Конструкция и основы расчета прямозубого роторного насоса

• Автор: Григорьев, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ НАСОСОВ ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА ИХ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ

1.1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ РОТОРНЫХ НАСОСОВ

1.2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ОБЪЕМНЫХ НАСОСАХ

1.3. ВЫБОР ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ/И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ПРЯМОЗУБОГО РОТОРНОГО НАСОСА

2.1. МЕТОДИКА ПРОФИЛИРОВАНИЯ ОТВЕРСТИЯ В УПЛОТНИТЕЛЬНОМ ДИСКЕ

2.2. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ

2.3. РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ НАГНЕТАНИЯ И ВСАСЫВАНИЯ

2.3.1. Процесс нагнетания

2.3.2. Процесс всасывания
2.4. РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ЗАПОРНОГО ОРГАНА САМОДЕЙСТВУЮЩЕГО КЛАПАНА
2.5. РАСЧЕТ МАССООБМЕНА
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЯМОЗУБОГО НАСОСА
3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
3.2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА
3.2.1: Особенности технологии обеспечения размеров и сопряжений.в конструкции насоса
3.3. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАСОСА
3.3.Г. Регистрация мгновенного давления
3.3.2; Измерение производительности и утечек
3.3.4; Измерение крутящего момента и мощности
3.4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ:
3.4:1. Подтверждение адекватности математической модели
3.4.2. Исследование экономичности насоса
4. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА РАБОТУ ПРЯМОЗУБОГО РОТОРНОГО НАСОСА
4.1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ДАВЛЕНИЯ НАГНЕТАНИЯ В ПРЯМОЗУБОМ РОТОРНОМ НАСОСЕ НА РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ
4.2. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА НА РАБОЧИЕ ПРОЦЕССЫ РОТОРНОГО ПРЯМОЗУБОГО НАСОСА
4.3. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕЙ ПОЛОСТИ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА
4.3.1. Влияние относительной высоты зуба
4.3.2. Влияние относительной ширины зуба и ротора
4.3.4. Влияние величины зазоров
4.4. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ РЕАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ:
4.5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРЯМОЗУБОГО РОТОРНОГО НАСОСА С ШЕСТЕРЕННЫМ НАСОСОМ ВНЕШНЕГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Наличие большого разнообразия машин объемного действия, в первую очередь, связано с огромным количеством использующих их отраслей промышленности (двигателестроение, компрессоростроение, насосостроение и т.д.)- Значительную нишу среди агрегатов данного типа занимают гидромашины объемного действия.
Объемные гидромашины представляются большим количеством-конструктивных исполнений. Самыми известными гидромашинами* объемного действия* являются поршневые насосы [1], использование которых известно еще в глубокой-древности со II в. до н.э.
Несмотря на давность начала применения, поршневые насосы- и в наши дни являются широко распространенными машинами, использующимися для перемещения- жидкости. Поршневые насосы характеризуются возможностью создания высоких давлений, тихоходностью при высоком значении коэффициента подачи, сравнительно низкими массогабаритными характеристиками и плохой равномерностью подачи. Также насосам данного типа присуща большая высота самовсасывания, высокая эффективность работы- (обусловлена высоким значением механического КПД) и возможность перекачивания агрессивных и загрязненных жидкостей.
Альтернативой- поршневым насосам являются роторные гидравлические машины. Начиная с 23-30г. XX века роторные насосы объемного действия активно вытесняют поршневые. Это объясняется значительными преимуществами, имеющимися у насосов данного типа [2-8]. Например, большое количество типов роторных насосов-имеет конструктивное исполнение гораздо проще, чем у поршневых, вследствие чего они имеют сравнительно небольшую стоимость. Благодаря тому, что в роторных машинах происходят одновременно процессы нагнетания и всасывания, т.е. после вытеснения одной порции жидкости сразу же начинается процесс вытеснения в напорную линию следующей порции жидкости, подача машин данного типа сравнительно равномерна. Также роторные

насосы отличаются быстроходностью, в которых частоты вращения обычно находятся в пределах 2000-5000 об/мин, причем нижний предел соответствует большим насосам, а верхний - малым. Благодаря своей быстроходности роторные насосы, имеют малую удельную массу и объем, приходящиеся на единицу мощности. Отсутствие клапанов (особенно - на линии всасывания) позволяет роторному насосу перекачивать жидкости с широким диапазоном вязкости;
На сегодняшний день область применения роторных гидравлических машин- является! широкой, что способствует интенсивному развитию новых конструкций машин данного типа, а также модернизации* известных технических решений. В'связи с этим теоретическому и экспериментальному исследованию роторных насосов посвящено достаточное количество исследований.
Несмотря на развитие конструкций роторных насосов, одними из наиболее распространенных и простых по устройству, остаются всем известные шестеренные насосы внешнего зацепления. Данный тип насосов; получил большое распространение, благодаря! наиболее простому исполнению из всех конструктивных решений, имеющихся на сегодняшний* день. Кроме того,. шестеренные насосы имеют бесспорные достоинства по сравнению с остальными типами насосов по удельным габаритным и весовым характеристикам, надежности; дешевизне изготовления и простоте обслуживания. Однако насосы данного типа имеют и серьезные недостатки. По сравнению-с большинством других гидравлических машин этот насос обладает малым кавитационным- запасом, то есть имеет малую высоту самовсасывания. Проблема точного изготовления зубчатого зацепления ограничивает ширину роторов и, как следствие, - производительность насоса. К тому же работа шестеренного насоса характеризуется; пульсирующими подачей и давлением.
Недостатки обоих типов насосов как шестеренного, так и поршневого существенно ограничивают сферу их использования. Таким образом, появляется задача разработки конструктивного решения, способного не только устранить недостатки простейшего шестеренного насоса внешнего зацепления, но и объе-
Рис. 2.1.4. Профилирование отверстия в уплотнительном диске (р = 40°
Рис. 2.1.5. Полученный профиль отверстия