 |
Испытание шестеренного гидронасоса
|
|
|
|
2.1 Цель работы: Изучить особенности конструкций шестеренных насосов, овладеть навыками испытания шестеренных насосов.
2.1 Общие сведения
Гидромашины, у которых рабочие камеры образованы поверхностями зубьев шестерен и корпуса, называются шестеренными.
Шестеренные гидромашины отличаются простотой конструкции, компактностью, надежностью в работе. Они менее требовательны к чистоте рабочей жидкости и имеют меньшую стоимость по сравнению с гидромашинами других типов. Их широко используют в гидроприводах строительно-дорожных и других мобильных машин при низком и среднем давлении.
Наибольшее распространение получили нерегулируемые шестеренные насосы с внешним зацеплением.
Такие насосы (рисунок 2.1) состоят из двух одинаковых шестерен, одна из которых является ведущей. При вращении шестерен в направлении, указанном стрелками, во всасывающем канале происходит выход зуба из зацепления. В результате этого в образовавшейся впадине возникает разрежение, приводящее к заполнению ее рабочей жидкостью, поступающей из бака. Жидкость, заполнившая впадины между зубьев, по мере вращения шестерен поступает в замкнутые камеры, образованные поверхностями зубьев и корпусом, и переносится в напорный канал в направлении, указанном стрелками. В напорном канале часть жидкости вытесняется из впадин входящим туда зубом и поступает в гидроситему, а оставшаяся во впадинах часть жидкости циркулирует в насосе.
| |
| а) | |
| 1 – манжета; 2 – болт; 3 – шайба; 4 – крышка, 5 – кольцо; 6 –подшипник; 7 – пластина защитная; 8 – уплотнение специальное; 9 – компенсатор; 10 – шестерня ведущая; 11 – шестерня ведомая; 12 – штифт; 13 – корпус. |
| б) | |
| Рисунок 2.1 – Устройство (а) и схема (б) шестеренного насоса. |
|
|
|
В шестеренных насосах обычно применяется корригированное эвольвентное зацепление (при числе зубьев z<16).
Рабочий объем такого шестеренного насоса приближенно можно определить по формуле
V0 = 2πm2(z+1)b, (2.1)
где m - модуль зубчатого зацепления;
b - ширина зуба.
Теоретическая подача насоса определяется так
QТ = V0n, (2.2)
где n - частота вращения вала насоса.
Действительная подача несколько меньше вследствие внутренних утечек через зазоры
Q = QТКQ = V0nКQ, (2.3)
где КQ – коэффициент подачи насоса, учитывающий потери рабочей жидкости через зазоры.
Мощность, которой обладает рабочая жидкость на выходе из насоса, равна
N = Qp, (2.4)
где p - давление на выходе из насоса.
Структура условного обозначения представлена на рисунке 2.2.
|
| Рисунок 2.2– Структура условного обозначения шестеренных насосов. |
По конструктивным особенностям шестеренные насосы делятся на “плоские” и “круглые”.
“Плоские” насосы (рисунок 2.3) имеют две шестерни, ведущую и ведомую, расположенные во втулках, которые выполняют функции подшипников скольжения и компенсаторов торцевых зазоров. Втулки, изготовленные из антифрикционного алюминиевого сплава, находятся в непосредственном контакте с венцами шестерен, что улучшает условия их смазки. На втулках имеются разгрузочные канавки, обеспечивающие сообщение оснований впадин зубьев шестерен с напорным или сливным каналом в зонах, где возможно их запирание зубьями другой шестерни. Тем самым исключается кавитация рабочей жидкости в основаниях впадин, изолированных от всасывающего канала, за счет ее поступления в изолированный объем по разгрузочным канавкам на втулках. По этой же причине исключается запирание жидкости в основаниях впадин со стороны напорного канала. В противном случае возникнет высокое давление в изолированном объеме, что приведет к неравномерному, жесткому ходу насоса.
|
|
|
|
| 1 – корпус; 2 – штифт; 3 – втулка; 4 – шестерня ведомая; 5 – шестерня ведущая; 6 – манжета восмеркообразная; 7 – пластина из полиамида; 8 – З-образная манжета; 9 – пластина защитная; 10 – кольцо уплотнительное; 11 – крышка; 12 – манжета; 13 – кольцо стопорное |
| Рисунок 2.3 –«Плоский» шестеренный насос. |
Установленные на наружных диаметрах втулок восмеркообразные манжеты, осуществляют ограничение зоны высокого давления, что снижает нагрузки на корпус. Манжеты защищены от разрушения пластинами из полиамида.
В крышке насоса выполнена специальная канавка, в которую устанавливается З-образная манжета, осуществляющая поджим подшипниковых узлов, манжета также защищена специальной пластиной. Рабочая жидкость, попадая из зоны высокого давления под З -образные манжеты, поджимает втулки к торцам шестерен, уменьшая утечки рабочей жидкости.
Штифты, установленные по оси вход-выход между крышкой и корпусом, перераспределяют возникающие деформационные нагрузки, снижая при этом деформацию корпуса. На корпусе предусмотрены ребра жесткости, повышающие прочностные характеристики и стабилизирующие температурный режим. Уплотнение приводного вала осуществляется армированной радиальной манжетой, фиксируемой стопорным кольцом, а крышки насоса - резиновым кольцом.
“Круглые” насосы имеют усовершенствованную конструкцию (рисунок 2.4). Шестерни расположены между подшипниковой и поджимной обоймами. К торцам шестерен прижимаются бронзовые платики давлением жидкости, поступающей из напорного канала под манжеты, установленные на платиках. Одновременно это давление по каналам в обойме поступает и под манжеты, расположенные по торцам обоймы. Это приводит к тому, что зазоры между шестернями и пластинами по обоим торцам будут всегда одинаковы.
Поскольку величина утечек рабочей жидкости примерно пропорциональна кубу зазора, наличие “плавающей” поджимной обоймы, обеспечивающей одинаковые зазоры по торцам шестерен, снижает утечки.
Одновременно поджимная обойма под действием давления жидкости на манжету радиального уплотнения, прижимается и к зубьям шестерен, уменьшая радиальные утечки.
|
|
|
Усовершенствованное торцевое и наличие радиального уплотнений приводят к снижению объемных потерь рабочей жидкости, вследствие чего коэффициент подачи и объемный КПД у таких насосов выше на 2...3%.
|
| 1 – крышка; 2 –шестерня ведущая; 3 – шестерня ведомая; 4 – платики; 5 – обойма поджимная; 6 – манжета радиального уплотнения; 7 – шайба; 8, 9– шайба; 10– манжета; 11 – обойма подшипниковая; 12 – втулка центрирующая; 13 – корпус; 14 – манжета; 15 – манжета; 16 – шайба; 17 – кольцо стопорное. |
| Рисунок 2.4 – “Круглый” шестеренный насос. |
Преимуществом “круглых” насосов является и то, что их конструкция обеспечивает лучшее заполнение впадин рабочей жидкостью. У таких насосов изоляция впадин друг от друга с образованием замкнутых камер происходит только в поджимной обойме. В подшипниковой обойме впадины зубьев все время сообщаются с всасывающим каналом.
Уплотнение вала насоса и крышки такие же, как и у “плоских” насосов.
Допускаемая скорость течения рабочей жидкости во всасывающей гидролинии шестеренного насоса до 1,5 м/с, а в напорной - до 5 м/с. На всасывающей гидролинии не разрешается устанавливать краны, фильтры, клапаны и другую гидроаппаратуру, оказывающую дополнительное сопротивление движению рабочей жидкости.
2.2 Порядок выполнения работы
2.2.1 Подготовка стенда к испытаниям.
Для проведения испытаний необходимо установить испытательный насос на плиту стенда и соединить его с баком и гидросистемой стенда в соответствии с рис. 1.1. Рукоятка 10 управления дросселем должна находиться в положении "Открыто", рукоятка 7 включение счетчиков жидкости в положении "Выключено" (смотри рис 1.2). При таком положении рукоятки 7 вся рабочая жидкость проходит через центробежный фильтр.
При испытании насосов НШ-10...НШ-32 рукоятка 8 переключения счетчиков устанавливается в положение подач в пределах от 7 до 40 дм3/мин, при испытании насосов НШ-50...НШ-100 - в положение подач в пределах от 40 до 120 дм3/мин.
2.2.2 Испытание насоса.
Порядок проведения испытания следующий.
Выбрать по таб. 2.1 объем отсчета в зависимости от испытуемого насоса. Установить нули на табло счетчика 2 (см. рис.1.2) и нажать (соответственно направлению вращения испытуемого насоса) кнопку 9 пуска стенда. При помощи рукоятки 10 произвести нагружение насоса до требуемого давления и установить рукоятку 7 в положение "включено".
|
|
|
Таблица 2.1 - Таблица объемов отсчета
| Тип насоса | НШ-10-Е2 | НШ-32-2 НШ-32У-2 | НШ-50-2 НШ-50У-2 | НШ-67 | НШ-100-2 |
| Объем отсчета, дм3 |
При проходе стрелки счетчика через деление, принятое за начало отсчета, включить счетчик 2 и выключить его при проходе стрелки через деление, соответствующее окончанию отсчета.
Повторить опыты для 5...6 значений давления в диапазоне от 0 до Pmax.
2.2.3 Определение параметров насоса.
Определить действительную подачу насоса qH на один оборот его вала по формуле
, (2.5)
где QД - объем отсчета;
Σn - количество оборотов вала насоса, определяемое по табло импульсного счетчика оборотов.
|
|
|
