Пластинчатые  и  шестерен ные

ПЛАСТИНЧАТЫЕ  И  ШЕСТЕРЕН НЫЕ

ГИДРОМАШИНЫ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ и ТЕСТЫ

к лабораторной и практической работам по дисциплинам:

“Гидравлические и пневматические системы”

 “Гидравлические машины ” и “Гидромашины и компрессоры”

для студентов специальностей 190601 АТХ,

190603 СТЭ и 130602 МОП

очной, заочной и заочной сокращенной форм обучения

                   

Сургут 2012 г.

Утверждено учебно-методической комиссией

Государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

Сургутского института нефти и газа (филиала)

Тюменского государственного нефтегазового

университета

 

Составил: доцент, канд. техн. наук Некрасов В.И.

Оформление: ст. лаборант Песчанская М.А.

 

Сургутский институт нефти и газа (филиал)

Тюменский государственный нефтегазовый университет,

2012 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение                                                                              3

1. ГИДРОМАШИНЫ                                                              5

1.1. Объемные гидромашины                                                5

1.2.Роторные гидромашины                                   6

2. Пластинчатые насосы                                                            8

2.1. Пластинчатые насосы однократного действия                  9                   2.2. Пластинчатые насосы двукратного действия              13

2.3. Пластинчатые насосы гидроусилителей

  рулевого управления                                                           18

3. Шестеренные насосы                                                          22

3.1. Шестеренные насосы с наружным зацеплением         22

3.2. Шестеренные насосы с внутренним зацеплением      32

3.3. Шестеренные насосы НШ32У, НШ46У и НШ50-2    33

4. Практическая работа «Шестеренный насос»                  42

5. Тесты                                                                                   43

Литература                                                                          55

АББРЕВИАТУРЫ:

ГМ - гидромашина;

ГП - гидропривод;

ДВС - двигатель внутреннего сгорания;

НТС - наземная транспортная система

НШ - насос шестеренный;

ОГМ - объемная гидромашина;

ОГП - объемныйгидропривод;

РЖ - рабочая жидкость;

СДМ - строительные и дорожные машины;

ТТМ – транспортные и технологические машины

 

ВВЕДЕНИЕ

В различных техпроцессах нефтяной и газовой промышленности применяется разнообразное оборудование, различающееся по принципу действия, конструктивному исполнению, приводам и характеристикам перекачиваемой жидкости. Оно используется при добыче, сборе, подготовке и транспортировке продукции нефтяных скважин, магистральном транспорте нефти, процессах повышения нефтеотдачи пластов, поддержании пластового давления и водоснабжении и т.д.

Перед выполнением лабораторных работ студенты усваивают инструктаж по технике безопасности с отметкой о знании правил в специальном журнале.

Целью лабораторных работ являются расширение и закрепления объема знаний, полученных на лекциях и при самостоятельной работе студентов.

Перед каждым занятием студент должен проработать по конспектам лекций и рекомендованной литературе объем материала, необходимый для успешного выполнения работы. Подготовка студентов к занятиям проверяется с помощью тестов и при индивидуальном собеседовании с преподавателем.

Не подготовленные студенты к лабораторным занятиям        не допускаются.

При выполнении лабораторной работы необходимо изучить разделы методического указания по заданной теме, проработать разделы рекомендованной литературы. Помимо литературы надо пользоваться плакатами, схемами, макетами, разрезами натурных узлов и агрегатов.

Требуется знать расположения изучаемого узла и агрегата (гидромашины) на техническом объекте, например, насосной или компрессорной станции, ТТМ ( транспортные и технологические машины), НТС (наземной транспортной системы, в том числе на автомобиле), его связь с другими узлами, агрегатами и системами, влияние на технический объект в целом.

По каждой работе студент отчитывается перед преподавателем за выполненную работу.

ГИДРОМАШИНЫ

 

Основными элементами гидросистем являются ГМ (гидромашины). ГМ – это устройство, создающее или использующее поток РЖ  (рабочей жидкости).

ГМ - к ним относятся насосы и гидродвигатели, которых может быть несколько, они служат для преобразования механической энергии в энергию перемещаемой жидкости (насосы) или для преобразования гидравлической энергии потока в механическую энергию (гидравлические двигатели – гидромоторы).

Все ГМ по принципу действия делятся на два основных   типа: динамические и объемные.

  Динамическая ГМ – в ней взаимодействие ее рабочего органа с РЖ происходит в проточной полости, постоянно сообщенной с входом и выходом ГМ. Для рабочего процесса динамической ГМ характерны высокие скорости движения ее рабочих органов в РЖ.

 

Объемные гидромашины

 

ОГМ (объемная ГМ) - в ней взаимодействие ее рабочего органа с РЖ происходит в герметичной рабочей камере, попеременно сообщенной с входом и выходом ГМ. В ОГМ входная область всегда отсоединена от выходной.

К классу ОГМ относятся гидронасосы – генераторы энергии потока жидкости и гидродвигатели – потребители энергии.

Рабочий орган, обеспечивающий заполнение камеры РЖ, а затем ее вытеснение, называется вытеснителем. Рабочий процесс такой ГМ заключается в силовом взаимодействии вытеснителя ГМ и РЖ.

В объемных насосах взаимодействие рабочего органа с РЖ происходит в замкнутых объемах (рабочих камерах), которые попеременно сообщаются с полостями всасывания и нагнетания. 

Важнейшим свойством ОГМ является герметичность.         У всех объемных насосов рабочая камера в любой момент времени соединена или с полостью всасывания, или с полостью нагнетания – эти полости всегда изолированы друг от друга –  всасывающий и напорный трубопроводы также разделены.

Герметичность позволяет обеспечить значительное          разряжение во всасывающей полости насоса. Это обеспечивает самовсасывание - подъем РЖ во всасывающем трубопроводе перед началом нагнетания.

Объемные насосы отличаются жесткостью характеристики, т.е. увеличением давления насоса, вызванное сопротивлением в напорном трубопроводе, что приводит к небольшому уменьшению его подачи.

По сравнению с динамическими, объемные насосы имеют существенный недостаток – неравномерность подачи - нагнетание РЖ отдельными объемами (порциями).

По характеру движения рабочего органа все объемные насосы разделяются на две группы: возвратно-поступательные (поршневые) и роторные.

Роторные гидромашины

 

Роторные ГМ широко используются в ОГП (объемномгидроприводе). Обратимые (обращенные) роторные насосы являются гидромоторами вращательного действия.

Роторными называют насосы вращательного движения, содержащие статор, ротор и замыкатели, герметично соприкасающиеся со статором и ротором и разделяющие приемную камеру от нагнетающей.

Роторные насосы имеют большое разнообразие конструкций, ихклассификация приведена на  рис. 1.1. Все роторные насосы делят на две большие группы: роторно-вращательные и роторно-поступательные.

К группе роторно-вращательных ОГМ относятся те, у которых рабочие камеры совершают только вращательное движение. Эта группа объединяет шестеренные и винтовые ОГМ. У винтовых ОГМ рабочие камеры образуются винтовыми поверхностями и корпусом.

Рис. 1.1. Классификация роторных насосов

 

В роторных насосах взаимодействие рабочего органа с РЖ происходит в подвижных рабочих камерах, которые попеременно соединяются с полостями всасывания и нагнетания. Это позволяет исключить из конструкции насосов клапаны.

Отсутствие клапанов значительно уменьшает гидравлические потери, что позволяет принимать гидравлический КПД равным единице. В этом случае полный КПД роторного насоса равен произведению объемного и механического КПД.

Кроме того, отсутствие клапанов обеспечивает роторным насосам большую быстроходность, т.е. число рабочих циклов в единицу времени. Это создает и второе отличие от поршневых насосов – обратимость, т.е. практически любой роторный насос может быть использован в качестве гидромотора.

Важной конструктивной особенностью роторных насосов является многократность, что обеспечивает большую равномерность подачи по сравнению в возвратно-поступательными насосами, но пульсация подачи всегда имеет место. Эта пульсация меньше для насосов с нечетным числом рабочих камер.

Существенный недостаток роторных насосов – РЖ обеспечивает смазывание его поверхностей, поэтому она должна быть чистой и неагрессивной по отношению к материалу насоса, а также обладать смазывающими способностями.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ НАСОСЫ

Пластинчатые ГМ (гидромашины) относятся к роторно-поступательным (см. рис. 1.1)  с рабочими органами (вытеснителями) в виде плоских пластин. Благодаря малым размерам, удобству встраивания и высокому КПД пластинчатые ГМ широко применяются в гидроприводах станков и других машин-орудий. Особенно распространены пластинчатые нерегулируемые насосы двукратного действия для работы при давлениях     7-14 МПа, отличающиеся большой надежностью.

Пластинчатые насосы могут быть однократного (рис. 2.1, а), двукратного (рис. 2.1,б) и многократного действия.

 

Рис. 2.1. Пластинчатые насосы однократного (а)

и двукратного действия (б):

1,3 – рабочие камеры; 2 – точка контакта; 4 – ротор; 5 – пластина;         6 – статор (корпус); 7 – паз; 8 – пружина; 9 – область всасывания;        10 - область нагнетания

 

Пластинчатые насосы компактны, просты в производстве и надежны в эксплуатации. Частоты вращения обычно находятся в диапазоне 1000-1500 об/мин. Полные КПД для большинства составляют 0,60-0,85, а объемные КПД – 0,70-0,92 /8/.

ШЕСТЕРЕННЫЕ НАСОСЫ

Шестеренные насосы относятся к роторно-вращательным ГМ (см. рис. 1.1). Шестеренный насос – это зубчатый насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих герметичное замыкание рабочих камер и передачу вращающего момента с ведущего вала на ведомый. Шестеренные ГМ выполняют на базе двух или нескольких зубчатых колес с внешним (наружным) либо внутренним зацеплением.

 

1: 2; 4; 7; 9; 10; 16; 17; 25; 27; 31; 38; 41; 43; 53; 57;

2:  1; 6; 13; 15; 23; 24; 29; 33; 35; 40; 45; 47; 51; 55;

3: 5; 12; 14; 19; 22; 26; 30; 34; 36; 44; 46; 49; 52; 56;

4: 3; 8; 11; 18; 20; 21; 28; 32; 37; 39; 42; 48; 50; 54.

 

Рис. 3.6. Насос типа НШ32У

1, 4, 6, 7 - втулки; 2 - колесо (шестерня) зубчатое ведомое;   3 - колесо (шестерня) зубчатое ведущее;   5 – уплотнение манжетное;             8 – уплотнение специальное;

 

 

Рис. 3.7. Колесо зубчатое ведущее

 

 

 

Рис. 3.8. Уплотнения

 

 

Рис.3.9. Насос типа НШ 50-2

 

 

Рис. 3.10. Насос типа НШ 50-2

1 - вал-шестерня ведомая; 2 - втулка центрирующая; 3 - вал-шестерня ведущая; 4 - корпус; 5 - обойма поджимная; 6 - обойма подшипниковая; 7 - кольцо пружинное упорное; 8 - кольцо опорное;   9 - манжетное уплотнение; 10 - пластина; 11, 16 - манжеты торцевого уплотнения;    12 - платик; 13 - пробка транспортная; 14 - кольцо уплотнительное;    15 - крышка задняя; 17 - кольцо предохранительное; 18 - кольцо уплотнительное специальное; 19 - пластина опорная; 20 - манжета радиального уплотнения.

Рис. 3.11. Платик

Роторные насосы?

1. Это насосы возвратно-поступательного движения, содержащие статор, ротор и замыкатели, герметично соприкасающиеся со статором и ротором и разделяющие приемную камеру от нагнетающей.

2. Это насосы вращательного движения, содержащие статор, ротор и замыкатели, не герметично соприкасающиеся со статором и ротором и разделяющие приемную камеру от нагнетающей.

3. Это насосы возвратно-поступательного движения, содержащие статор, ротор и замыкатели, не герметично соприкасающиеся со статором и ротором и не разделяющие приемную камеру от нагнетающей.

4. Это насосы вращательного движения, содержащие статор, ротор и замыкатели, герметично соприкасающиеся со статором и ротором и разделяющие приемную камеру от нагнетающей.

В сообщающихся цилиндрах?

Где F и S – силы и площади цилиндров.

1. Будет одинаковым и определяется   P = F₁ / S₁ = F₂ / S₂.

2. Будет разным и определяется   P₁ = F₁ / S₁ > Р₂ = F₂ / S₂.

3. Будет разным и определяется   P₁ = F₁ / S₁ < Р₂ = F₂ / S₂.

4. Будет одинаковым и определяется   P = F₁ ´ S₁ = F₂ ´ S₂.

Закон Паскаля?

1. Давление, приложенное к телу, передается всем точкам этого тела и по всем направлениям одинаково.

2. Сила, приложенная к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково.

3. Сила, приложенная к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям неодинаково.

4. Давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково.

Чему равен 1 МПа?

1. 1,0 Н/м².     2. 10⁶ Н/м².    3. 10³Н/м².     4. 0,1 Н/м² .

Типы шестеренных насосов?

1. С внешним или внутренним зацеплением.

2. С внешним и внутренним зацеплением.

3. С коррегированным или некоррегированным зацеплением.

4. С коррегированным и некоррегированным зацеплением.

Как уменьшают утечки

 шестеренных насосов по торцам?

1. Механическим поджимом боковых дисков.

2. Гидравлическим поджимом боковых дисков от полости Р₂.

3. Манжетным уплотнением.

4. Гидравлическим поджимом боковых дисков от полости Р₁.

Шестеренных насосов?

1. Увеличением числа зубьев шестерен.

2. Уменьшением числа зубьев шестерен.

3. Увеличением модуля зубьев шестерен.

4. Уменьшением модуля зубьев шестерен.

Роторы шестеренных насосов?

1. Шестерни и боковые диски.

2. Валы, шестерни и боковые диски.

3. Валы и боковые диски.                 4. Валы и шестерни.

С внутренним зацеплением?

1. В гидросистеме подъема кузова автомобиля КамАЗ.

2. В системе смазки двигателей автомобилей ВАЗ классической компоновки.

3. В системе смазки двигателей переднеприводных автомобилей ВАЗ.

4. В системе смазки двигателей автомобилей КамАЗ.

Гидроподжим дисков

шестеренных насосов на рис. 3.2 (с. 24)?

1. В камеры 10 боковых дисков 13 подводят РЖ под давлением Р₂.

2. В камеры 9 боковых дисков 13 подводят РЖ под давлением Р₂.

3. В камеры 9 боковых дисков 13 подводят РЖ под давлением Р₁.

4. В камеры 10 боковых дисков 13 подводят РЖ под давлением Р₁.

34. Работа шестеренного насоса на рис. 3.2, б (с. 24)?

1. Вы ходящие из зацепления зубья шестерен 1 и 8 создают разряжение, под действием атмосферного давления жидкость поступает в полость Н насоса и по периферии во впадинах между зубьями переносится в полость В и вытесняется в линию Р₁.

2. Входящие в зацепление зубья шестерен 1 и 8 создают разряжение, под действием атмосферного давления жидкость поступает в полость Н насоса, между зубьями переносится в полость В и вытесняется в линию Р₂.

3. Вы ходящие из зацепления зубья шестерен 1 и 8 создают разряжение, под действием атмосферного давления жидкость поступает в полость Н насоса и по периферии во впадинах между зубьями переносится в полость В и вытесняется в линию Р₂.

4. Входящие в зацепления зубья шестерен 1 и 8 создают давление, под действием давления жидкость поступает в полость Н насоса, между зубьями переносится в полость В и вытесняется в линию Р₁.

35. Работа шестеренного насоса на рис. 3.5 (с. 32)?

1. РЖ поступает из окна 1 и во впадинах между зубьями обеих шестерен переносится по зацеплению в верхней части насоса к окну 3.

2. РЖ поступает из окна 1 и во впадинах между зубьями обеих шестерен переносится по серповидному уплотняющему элементу к окну 3.

3. РЖ поступает из окна 3 и во впадинах между зубьями обеих шестерен переносится по зацеплению в верхней части насоса к окну 1.

4. РЖ поступает из окна 3 и во впадинах между зубьями обеих шестерен переносится по серповидному уплотняющему элементу к окну 1.

Шестеренных насосов?

1. 0,75-0,85; 0,85-0,95.  2. 0,85-0,95; 0,75-0,85.     

3. 0,80-0,90; 0,93-0,98.  4. 0,93-0,98; 0,80-0,90.      

39. Условие передачи энергии (при отсутствии сил трения)?

1. N = Р Q = F₁ V₁ = F₂ V₂,     2. N = F₂ V₂ = Р Q = F₁ V₁,

3. N = F₂ V₂=F₁ V₁ = Р Q,        4. N = F₁ V₁ = Р Q = F₂ V₂,

Группы роторных насосов?

1. Роторно-вращательные и роторно-поступательные.

2. Возвратно-поступательные и роторно-поступательные.

3. Возвратно-вращательные и роторно-поступательные.

4. Возвратно-роторные и роторно-поступательные.

Работа роторных насосов?

1. Взаимодействие рабочего органа с РЖ происходит в неподвижных рабочих камерах, которые попеременно соединяются с полостями всасывания и нагнетания, это позволяет исключить из конструкции насосов клапаны.

2. Взаимодействие рабочего органа с РЖ происходит в подвижных рабочих камерах, которые постоянно соединяются с полостями всасывания и нагнетания, это позволяет исключить из конструкции насосов клапаны.

3. Взаимодействие рабочего органа с РЖ происходит в подвижных рабочих камерах, которые попеременно соединяются с полостями всасывания и нагнетания, это позволяет исключить из конструкции насосов клапаны.

4. Взаимодействие рабочего органа с РЖ происходит в неподвижных рабочих камерах, которые попеременно соединяются с полостями всасывания и нагнетания, это требует применения клапанов.

Типы пластинчатых насосов?

1. Однократного, двукратного и неоднократного действия.

2. Однократного, двукратного и трехкратного действия.

3. Однократного, двукратного и многократного действия.

4. Однократного, двукратного и четырехкратного действия.

Частоты вращения и КПД

Однократного действия?

Нет.      2. а, б.         3. а.       4. б.

Рис. 1

53. Рабочие камеры на рис. 1?

1. Объемы 1 и 3, ограниченные соседними пластинами, а также поверхностями ротора 4 и статора 6.

2. Объемы 1 и 3, ограниченные соседними пластинами, а также поверхностями ротора 6 и статора 4.

3. Объемы 8 под пластинами.

4. Объемы 8 под пластинами, а также объемы 1 и 3, ограниченные соседними пластинами, а также поверхностями ротора 4 и статора 6.

54. Как на рис.1 обеспечивается герметичность рабочих камер?

1. Пружинами 8, в некоторых конструкциях за счет давления жидкости между пластинами.

2. За счет давления жидкости под пластинами в пазах 7.

3. Центробежными силами, в некоторых конструкциях за счет давления жидкости под пластинами в пазах 7.

4. Пружинами 8, в некоторых конструкциях за счет давления жидкости под пластинами в пазах 7.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Атлас конструкций гидромашин и гидропередач: Учебн. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов/Б.М.Бим-Бад и др. – М.: Машиностроение, 1990. – 136 с. и Инфра-М, 2004.

2. Вахламов В.К. Автомобили: Основы конструкции. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 528 с.

3. Гейер В.Г. и др. Гидравлика и гидропривод М.: Недра, 1991. – 331 с.

4. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Под ред. С.П.Стесина. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 336 с.

5. Гидравлика, гидромашины и гидропривод: М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.

6. Касьянов В.М. Гидромашины и компрессоры. – М.: Недра, 1981. – 295 с.

7. Лабораторный курс гидравлики, насосов и гидропередач. Учеб. пособие для машиностроит. вузов. Под ред. С.С.Руднева и Л.Г.Подвиза. – М.: Машиностроение, 1974. – 416 с.

8.  Лепешкин А.В.,Михайлин А.А. Гидравлические и пневматические системы / Под ред. Ю.А.Беленкова. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 336 с.

9. Насосы и компрессоры. / С.А.Абдурашитов и др. – М.: Недра, 1974. – 296с.

10. Тур Е.Я., и др.Устройство автомобиля. – М.: Машиностроение, 1990. – 352 с.

 

Некрасов Владимир Иванович

 

ПЛАСТИНЧАТЫЕ  И  ШЕСТЕРЕН НЫЕ

ГИДРОМАШИНЫ