Расчет параметров гидромашины

Насос должен обеспечить следующие параметры:

Р_НОМ=0,5 МПа; Q_НОМ=34 л/мин; n = 6000 об/мин.

Задаваясь объемным к.п.д. насоса = 0,8, получим теоретическую производительность насоса:

Проанализировав конструкционные особенности аналогичных насосов принимаем ширину венца шестерни и число зубьев:

;

Определяем удельную производительность насоса:

По номограмме 1 [1,стр. 143] находим, что горизонталь пересекает линии модулей от 4 до 4,75.

Принимаем модуль m = 4,5 в соответствии с ГОСТ 9563-60 (по второму ряду) и число зубьев z = 11, что соответствует второму варианту.

С целью улучшения зацепления в соответствии с требованиями, предъявляемыми к шестеренному насосу, останавливаемся на корригированном зубе, принятом нами, сохраняя расстояние между центрами то же, что и полученное при выборе некорригированного зуба; принимаем m= 4,5; z = 11; z=14.

Уточним теоретическую подачу насоса:

Определяем геометрические параметры гидромашины:

Ведущей шестерни:

- начальный диаметр

d_Н = m·z=4,5·11=49,5мм;

-диаметр вершин

d_BЕР=d_H+2m=49,5+2·4,5=58,5мм;

-диаметр впадин

d_ВП=d_H-2m=49,5-2·4,5=40,5мм;

Ведомой шестерни:

- начальный диаметр

d_Н = m·z=4,5·14=63мм;

-диаметр вершин

d_BЕР=d_H+2m=63+2·4,5=72мм;

-диаметр впадин

d_ВП=d_H-2m=63-2·4,5=54мм;

-межосевое расстояние

А=6,75 мм

-основной шаг

-толщина зуба по начальной окружности

Площадь сечений окон всасывания и нагнетания.

Выбор диаметров отверстий и проходных сечений для камеры всасывания производится с учетом скорости течения жидкости (производительности насоса), которая не должна превышать 1 – 2 м/сек. При расчете диаметров отверстий и проходных сечений камеры нагнетания рекомендуется допускать скорость течения масла не выше 5 – 6 м/сек.

[2, стр. 116]

; , следовательно:

Расчет КПД гидромашины

Объемный КПД гидромашины

В правильно сконструированном насосе и при отсутствии кавитации объемные потери определяются исключительно величиной зазоров между сопряженными поверхностями рабочих органов и уплотняющих деталей.

Утечки жидкости из камеры нагнетания в камеру всасывания могут иметь место по трем основным каналам:

1)через радиальный зазор между цилиндрическими поверхностями шестерен и расточек в корпусе;

2)через зазор между торцовыми поверхностями шестерен и поверхностями уплотняющих деталей;

3)через зону зацепления вследствие погрешностей междузубового контактирования.

Моторное масло принимаем 15W40, предназначенное для всесезонной эксплуатации. Срок эксплуатации моторного масла 15W40 без замены составляет 20000 км работы. Динамическая вязкость принятого масла:

0,0091 Па∙с.

Утечки через радиальные зазоры:

где – радиальный зазор, м;

– число зубьев ротора, контактирующих с поверхностью корпуса насоса;

μ – динамическая вязкость рабочей жидкости, Па∙с;

– угловая скорость,

Утечки через торцовые зазоры

где – торцовый зазор, м;

r – радиус границы торцового зазора, м;

– угол, определяющий размер окна нагнетания;

– угол, определяющий размер окна всасывания;

Утечки через неплотности междузубового контакта

где – величина зазора, м;

– линия «смятия» (контакта зубьев), м;

Механический КПД насоса

Крутящий момент , затрачиваемый на приводном валу насоса, равен сумме следующих моментов:

1) теоретического момента М, затрачиваемого на создание давления жидкости в объеме, описываемом рабочими элементами насоса;

2) момента механического трения , зависящего от величины перепада давления, создаваемого насосом, и включающего трение в зацеплении, в подшипниках и в торцах шестерен при наличии поджатия;

3) сопротивления , не зависящего от величины нагрузки, и связанного с гидравлическими и механическими потерями, зависящими от числа оборотов [1, стр. 85].

где - неполный механический КПД, который можно принять равным 0,85;

Механический КПД насоса:

Общий КПД насоса:

Прочностной расчет гидромашины

Расчет зуба на прочность

Для шестерен применен метод химико-термической обработки – цементация (твердость поверхностного слоя HRC 62…65).

а)Проверка на контактную прочность :

Допускаемые контактные напряжения:

,

где

K_HL=1-коэффициент долговечности;

S_H=1,1-коэффициент безопасности.

Контактные напряжения:

,

где Z_M=275(МПа)^1/2 - коэффициент, учитывающий механические свойства материалов сопряженных колес;

Z_H=1,77 - коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей зубьев;

Z_E=1 – коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий;

K_H= ,

где =1 – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;

=1,02 – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца;

=1 – коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении.

Тогда,

.

б) Проверка на изгибную прочность:

Допускаемые изгибные напряжения:

,

где =750МПа;

K_FL=1-коэффициент долговечности;

K_FC=1 – коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки (односторонняя нагрузка);

S_F=2 – коэффициент безопасности.

Напряжения изгиба:

где Y_F =5,4-коэффициент, учитывающий форму зуба;

Y_E=1/e=1/1,24=0,81-коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев;

e=1,88-3,2(1/z₁+1/z₂)=1,88-0,64=1,24 – коэффициент торцового перекрытия;

Y =1 – коэффициент, учитывающий наклон зуба;

K_F= =1·1,02·1,1=1,12,

где =1-коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;

=1,02-коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца;

=1,1-коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку, возникающую в зацеплении. Тогда,

Следовательно, при данных условиях работы обеспечивается контактная и изгибная прочность зубьев.

Расчет корпуса

Расчет толщины стенок корпусов насосов производится редко и только в насосах высокого давления исходя из величин пробных давлений и выбранного материала корпуса. Соотношение величин пробных и рабочих давлений при этом принимаются согласно таблице 6 [2, стр. 118].

Величина напряжения в стенках корпуса рассчитывается по формуле:

где R – наружный радиус корпуса;

– радиус окружности головок шестерен;

= 70 МПа – допускаемое напряжение растяжения для чугунного литья;

σ – напряжение во внутренних волокнах стенок корпуса;

– максимальное давление нагнетание, на которое производится статическое испытание корпуса и которое превышает рабочее давление нагнетания в 1,5…2 раза.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: