2018-02-13
270Проектирование и исследование механизмов
Поршневого гидравлического насоса с электроприводом
Вариант №02
Работу выполнил обучающийся
Васильев Алексей Вячеславович
(Фамилия, имя, отчество)
Ярославль, 2017
Задание на проектирование.
Спроектировать одноцилиндровый поршневой гидравлический насос одностороннего действия с электрическим приводом и трехступенчатым зубчатым редуктором с выходной планетарной ступенью.
Исходные данные:
- производительность насоса – 
м3/ч;
- средняя скорость движения поршня – 
;
- отношение длины цилиндра насоса к его диаметру – К = 1,25;
- отношение длины кривошипа к длине шатуна – С = 3,2;
- частота вращения вала электродвигателя– n = 2760 об/мин;
- модуль зуба колес редуктора насоса – m = 3 мм;
- число сателлитов планетарной ступени – Кс = 4.
I. Проектирование поршневого гидронасоса
|
|
|
Для определения параметров рабочей камеры насоса необходимо найти объем жидкости, действительно подаваемой насосом за одну секунду его работы.
Как следует из исходных данных, проектируемый насос относится к насосам малой производительности, поэтому принимаем его объемный КПД равным 0,9. Тогда теоретический объем жидкости, подаваемой насосом за одну секунду
Объем цилиндра насоса:
, или 
.
Отсюда: диаметр цилиндра насоса: 
,
длина цилиндра: 
,
длина кривошипа: 
,
длина шатуна: 
.
Продолжительность одного оборота кривошипа 
,число оборотов за одну секунду, отсюда 
Частота вращения кривошипа 
(об/мин).Отсюда, передаточное отношение редуктора для данного насоса: 
II. Исследование кинематических характеристик
Движения поршня
Перемещение поршня происходит при равномерном вращении кривошипа. Для построения диаграммы необходимо найти величины последовательных перемещений поршня для последовательного ряда значений угла поворота кривошипа α. Примем шаг поворота кривошипа равным 15°.
Вi
α i
О
А 0 А i В 0 С
Рисунок 1 – К расчету перемещения поршня
При перемещении поршня в крайнюю левую точку кривошип и шатун образуют отрезок А0О, длина которого равна сумме их длин. При повороте кривошипа по часовой стрелке поршень начнет перемещаться вправо
Перемещение поршня будем находить как расстояние между точкой А 0 в крайнемлевомположении поршня и точкой Аi, в которой будет находиться шток поршня при его повороте на угол α i.
.
Очевидно, для крайнего левого положения точки А 0
|
|
|
.
Отрезок СО найдем из Δ ВiCО.
.
Аналогично, 
.Отрезок Аi Снайдем из Δ АiВiC по теореме Пифагора
и 
,
отсюда 
.и перемещение поршня
.
Очевидно,при 
,перемещение поршня 
. Величину 
для 
и последующих перемещений вычисляем по формуле
с помощью компьютера, используя прилагаемую программу Excel стандартного пакета MicrosoftOffice. Полученные данные заносим в таблицу 1.
Скорость движения тела определяется как производная перемещения, то есть
.
В нашем случае мы будем рассматривать производную перемещения поршня по углу поворота кривошипа, в силу чего, данная величина, строго говоря, не является скоростью, поэтому ее принято называть аналогом скорости.
Таким образом, аналог скорости это производная перемещения поршня по координате (по углу поворота), то есть 
.
, тогда
Ускорение движения тела равно первой производной скорости по времени или второй производной перемещения по времени.
В нашем случае это будет первая производная аналога скорости поршня по углу поворота кривошипа, которая будет называться соответственно аналогом ускорения.
Таблица 1 – Расчет значений перемещений, аналогов скоростей и ускорений поршня гидравлического насосадля построения диаграмм
| Номер | Угол | S | dS/dφ | d²S/dφ² |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0,072 |
| 2 | 15 | 0,003 | 0,024 | 0,07 |
| 3 | 30 | 0,012 | 0,046 | 0,062 |
| 4 | 45 | 0,027 | 0,062 | 0,051 |
| 5 | 60 | 0,045 | 0,072 | 0,036 |
| 6 | 75 | 0,064 | 0,075 | 0,019 |
| 7 | 90 | 0,084 | 0,072 | 0 |
| 8 | 105 | 0,101 | 0,064 | -0,019 |
| 9 | 120 | 0,117 | 0,052 | -0,036 |
| 10 | 135 | 0,129 | 0,039 | -0,051 |
| 11 | 150 | 0,137 | 0,026 | -0,062 |
| 12 | 165 | 0,142 | 0,013 | -0,07 |
| 13 | 180 | 0,144 | 0 | -0,072 |
| 14 | 195 | 0,142 | -0,013 | -0,07 |
| 15 | 210 | 0,137 | -0,026 | -0,062 |
| 16 | 225 | 0,129 | -0,039 | -0,051 |
| 17 | 240 | 0,117 | -0,052 | -0,036 |
| 18 | 255 | 0,101 | -0,064 | -0,019 |
| 19 | 270 | 0,084 | -0,072 | 0 |
| 20 | 285 | 0,064 | -0,075 | 0,019 |
| 21 | 300 | 0,045 | -0,072 | 0,036 |
| 22 | 315 | 0,027 | -0,062 | 0,051 |
| 23 | 330 | 0,012 | -0,046 | 0,062 |
| 24 | 345 | 0,003 | -0,024 | 0,07 |
| 25 | 360 | 0 | 0 | 0,072 |
Итак, аналог ускорения это 
. Найдем эту величину.
Значения аналогов скорости и ускорения также вычислим с помощью компьютера и также занесем в таблицу 1.
На основании полученных данных, также с помощью программы Excel, строим диаграммы перемещения, аналога скорости и аналога ускорения поршня (рис. 2-4).
Рисунок 2 – Диаграмма перемещения поршня насоса
Рисунок 3 – Диаграмма аналога скорости поршня насоса
Рисунок4 – Диаграмма аналога ускорения поршня насоса
III. Проектирование трехступенчатого редуктора
С планетарной передачей
Зубчатый механизм привода кулачка представляет собой трехступенчатый редуктор, одна из ступеней которого является однорядным планетарным механизмом, (рисунок 5).
 |
6
3
2
