Гидропривод мобильных машин. Лабораторный практикум (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

Псковский государственный университет

ГИДРОПРИВОД МОБИЛЬНЫХ МАШИН

Лабораторный практикум

Псков

2017

Содержание

1. Лабораторное занятие №1. Изучение конструкции и расчёт параметров шестерённых гидромашин………………………………………….. 2. Лабораторное занятие №2. Изучение конструкции и расчёт параметров пластинчатых гидромашин…………………………………………. 3. Лабораторное занятие №3. Изучение конструкции и расчёт параметров аксиально – поршневых гидромашин……………………………... 4. Лабораторное занятие №4. Изучение конструкции и расчёт параметров радиально – поршневых гидромашин……………………………... 5. Лабораторное занятие №5. Изучение конструкции и работы направляющих гидроаппаратов ……………………………………………………... 6. Лабораторное занятие №6. Изучение конструкции и принципа действия регулирующей гидроаппаратуры ……………………………………………………. 7. Лабораторное занятие №7. Изучение принципа действия гидродинамических передач ……..

3 18 23 31 37 48 56

Лабораторная работа №1

Изучение конструкции и расчёт параметров

шестерённых гидромашин

Шестерённые гидромашины относятся к классу роторно – вращательных гидромашин. Они могут работать как в режиме насоса, так и в режиме мотора, то есть являются обратимыми. Рабочие камеры образованы рабочими поверхностями смежных зубчатых колёс, внутренней расточкой корпуса и поверхностью боковых крышек. В большинстве случаев шестерённые гидромашины применяют в качестве масляных насосов.

Шестерённые насосы отличаются простотой конструкции, надежностью, компактностью и малым весом. Они более надежно осуществляют подачу вязких жидкостей и поэтому нашли широкое применение в системах смазки автомобильных двигателей, в которых возможно значительное повышение вязкости масла при его охлаждении. К тому же шестерённые насосы способны устойчиво работать на загрязнённых рабочих жидкостях, подвергнутых лишь очень грубой очистке (тонкость фильтрации  0,2 – 0,3 мм). Отсутствие конструктивных элементов, подверженных действию центробежных сил, а также элементов, движущихся с ускорением, позволяет эксплуатировать их на достаточно больших частотах вращения (до 2500 об ∕ мин).

Шестерённые насосы получили широкое распространение в гидросистемах мобильных машин с относительно невысокими давлениями (до 20 МПа).

К недостаткам шестерённых насосов относят:

- высокая чувствительность к увеличению зазоров между вершинами зубьев шестерни, их торцевых поверхностей и внутренней расточкой корпуса насоса, что приводит к значительному снижению объёмного КПД (например, в типовых насосах увеличение торцевого зазора на 0,1 мм приводит к снижению объёмного КПД на 20 %);

- необходимость применения в конструкции автоматических компенсаторов торцевого и радиального (между вершинами зубьев и внутренней расточкой корпуса) зазоров;

- значительная величина пульсации рабочей жидкости, подаваемой насосом в систему, что приводит к колебаниям давления и неравномерной работе исполнительных органов, повышенному шуму;

- достаточно низкий КПД (не более 0,85) и относительно небольшой ресурс

- невозможность изменения размеров рабочей камеры насоса, что определяет постоянную подачу в ходе работы насоса (невозможность регулирования подачи);

- запирание и сжатие части рабочей жидкости между зубьями шестерён в процессе работы насоса, что приводит к значительным радиальным нагрузкам на подшипники шестерён (для устранения данного явления на торцевых поверхностях крышек предусматривают разгрузочные канавки).

По виду зубчатого зацепления шестеренные гидромашины подразделяют на гидромашины с внешним и внутренним зацеплением.

1.1. Шестерённые гидромашины с внешним зацеплением

Из шестерённых гидромашин в гидравлических системах грузовых и легковых машин наибольшее распространение получили гидромашины с внешним зацеплением, состоящие из двух шестерён с одинаковым числом зубьев эвольвентного профиля. Шестерённые гидромашины  с внутренним зацеплением нашли применение в автоматических коробках передач, в системах смазки и в топливных насосах современных автомобилей.

На рис. 1.1 показана схема шестерённого насоса с внешним зацеплением.

Рис. 1.1. Схема шестерённого насоса:

– радиус вершин зубьев; – радиус начальной окружности зубьев

Для шестерён с эвольвентной формой зуба можно с достаточной для практического использования точностью  считать, что объём самих зубьев равен объёму впадин между ними. Поэтому количество рабочей жидкости, которое насос теоретически подаёт за один оборот, можно считать равным сумме объёмов впадин между зубьями, и что объём впадины равен объёму зуба.

При таком допущении рабочий объём гидромашины , см3, равен:

  ,  (1.1)

где – ширина зуба, мм;

– высота зуба, мм.

Примем высоту зуба равной двум модулям , а радиус начальной окружности . Тогда рабочий объём будет равен:

  .  (1.2)

Ни один из параметров (ширина зуба , модуль или число зубьев ) в формуле (2) изменить в конструкции работающего насоса невозможно, что наглядно демонстрирует постоянство рабочего объёма и невозможность регулирования подачи.

Количество зубьев шестерни составляет , их уменьшение ведёт к увеличению рабочего объема , что в свою очередь ведёт к увеличению подачи  насоса. Однако при уменьшении числа зубьев наблюдается подрезка последних, что влечёт за собой нарушение зацепления, в результате чего шестерни работают с шумом и быстро изнашиваются. К тому же уменьшение числа зубьев вызывает увеличение пульсации нагнетаемого потока рабочей жидкости.

Теоретическая подача насоса , л/мин, равна:

  ,  (1.3)

где – частота вращения ведущего вала, об/мин.

Из формулы (3) видно, что производительность насоса   пропорциональна квадрату модуля зацепления. Значит, при одинаковых размерах шестерён насос, имеющий бьльший модуль и, следовательно, мйньшее число зубьев, будет иметь бьльший рабочий объём . Но это приводит к увеличению пульсации, что является одним из существенных недостатков шестерённых насосов.

Шестерённые насосы внешнего зацепления в большинстве своём имеют прямой зуб, однако встречаются насосы с косым и шевронным зубом. Применение насоса с косым зубом позволяет значительно снизить пульсацию, однако в конструкции насоса необходимо предусмотреть упорные подшипники для восприятия возникающей осевой силы (рис. 1.2).