CC BY
15
УДК 621.651
С.Н. Карбаинова, А.А. Дегтярев, Г.В. Редреев
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБЪЕМНОЙ ГИДРОМАШИНЫ, ОСНОВАННОЙ НА УГОЛЬНИКОВОЙ ПЕРЕДАЧЕ
Представлены результаты экспериментальных исследований объемной гидромашины, основанной на угольниковой передаче. Определены потери на трение без учета внешнего нагружения, действительная производительность гидромашины.
Ключевые слова: угольниковая передача, промежуточные звенья, переменный угол изгиба, потери на трение, производительность.
Введение
Разработанная нами конструкция объемной гидромашины может найти большое практическое применение в системах смазки различных по назначению машин. Это связано с особенностями конструкции, позволяющими изменять производительность гидромашины при постоянной частоте вращения вала привода или поддерживать производительность постоянной при меняющейся частоте вращения вала привода.
Для проверки работоспособности исследуемой объемной гидромашины, в основе которой лежит угольниковая передача [1, 2], нами изготовлен опытный действующий образец гидромашины [3] с ручным приводом. В качестве рабочей жидкости применяли трансмиссионное масло. Внутренняя свободная часть корпуса гидромашины использовалась в качестве емкости для масла, из которой осуществлялся забор масла при цикле всасывания; сюда же сливалось подаваемое гидромашиной масло.
Объекты и методы
Все виды плунжеров в опытном образце изготовлены из калиброванного стального прутка марки Ст10.
Жесткие промежуточные звенья сделаны в форме плунжера с постоянным углом изгиба. От прутка отрезали заготовку необходимой длины l. На всю длину заготовки просверливалось отверстие диаметром di, служащее соединяющим каналом для двух рабочих полостей, расположенных в разных рабочих цилиндрах механизма привода угольниковой гидромашины. По образующей плунжера в середине сделаны проточки для облегчения изгиба плунжера, а также для уменьшения напряжения в месте изгиба (рис. 1).
/
Рис. 1. Жесткий плунжер
Перед изгибанием плунжера сквозное отверстие набивалось песком и закрывалось с обеих сторон, чтобы избежать его смятия и изменения геометрии проходного сечения.
Плунжер деформировался до нужного угла с помощью приспособления, представляющего трубогиб измененной конструкции.
© Карбаинова С.Н., Дегтярев А.А., Редреев Г.В., 2013
Сложность этого этапа изготовления в том, что практически невозможно было получить одинаковый угол изгиба плунжера, это в дальнейшем отрицательно влияло на сборку и работоспособность механизма угольниковой передачи.
Жесткие промежуточные звенья (рис. 1) отличаются от известных конструкций углом изгиба и наличием сквозных осевых отверстий. При использовании в гидромашине промежуточного звена такой конструкции распределение жидкости можно проводить через золотник, установленный только в одном из блоков цилиндров [4].
Испытания выявили недостаток жесткого промежуточного звена: неспособность компенсировать первичные неточности изготовления и монтажа деталей угольниковой передачи, о влиянии которых указано нами ранее [5]; позволили определить пути ослабления негативного действия первичных ошибок сборки и изготовления.
Плунжеры с подвижным соединением. Из калиброванного прутка были изготовлены две заготовки длиной 1/2 и диаметром d. На торце одной из заготовок половины плунжера делаем проточку - «паз», на другой половине - «шип» (рис. 2).
1 3 2
Рис. 2. Подвижное соединение плунжера осью:
1, 2 - половинки плунжера; 3 - соединительная ось
Половинки плунжера 1 и 2 соединены с помощью оси 3. В часть плунжера где проточен паз, ось вставляется с натягом, в половинку с проточкой шип - с зазором (рис. 3).
Плунжеры с упругим соединением. От калиброванного прутка диаметром d отрезается два равных куска длиной 11, в них сверлят сквозное отверстие диаметром d1. Отрезается упругий элемент длиной, равной длине плунжера I, в нашем случае упругим элементом является стандартный витой металлический трос диаметром d1. На края троса надевают половинки плунжера длиной 11 и припаивают с внешней стороны (рис. 3).
После изготовления плунжера с упругим элементом его изгибали на том же приспособлении до получения необходимого угла изгиба.
Для сравнительной оценки работы разработанных гидромашин на базе угольниковой передачи изготовлен испытательный стенд (рис. 4 и 5). Конструкция стенда позволяет испытывать машину, в которой могут быть установлены от одного до шести промежуточных звеньев.
Рис. 4. Стенд для испытания угольниковой передачи
6 5 12 3 10 8 7 2 11 fi
Рис. 5. Схема стенда для испытания угольниковой передачи: 1, 2 - опоры; 3 - колодка для закрепления тензобалки; 4 - блок питания; 5 - индикаторная головка; 6 - опора электродвигателя; 7 - подвижная муфта; 8 - консоль с закрепленными тензодатчиками; 9 - промежуточные звенья; 10 - неподвижная часть стола; 11 - подвижная часть стола (поворотный стол);
12 - электродвигатель с редуктором
Измерение сил трения проведено на экспериментальном стенде с помощью электронного динамометра, тензодатчиков и индикаторной головки. На основании полученных данных по формуле определяли величину работы сил трения за один оборот, полученные результаты заносили в таблицу.
А1Р=МТР -2 П, (1)
где МТР - момент сил сопротивления, Нм.
При проведении испытаний оказалось: передача с одним и двумя плунжерами является практически неработоспособной, что объясняется невыгодной схемой передачи сил в зазорах. Графики построены только для 3, 4, 5 и 6 плунжеров (рис. 6).
Работа сил трения за один оборот вала гидромашины
Количество плунжеров Угол изгиба плунжеров
0° 30° 45° 60° 90°
1 0,417
2 0,406 0,394
3 0,345 0,406 0,554 0,615
4 0,406 0,443 0,589 0,739
5 0,443 0,523 0,603 0,837
6 0,443 0,554 0,689 0,849 1,0831
АТР, Дж 1,2
о, г
о
О 30 45 60 90 сс
Рис. 6. Изменение работы сил трения
Результаты исследований
Проведенные экспериментальные исследования позволяют сделать выводы:
1. Привод с шарнирно-соединенными плунжерами нельзя использовать при нулевом угле изгиба плунжеров, так как это приводит к повороту плунжеров вокруг их осей, что впоследствии становится причиной невозможности изменения угла изгиба плунжеров без остановки привода и выставления в вертикальное положение осей, соединяющих половинки плунжеров.
2. При количестве плунжеров меньше трех во время работы неудовлетворительно компенсируются неточности изготовления деталей, это приводит к заклиниванию в связях; при малом количестве плунжеров изменение угла изгиба плунжеров целесообразно не более чем на 30°. С увеличением количества плунжеров способность к компенсации неточностей изготовления возрастает.
3. Равномерное расположение плунжеров в цилиндре положительно влияет на способность самокомпенсации погрешностей в приводе.
4. С увеличением угла изгиба плунжеров работа, затраченная на преодоление сил сопротивления, возрастает значительно, например, при изменении угла от 30° до 60° - практически в два раза.
5. Эксперимент с жесткими плунжерами и плунжерами, соединенными жестким тросом, не выявил предпочтения этих схем относительно схемы с шарнирно-соединенными. Это связано с тем, что плунжеры этих типов одинаково не способны полностью компенсировать неточности изготовления составляющих деталей привода.
6. При погружении механизма привода в масляную среду работа сил сопротивления снижается приблизительно на 30%. С шестью плунжерами при угле изгиба 30° работа сил сопротивления составляет 0,345Д ж. Для сравнения, АТР в обычной среде при прочих равных условиях - 0,554 Дж.
Проведя общую оценку работоспособности разработанной нами объемной гидромашины, можно отметить:
- экспериментальная производительность разработанной нами гидромашины значительно отличается от теоретически рассчитанной, что обусловлено утечками через зазоры в плунжерных парах;
- увеличение степени точности при изготовлении основных деталей гидромашины позволит приблизить реальный КПД к теоретически рассчитанному, однако желательно использовать угольниковую гидромашину только в системах смазки.
Список литературы
1. Угольниковая передача : пат. 60662 Рос. Федерация. - № 2006122962/22 ; заявл. 27.06.2006 ; опубл. 27.01.2007, Бюл. № 3.
2. Угольниковая передача : пат. 95051 Рос. Федерация. - № 2009146433/22 ; заявл. 14.12.2009 ; опубл. 10.06.2010, Бюл. № 16.
3. Объемная гидромашина : пат. 65582 Рос. Федерация. - № 2007100398/22 ; заявл. 09.01.2007 ; опубл. 10.08.2007, Бюл. № 22.
4. Объемная гидромашина : пат. 81268 Рос. Федерация. - № 2008140488/22 ; заявл. 13.10.2008 ; опубл. 10.03.2009, Бюл. № 7.
5. Карбаинова, С.Н. Расчет конструктивных параметров угольниковой объемной гидромашины / С.Н. Карбаинова, А.А. Дегтярев, Г.В. Редреев // Ом. науч. вестн., Сер. Приборы, машины и технологии. -№ 3(93). - ОмГТУ, 2010. - С. 94-96.
SUMMARY S.N. Karbainova, A.A. Degtyarev, G. V. Redreev
Experimental studies of volume hydraulic machine based on the angle gear
The paper presents the results of experimental studies of volume hydraulic machine based on the angle gear. Determined by the friction losses without external loading, the actual performance of the hydraulic machine. Key words: angle gear, intermediates, an intrinsic bend angle, friction loss, performance.
УДК 637.1:628.83
П.А. Лисин, Е.А. Молибога, Д.Б. Мартемьянов
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЦЕССА ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ В ЦИКЛОННЫХ АППАРАТАХ
Процесс пылеочистки в циклоне определяется аэродинамическими и конструктивными параметрами аппарата.
Ключевые слова: пылеулавливание, циклонные аппараты, воздушный поток.
Важную роль в данном процессе играет установление закона изменения величины разрежения и тангенциальной скорости потока в произвольном поперечном сечении конической части циклона. Исследования процесса пылеулавливания в циклоне основаны на трех законах [1, 2].
Первый - закон сохранения расхода: количество жидкости, прошедшей через площадь в секунду, то есть массовый расход, остается постоянным по всей трубке потока.
© Лисин П.А., Молибога Е.А., Мартемьянов Д.Б., 2013
