4 изготовляют ковкой или литьем из стали. Длину шатунарекомендуют принимать не менее пяти радиусов кривошипа (/ > 5R). Направляющие ползуна 5 могут быть плоскими или цилиндрическими. Допустимое давление[р] = 0,2 ...0,3 МПа.
Направляющие обычно являются сменными, что позволяет регулировать зазор по мере их износа. Плунжеры 6 изготовляют из легированной коррозионно-стойкой стали марок 3X13 и 2X13. Поверхность плунжера твердая изеркально-гладкая. Соединение плунжера с ползуном должно позволять его регулировку при монтаже в радиальном направлении. Блок цилиндров 7 выполняют кованым из стали 30; клапаны, седла, пружины и крепежные детали изготовляют изкоррозионно-стойкой стали.При использовании кривошипных плунжерных насосов в безаккумуляторном приводе необходимо предусмотреть возможность перевода его на холостуюработу в конце рабочего хода, когда расход жидкости прессом прекратится.Всасывающая труба должна иметь фильтр, площадь проходного сечения которого в шесть раз больше, чем сечение трубопровода.Ротационно-плунжерные насосы.
Эти насосы могут быть с радиальным иаксиальным расположением плунжеров. Конструктивная схема ротационноплунжерного насоса показана на рис. 8.4. Рабочие цилиндры 2 ротора 7 с плунжерами 3 вращаются вокруг неподвижной оси, которая имеет распределительныеокна 5 и б с осевыми каналами, соединяющими рабочие цилиндры 2 соответственно всасывающим и нагнетающим трубопроводами. При вращении ротора 7,расположенного эксцентрически относительно барабана 8, рабочие плунжеры будут совершать возвратно-поступательное движение в радиальном направлении,производя всасывание и нагнетание жидкости. Эксцентриситет может изменятьсяпри повороте барабана 8 вокруг оси 4 под действием сервопривода 7.Радиальные ротационно-плунжерные насосы более компактны по сравнению с кривошипными при одинаковой производительности.
Их можно устанавливать непосредственно на прессе. Применяют эти насосы для подачи жидкостипри давлениях до 25 МПа. При дальнейшем увеличении нагнетаемого давлениярезко возрастают утечки через радиальный зазор между неподвижной (распределительной) осью и ротором, а также нагрузки на ось. Ротационно-плунжерныенасосы работают только на масле, имеющем более высокую вязкость по сравнению с водными эмульсиями. Для повышения производительности рабочие цилиндры насоса можно устанавливать в несколько рядов.Ротационно-плунжерные насосы строят для подачи жидкости высокого давления с расходом до 1000 л/мин. В их конструкциях предусмотрено перемещение ротора относительно барабана, т.
е. возможно изменение эксцентриситета,а следовательно, и производительности насоса. При выборе размеров окони каналов всасывания для насосов без принудительной подкачки необходимо244Глава8. Типовые конструкции узлов гидроприводаI^Рис. 8.4. Схема ротационно-плунжерного насоса с радиальным расположением плунжеров245Раздел II.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫРис. 8.5. Схема сил, действующих на плунжер ротационно-плунжерного насосаисходить из скорости течения жидкости, которая должна быть не более 2...3 м/с,а в окнах и каналах нагнетания - не более 5... 10 м/с.Для определения силы, действующей на плунжер, и крутящего момента навалу ротора рассмотрим схему, приведенную на рис. 8.5. Равнодействующуюдавления жидкости на поршеньP=(Kdy4)p(где d - диаметр плунжера; р - давление жидкости) можно разложить на две составляющие - тангенциальную Р^ и радиальную Р„ по отношению к оси барабана:P, = P t g p ; P „ = P/cosp,(8.3)где (3 - угол между осью плунжера и радиусом барабана.Выразив Р через угол X поворота ротора:/? sina. ^ е .—=, или sin р=—sin а ,еsin р7?и подставив его в формулы (8.11) и (8.12), находимР^=Р tg\_aicsm{e/Rsinа)У,Р^cos [arcsin (e/R sin а ) ]Из выражений (8.4) следует, если а = О или п,тоР^ = ОиР„ = 0 = Р„^если же а = я / 2 , тоР, = Р,^,^иР^ = Р„^^.246(8.4)Глава 8.
Типовые конструкции узлов гидроприводаЧтобы уменьшить давление между трущимися поверхностями ротора ираспределительной оси, используют гидравлическую разгрузку, для чего пообе стороны распределительных окон делают круговые канавки. Через зазормежду ротором и осью жидкость проникает в канавки и давление жидкостивыравнивается.Крутящий момент на валу ротора есть сумма произведений сил Р^^ на соответствующие радиусы р^, которые являются переменными. Согласно рис. 8.5,р1 = е + R - X,(8.5)гдех = (е-\- R) - (ecosa-^ R cos р);cos^ = ^-(e/Rysm^a- l-0,25(e/i^)^(l-cos2a).(8.6)Подставив выражение для cos Р в соотношения (8.6) и (8.5), после преобразований получимX=еcosaH4RJcos 2а4RcosaHcos 2а4R(8.7)JR_ e_e 4RРезультирующий крутящий моментМ = Г,р,+Г2Р2+- = Е ^ - Р / Результирующий момент является сложной гармонической функцией с частотой колебаний, равной произведению частоты вращения ротора и числа цилиндров Z при четном количестве цилиндров либо удвоенному их произведениюпри нечетном количестве.
Неравномерность крутящего момента А^^ определяютпо следующим выражениям:для нечетного числа цилиндров идля четного их числа. Неравномерность крутящего момента у насоса с десятьюплунжерами такая же, как у насоса с пятью плунжерами. Для насоса с пятьюплунжерами минимальный крутящий моментМ=0 94МПри вращении ротора насоса с постоянной угловой скоростью плунжер совершает возвратно-поступательное движение, скорость и ускорение которого могут247РазделП. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫбыть определены следующим образом. Скорость относительного поступательногодвижения плунжера находим дифференцированием уравнения (8.7) по времени:dxdtfdxsin 2a-co = сое sinaHdaJVIRdx dadOL dt(8.8)Полное ускорение любой точки плунжера складывается из геометрическойсуммы трех ускорений: относительного в направлении оси плунжера, переносного (вращательного) и ускорения Кориолиса (поворотного).Относительное ускорение определяют дифференцированием выражения (8.8)по времени:dv.dt7оОд^еcosa +—cos2aRпричем оно направлено по оси от центра.Переносное ускорение точки А плунжера равно произведению радиуса ри квадрата угловой скорости и направлено по оси плунжера к центру:^R е \cos 2а +47?е 4RПоворотное ускорение центра тяжести плунжера направлено перпендикулярно его оси в противоположную вращению ротора сторону при движенииплунжера к центру и в направлении вращения ротора при его движении в обратном направлении:Лер=^'р = ^ ' ^ cos а неУпов = 2соу,,„8ту,где у - угол между осью ротора и направлением относительной скорости плунжера Vo^„, у= 90°.
Следовательно,2sina +—sin2aR(О^еJ.Зная ускорения, можно определить значения и направления инерционныхсил при работе насоса.Теоретическая средняя подача насоса за один оборотKd'Х„= zh-ср^- ze-а за единицу времениQ^ср =2482п= 15zeJ^co.г л ава 8. Типовые конструкции узлов гидроприводаДействительная средняя подача всегда является меньше расчетной в связи сутечкой жидкости:где Г|(5б = 0,85 ...0,95 для радиальных ротационно-плунжерных насосов.Мгновенная подача жидкости одним плунжером пропорциональна относительной скорости его движения:QuT = ^o.nf =^ef\sina + ^ s i n 2 aуСуммарная мгновенная подача всех плунжеров, находящихся в нагнетательной полости.Qur = ^ef^е^sin а, + — s i n 2а,V2i?sin а , + — s i n 2 а , + ...'2R'jК'угде aj, а2, ... - углы, образованные осями плунжеров по отношению к первоначальному положению, соответствующему наибольшему эксцентриситету.Чем больше плунжеров, тем меньше амплитуда пульсаций.
Равномерностьподачи жидкости выше при нечетном количестве плунжеров. Относительнаянеравномерность подачи6=mmборПри наличии пяти плунжеров относительная неравномерность подачи ротационно-плунжерного насоса составляет около 5 %.Колебания подачи жидкости сопровождаются колебаниями ее давления, причем амплитуда колебаний давления всегда выше, чем амплитуда колебаний подачи.Мощность на валу ротора насосаpQ_l5zed^^(0pмехгдеЛмех = 0,94...0,96.Конструкция ротационно-плунжерного насоса со свободно перемещающимися плунжерами показана на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
