Файл: Энгель, В. Ю. Основы теории и расчет объемных гидромашин с фазовым регулированием учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 57
Скачиваний: 0
Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР
УРАЛЬСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. С. М. КИРОВА
В. Ю. ЭНГЕЛЬ
ОСНОВЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОМАШИН
С ФАЗОВЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Издание УПИ |
Свердловск 1974 |
ГОС. ЛубЛИЧН:54
яаучмс-техничз 'На.'.’
УДК 621.671—(-621.22
м г - т з
В. Ю. Энгель. Основы теории и расчет объ емных гидромашии с фазовым регулированием. Учебное пособие. Свердловск, иэд. УЛИ им. С. М. Киоова, 1974, стр. 112.
В книге изложены основы теории рабочих процессов объемных ротационных гидромашии с фазовым регулированием расхода. Устанавлива
ются функциональные |
зависимости |
между |
гео |
|
метрическими, |
конструктивными и эксплуатаци |
|||
онными параметрами гидромашин, с |
одной |
сто |
||
роны, и некоторыми динамическими |
характери |
|||
стиками — с |
другой. |
Анализируются |
условия, |
|
обеспечивающие линейное нарастание |
давления |
в камерах при их движении по участкам между распределительными окнами. Приведены харак теристики пидоромашин с фазовым регулированием. Значительное место уделяется методике расчета процессов, протекающих в рабочих камерах гид ромашин. Даются примеры расчета и результаты испытаний гидромашин.
Книга предназначена для студентов вузов и техникумов, а также для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием и исследованием гидроприводов.
Рис. 51. Табл. 2. Библ. 29 назв.
Р е ц е н з е н т ы — каид. техн. наук Ю. И. Багин (Уральский лесотехниче ский институт), канд. техн. наук И. И. Ильницкий (Уральский политехни ческий институт).
© Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова, 1974
ПРЕДИСЛОВИЕ
Книга представляет собой учебное пособие по курсу «Гид равлика, гидравлические машины и гидроприводы» для студен тов механических и машиностроительных специальностей ву зов, а также специальностей, связанных с использованием гид равлических машин, гидроприводов и систем гидроавтоматики и регулирования. Она может быть полезна в практической дея тельности инженерно-технических работников, так как в ней из ложены методы расчета рабочих процессов регулируемых гид равлических .машин, в том числе и некоторые методы снижения шума машин, рассмотрены оригинальные конструкции узлов и гидромашин в целом, способы построения ряда характеристик подобных машин, приведены данные испытаний, рекомендации по .выбору основных параметров.
Излагаемый в пособии .материал дополняет информацию, со держащуюся в рекомендованных вузовских учебниках1 и явля ется их продолжением, поэтому в .нем, как правило, не приво дятся сведения, относящиеся, например, к принципу действия нерегулируемых объемных гидрамашин, гйдромашин с регули рованием рабочего объема и т. п.
Главное место .в работе отводится освещению следующих во просов: основам теории рабочих процессов объемных гидромашин с фазовым способом регулирования, методам повышения равномерности расхода насосов и угловой скорости гидромото ров, регулируемых этим .способом, разработке механизмов и устройств, предотвращающих защемление жидкости в процес се регулирования, проблеме повышения КПД подобных гидро машин. Большая часть этих вопросов ранее в учебной литерату
ре не затрагивалась.
,В СССР вопросами теории и практики фазового регулирова
ния |
роторно-поршневых насосов занимаются |
А. Я- |
Рогов, |
||
Ю. |
И. |
Ловцов (институт горного дела |
им. А. А. Скочинского), |
||
О. |
Ф. |
Никитин, Г. Н. Моргунов, В. |
Е. Суздальцев |
(МЭИ), |
|
В. М. |
Вюлоцкий (ВНИИтидропривод) |
и другие |
исследователи; |
за .рубежом — фирмы «Виккерс», «Везерхед» и др. Опубликованные результаты исследований отечественных и
зарубежных авторов использованы в пособии (см. список лите ратуры в конце книги). Материалы по методам разгрузки
1 См.: Т. М. Б а й т а и др. Гидравлика, |
гидравлические машины и |
гидравлические приводы. М., «Машиностроение», |
1970. |
защемленных объемов и частично по методам снижения нерав номерности подачи являются оригинальными и печатаются впер вые.
Автор выражает благодарность заел. деят. науки и техники РСФСР проф. докт. техн. наук. А. И. Веселову, кандидатам тех нических наук В. Д. Столеру, И. И. Ильницкому и Ю. И. Багину за ценные замечания по работе.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из существенных преимуществ 'объемного гидропри вода является легко осуществляемое глубокое бесступенчатое регулирование скорости выходного знена при высокой позици онной точности реверсирования. По глубине регулирования с гидроприводом не может сравниться ни один вид привода. В частности, в системах «Насос-гидромотор» диапазон регули рования нередко -составляет 1: 1000 и при необходимости может быть расширен.
Регулирование скорости выходного эвена гидропривода можно осуществить следующими способами:
1) изменением расхода жидкости, подводимой к гидром-ото-
ру;
2)изменением скорости вращения вала гйдромотора;
3)одновременным изменением расхода и скорости вращения
вала.
Области -применения каждого из способов достаточно под робно освещены в существующей литературе (ом., например,
[1-5])-
Регулирование в соответствии с перечисленными способами может осуществляться как дроссельным, так и машинными ме тодами. В данной книге дроссельный метод не рассматривается, а под машинным понимается изменение параметров регулиро вания гидрома-шин: насоса, гйдромотора или одновременно насоса и гйдромотора.
Изменение параметров регулирования может осуществлять ся изменением рабочего объема гидр-омапшны или изменением ее фаз распределения (фазовое -регулирование).
Известно, что применение гидропривода позволяет в значи тельной мере улучшить габаритно-весовые характеристики ма шины, что связано, главным образом, с малыми габаритами и низким весом насосов и гидрюмоторов. Если сравнить современ ные объемные ротационные насосы и гидромоторы, работающие при давлении 200 Бар, с одинаковыми по мощности и назначе нию электродвигателями и электрогенераторами, то габариты гидрома-шин ниже на 85—90%, а их вес на 80—90%.
Приведенные циф-ры относятся к нерегулируемым образцам. Вес и габариты регулируемой гидромашины в значительной степени больше, чем у нерегулируемой.
5
Это объясняется, в первую очередь, тем, что регулирующее устройство должно передавать и выдерживать значительные нагрузки, вследствие чего оно имеет большие габариты и вес. Так, например, для насоса JHP-30 фирмы «Хил-Шоу» (7 порш ней диаметром 54 мм, ход поршней — 35 мм) суммарное усилие, приложенное при давлении около 200 Бар к регулирующему органу, составляет 1640 Н.
.Во-вторых, необходимо делать корпус достаточно большим, чтобы иметь пространство для колебательных движений цилинд рового блока либо наклонной шайбы и соединенного с ними приводного механизма.
В-третьих, на рост габаритов регулируемого насоса влияет введение в его конструкцию приводного механизма, позволяю щего создавать усилия, потребные для перемещения органа, регулирующего производительность. Поскольку эти усилия мо гут достигать значительных величин, приводной механизм (сер вомеханизм) должен иметь соответствующие габариты и вес.
Влияние перечисленных факторов приводит к тому, что регу лируемые насосы фирмы «^рюнингхауз», аналогичные по кон струкции нерегулируемым, весят в два раза больше. Аналогич ная картина наблюдается и при сравнении регулируемых и не регулируемых модификаций насосов других типов.
В нашсах с фазовым регулированием орган, регулирующий производительность, не совершает осевых колебательных дви жений в корпусе (как, например, у аксиально-поршневых насо сов) либо движений, связанных с изменением эксцентриситета (как, например, у радиально-поршневых насосов). Поэтому внутри корпуса не требуется предусматривать пространства,
.служащего для обеспечения таких движений. В связи с тем, что величина усилия, создаваемая давлением жидкости, на органе, регулирующем подачу (распределительном органе), в этом слу чае значительно меньше, чем при регулировании путем измене ния рабочего объема, а усилия, связанные с эксцентриситетом
этого органа, и динамические |
нагрузки на него |
практически |
равны нулю, габариты и вес регулирующего органа |
могут быть |
|
. в значительной степени уменьшены. |
|
|
Вместе с тем, в связи со |
значительным снижением усилия, |
потребного для перемещения органа, регулирующего произво дительность, отпадает необходимость в громоздком механизме, предназначенном для воздействия с большим усилием на этот орган.
Благодаря этим положительным качествам насосы с фазо вым регулированием имеют габаритно-весовые характеристики значительно лучшие, чем однотипные насосы с регулированием путем изменения рабочего объема. Кроме того, это позволяет разработать насос переменной подачи на базе однотипного не регулируемого насоса с использованием большинства основных его деталей.
6
Характерным примером являются акоиальночпоршневые на сосы № 1,5-ЛР и № 2,5-ПР [6], .созданные на базе нерегулируе мых машин ПМ № 1,5 и ПМ № 2,5. Сравнение основных пара метров насосов № 1,5-ПР и № 2,5нПР, проводившееся с одно типными и соответствующими по объемной постоянной регули руемыми насосами № 1,5-.ПР и № 2,5-ПР, показывает, что вес,
габариты и момент |
регулирования у |
насосов |
№ 1,5-ПР и |
№ 2.5П1Р в два раза |
меньше, а момент |
инерции |
поворотных |
частей регулирующего органа в 40—45 раз меньше соответству ющих параметров насосов № 1,5-ПР и № 2,5-ПР.
Другим практическим подтверждением значительного сни жения весовых характеристик при регулировании подачи насо са путем изменения фаз распределения служит сравнение веса
механизмов регулирования |
производительности, проведенное |
||
для |
аксиально-поршневых |
насосов одинаковой |
мощности. |
В случае регулирования производительности путем |
изменения |
углового положения .наклонной шайбы регулирующий механизм составляет 8% от общего веса насоса, а в случае регулирования изменением фаз распределения — 2,5%.
Приведенные данные позволяют выделить следующие пре имущества гидромашин с фазовым регулированием.
1. Значительное уменьшение веса и снижение габаритов с приближением габаритно-весовых показателей гидромашин
квеличинам, близким однотипным нерегулируемым машинам.
2.Снижение усилия (момента), потребного для перемеще ния регулирующего органа, и связанное с этим упрощение кон
струкции механизма привода этого органа, в частности, отказ
вряде случаев от гидроусилителей механизма привода.
3.Резкое снижение приведенного момента инерции деталей насоса, связанных с органом регулирования, и, как следствие,
значительное улучшение динамических характеристик гидрамацги1Н, в особенности таких характеристик, как быстродействие и частота реверсирования.
К перечисленным .преимуществам необходимо доба:вить весь ма важное качество фазового способа, заключающееся в том, что при нем .появляется возможность регулировать такие гидромашины, которые в принципе не могут регулироваться измене нием рабочего объема (например пластинчатые машины двой ного действия, высокомоментные гидр«моторы с цапфовы.м рас пределением и др.).
Принцип действия гидромашин с фазовым регулированием.
Фазовый способ регулирования находит применение в конст рукциях всех объемных ротационных насосов за исключением шестеренчатых и винтовых. В настоящей книге рассматривают ся те гидромашины, которые наиболее широко представлены в современном гидроприводе. К ним относятся пластинчатые гидромашины двойного действия, аксиально-поршневые и радиаль но-поршневые.
7