Розрахунок і проектування регульованого аксіально-поршневого гідромотора з подвійним ротором

Вступ

Гідравлічні приводи знайшли досить широке застосування для здійснення руху робочих органів різних машин. У мобільній техніці використовуються гідравлічні приводи в схемах будівельних, дорожніх та комунальних машин.

Значне поширення гідравлічних приводів у різних областях машинобудування визначається перевагами, а саме можливість створення великих передатних чисел і безступінчастого регулюванні швидкості і зусиль в широкому діапазоні, мала маса, що приходиться на одиницю потужності, мала інерційність, можливість простого та надійного запобігання гідроприводу від перевантажень в умовах заданого силового режиму роботи, легкість перетворення обертального руху в поступальний і навпаки, легкість керування, висока експлуатаційна надійність.

Аксіально-поршневі насоси та гідромотори є найбільш розповсюдженими  в гідравлічних системах. Вони мають найкращі з усіх типів гідромашин габаритні та вагові характеристики, відрізняються компактністю, високим ККД, придатні для роботи при високих частотах обертання та тиску, мають порівняно малу інерційність, а також прості в конструкції.

1.ВИХІДНІ ДАНІ ТА ОСОБЛИВОСТІ КОНСТРУКЦІЇ

1.1 Вихідні данні: витрата рідини гідромотора л/хв, тиск гідромотора МПа, частота обертання  вхідного валу об/хв, крутний момент М=140 Н*м.

1.2Тип гідромашини: аксіально-поршневий гідромотор.

1.3 Конструктивні особливості: гідромотор не регулюється, з нахиленим диском і дотиком поршнів у точці та пружинним піджимом плунжерів. Торцевий  розподіл рідини. Блок циліндрів розвантажений від радіальних складових зусиль тиску рідини.

2. ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ РОЗМІРІВ ВИТІСНЮВАЧІВ, РОЗПОДІЛЬНИКА І МАСЛОПРОВОДІВ КАНАЛІВ. РОЗРАХУНОК ВИТІСНЮВАЧА ТА РОЗПОДІЛЬНИКА

2.1. Визначаємо робочий об’єм гідромотора, прийнявши об’ємний коефіцієнт корисної дії  (10) :

см³/об.

Приймаємо робочий об’єм гідромотора  см³/об.

Уточнюємо, за заданим тиском нагнітання р_н=20МПа, і прийнятого з ряду ГОСТ 12445-80 (дод.3) тиску зливу р_з=0,4МПа момент на валі:

Н*м

2.2. Визначаємо діаметр  і хід поршня  згідно формули:

, де

- кількість робочих камер, ;

- діаметр поршнів;

 - хід поршня, .

Звідси:

, визначаємо діаметр поршня:

см.

Приймаємо діаметр поршня мм, а хід поршня :

мм.

2.3.Визначаємо розмірів блока циліндрів (рис 1.1).

Рис. 1.1.

2.3.1. Блок циліндрів необхідно розрахувати на міцність і жорсткість:

, де

;

 -  товщина стінки умовної товстостінної труби;

 - допустима деформація труби;

 - розрахунковий тиск, МПа;

 - коефіцієнт Пуансона, для сталі ;

 - модуль пружності  матеріалу труби, для сталі МПа;

 - допустиме напруження,МПа.

З умови міцності:

.

З умов жорсткості:

.

Приймаємо .

2.3.2. Товщина стінки умовного циліндра з умов жорсткості:

мм.

Попередньо визначаємо діаметр вала тільки з умов роботи вала двигуна на кручення. Із розрахунку на деформацію кручення діаметр вала, см:

, де

 - коефіцієнт, що залежить від допустимого кута закручення вала на довжині 1 м. Приймаємо , тоді ;

сммм.

З умов міцності на кручення:

, де  - знижене допустиме напруження при крученні з урахуванням вигину. Приймаємо  МПа.

Тоді:

м, приймаємо мм.

Вибираємо значення конструктивно таким, щоб діаметр отвору блока циліндрів був більшим, ніж попередньо розрахований діаметр приводного вала. Приймаємо мм мм. Тоді :

.

2.3.3. Діаметр блока  за осями циліндрів може бути визначений із рівняння:

, де  - центральний кут між осями двох сусідніх циліндрів:

рад.

мм.

Внутрішній діаметр блока:

мммм.

Зовнішній діаметр блока:

мм.

2.3.4. Знайдемо  кут нахилу диску  та уточнене значення  ходу поршня. Хід поршня:

см.

Кут нахилу диску :

.

2.3.5. Довжина блока циліндрів (рис 1.2.):

, де  - довжина поршня, яка визначається як:

мм;

де

 - технологічний розмір, мм;

 - товщина дня, мм, отже:

мм.

Рис. 1.2.

Матеріалом поршнів вибираємо бронзу БрАЖ9-4, блока циліндрів сталь 40Х.

2.4. Обчислення торцьового розподілення рідини і маслопровідних каналів.

2.4.1. Приймаємо, що вікно в блоці циліндрів  вписується в циліндр, а його вісь збігається з віссю цього циліндра; таким чином, (рис. 1.3.).

Визначаємо площу вікна:

, де  - площа поршня:

см²;

см².

Радіус закруглень вікна:

мм.

Приймаємо мм, тоді ширина вікна:

мм.

Рис. 1.3.

Центральний кут серпоподібного вікна блока циліндрів:

рад.

Площа серпоподібного вікна блока:

см².

Максимальна швидкість рідини в підвідних вікнах ротора:

м/см/с.

Сила яка притискає один сектор блока з центральним кутом  до розподільного диска:

Н.

Сила, яка відтискає один сектор:

, де  -  коефіцієнт, для гідромоторів з похилим диском:

.

Приймаємо  . Тоді:

Н.

Ширина ущільнюючих поверхонь:

мм.

Приймаємо мм.

Зовнішній діаметр розподільного диска приймаємо таким, що дорівнює діаметру ротора, а всі інші за допомогою прокреслювання: