Технические характеристики узла наклонной шайбы

1.Передаваемая мощность, кВт	11
2.Число оборотов ротора, об/мин	325
3.Количество плунжеров, шт.	7
4.Диаметр рабочей части плунжера, мм	35
5.Диаметр ползуна, мм	50
6.Материалы:
наклонная шайба	ст ХВ2 (HRC 66…60)
водило	ст 12ХН3А (HRC 58)
ползун	ст 12ХН3А (HRC 58)
сферическая опора	безоловянная бронза БрАЖН-10-4-4Л
цилиндр ползуна	безоловянная бронза БрАЖН-10-4-4Л

Расчёт действующих сил и крутящего момента.

Усилие давления минерального масла

где:

Р- давление минерального масла (до 50 кгс/)

d - диаметр плунжера (3,5 см)

N- сила реакции наклонной шайбы

T - сила, создающая крутящий момент и при вращении по часовой стрелке (работа в режиме насоса), составляющая преодолевается приводным моментом, прилаженным к его валу

- осевая сила плунжера

где - сила трения ползуна о стенки цилиндров

- вес плунжера (2,2 кг)

м - коэффициент трения (0,09)

- сила инерции, обусловленная относительным ускорением поршня

где ц - максимальное ускорение плунжера (0,5 м/сек )

G - масса плунжера (2,2 кг)

Величина контактных напряжений и месте контакта опорного башмака с наклонной шайбой можно определить по формуле Герца относящейся к определению напряжений в сжимаемых сферах. При сжатии сфер образуется кругообразная площадка контакта, диаметр которой зависит от упругости материалов и нагрузки.

В данном случае радиус опорной части башмака известен и равен Р=2см =20мм, поэтому можно для расчета применить формулу Герца [5]

где F - сила прижатия одного рассчитываемого тела к другому ( F = 511кг =511ОН)

Е - приведенный модуль упругости контактирующих тел,

E _шайбы - 2·106

E _{башмака} - 9·1105

l - длина контакта, мм (в данном случае l=d=40мм)

-- приведенная кривизна поверхностей

В данном случае R1= R2= ? ,поэтому R > ? и значение R мы можем не принимать во внимание.

Контактные напряжения в месте соприкосновения сферической головки плунжеры с опорным башмаком можно рассчитывать по другой формуле Герца [6]

где Р - действующая в соединении нагрузка

(Р=511 кг=5110Н)

Е - модуль нормальной упругости материала сфер, т.к. материалы контактирующих сфер различны, то принимаем в расчётах;

приведенный модуль упругости Е =1,24-105 МПа

d - диаметр меньшей сферы, мм;

(диаметр шарика плунжера d1 =20мм, диаметр внутренней сферы опорного башмака d2 =20,02 мм);

у0 - безразмерная величина

Где отношение диаметров большей и меньшей сфер

Практически получается, что a?1, т.е. диаметр вогнутой поверхности равен диаметру сферы, а при этих условиях расчёт по формуле Герца становится не надежным, и в этих случаях (при а =1) напряжения определяют как напряжения смятия

Однако всё-таки рассчитаем у_max по формуле Герца для контактных напряжений и сравним полученные данные с данными номограмм, помещенными в источнике. [6]

Полученные напряжения усж и уmax допустимых напряжении для сталей [у] =1000...2500 Мпа

28.5 Конструкция механизма регулирования угла наклона шайбы

На рис.13 показана схема устройства механизма регулирования угла наклона шайбы.

Характерной особенностью механизма является его простота и возможность изготовления и сборки отдельно от корпуса насоса.

Слева и справа верхней части насоса установлены технологические люки, на которых собираются детали механизма регулировки.

Эти технологические люки позволяют производить осмотр внутренней части насоса без полной его разборки, а также производить осмотр и ремонт механизма наклона шайбы.

Регулировка наклона шайбы может осуществляться с пульта управления маргариновой линией путем включения-выключения реверсивного электродвигателя механизма наклона шайбы.

При настройке и регулировке насоса возможно изменение наклона шайбы вручную, путем вращения маховика ручкой регулировки.

Использование механизма, показанного на рис.13 вместе с узлом наклонной шайбы, позволяет отказаться от использования таких громоздких, дорогих и малонадёжных устройств, применяемых в прототипе насоса А1-ЖЛ2У5 как тиристорный преобразователь и понижающий редуктор.

На рис.5 представлена конструкция блока цилиндров насоса (ротора). Конструкция технологична, т.к. состоит из стальной отливки (сталь типа 12ХНЗА (12ХН3А: цифра 12 перед маркой стали говорит о том, что в ней содержится 1,2% углерода, Х - свидетельствует о небольшом содержании хрома менее 1,5%, а Н3 - о том что имеется никель в количестве 3%, буква А на конце обозначение сообщает, что это высококачественная чистая сталь с содержанием вредных серы и фосфора менее 0,025%. Таким образом перед нами легированная высококачественная сталь.)). Для движения ползунов вставляются бронзовые втулки, а в полость, соприкасающейся с продуктом вставляется втулка из нержавеющей стали. Наиболее изнашивающаяся торцовая часть ротора выполнена съемной из стали типа Х12Ф1. Эту накладку ротора необходимо покрывать тонким слоем серебра (несколько микрон) для снижения трения и повышения стойкости к загрязнениям. Накладка ротора находится в контакте с золотниковым распределителем. Золотниковый распределитель состоит из двух частей. Трущаяся часть выполняется из оловянисто-свинцовистой бронзы. Корпус распределителя может выполняться из любого стального сплава при условии покрытия каналов и ходов, соприкасающихся с продуктом антикоррозионными и щелочестойкими составами. При невозможности осуществления такой операции, корпус должен быть изготовлен из нержавеющей стали, разрешенной для контакта с пищевыми продуктами (например, 12Х18Н10Т).

Таким образом все трущиеся пары должны быть выполнены по типу пар "сталь-бронза" При этом кроме указанных сплавов возможно применение других сталей удовлетворяющих условиям наибольшей износостойкости.

29. Ожидаемые технико-экономические показатели

29.1 Техническая основа достижения положительного экономического эффекта

Насосный агрегат марки МВАК НВД5 имеет конструктивные отличия от заменяемого насосного агрегата А1-ЖЛ2У-5 в части замены поршней на плунжеры, в отказе от применения клиноременной передачи и использования отдельного понижающего редуктора.

Кроме того, значительно увеличена частота ходов плунжеров (в агрегате А1-ЖЛ2У-5 110 об/мин, в МВАК НВД5 344 об/мин) и их количество (7 штук против 3 в насосе А1-ЖЛ2У/5).

Применение плунжеров вместо поршней дает возможность увеличить стойкость манжетных уплотнений в три раза, а также в три раза повысить частоту ходов плунжеров. Вследствие этого значительно повышается производительность насоса.

Повышение частоты вращения вала аксиального насоса дает возможность уменьшать сечения вращающихся деталей и как следствие, значительно снизить вес насосного агрегата.

Но самое главное отличие насоса МВАК НВД5 заключается в отсутствии тиристорного привода для регулировки производительности. В насосе применена "наклонная шайба" дающая возможность изменения производительности от 0 до максимального значения.

29.2 Показатели потребительских свойств, влияющих на положительный экономический эффект

Единственное и обещающее свойство новой техники, которое проявляется в процессе эксплуатации, заключается в повышении производительности общественного труда.

В свою очередь повышение производительности общественного труда достигается совокупностью улучшенных свойств новой техники, выражающееся в виде известных показателей потребительских свойств.

Ниже представлены показатели потребительских свойств насоса МВАК НВД5, отражающие основные стороны новизны и полезности этого насоса.

Таким образом, оценив количественно эти показатели, мы сможем наиболее полно отразить технические параметры этой машины, а в результате определить ожидаемый экономический эффект насоса в процессе эксплуатации.

1. Показатели потребительских свойств	Показатели, наиболее характерные для насосов высокого давления
2.Технические возможности по назначению	Тип исполнения, мощность привода, производительность.
3.Точность и однородность работы	Швышенные давления, возможность использования не только для маргариновых эмульсий.
4.Производительность в единицу времени	Мощность эл.двигателя, число оборотов ротора насоса в единицу времени, коэффициент мощности.
5.Надежность работы	Ресурс.Вероятность безотказной работы, ремонтопригодность.
6.Экономичность работы	К. П.Д. Стоимость I часа работы (тарификация работы, затраты на эл.энергию, инструмент, ремонт и обслуживание).
7.Зргономи ческие и эстетические характеристики	Удобство и легкость обслуживания эстетика конструкции.

Показатели потребительских свойств №№ I и 3 в общем виде рассчитаны в разделе расчёта годового экономического эффекта, а методология оценки показателей №№ 2,4,5,6 представлена ниже.

29.3 Показатель точности и однородности работы

Качественный и долговечный насос должен удовлетворять самым строгим требованиям по точности и однородности выпускаемой всей серии этих насосов.

Поэтому для оценки эффективности нового изделия с повышенными показателями точности необходимо учитывать тот дополнительный экономический эффект, который получается от использования насоса с улучшенными показателями качества.

При сравнении себестоимости обработки на станках обычной и повышенной точности необходимо вводить корректировку себестоимости с помощью коэффициента К_Т



где Х_б - точность обработки полученная на станках повышенной точности (мкм)

Х_н - точность обработки полученная на станках нормальной точности (мкм)

Поэтому себестоимость механической обработки с различными точностными характеристиками должна приводиться в сопоставимый вид

где S_кор.б - скорректированная себестоимость обработки изделия, отражающая повышение его точности, руб/шт;

S_б - себестоимость обработки изделия нормальной точности, принятой за базу, руб/шт.

Коэффициент К_т, как это было показано выше, является количественным выражением показателя точности и однородности металлорежущего станка и по сравнению со станочным парком предприятий бывшего Минлегпищемаша, К_т для МНПО "Союз" составляет К_т =1,25...1,40

Таким образом, повышение качества изготовления насоса МВАК НВД5 должно находить отражение в цене, поэтому экономический эффект по этому показателю определяют по формуле:

Где S_н - себестоимость единицы продукции, изготовленной на новой технике повышенной точности (руб.)

S_н =7 тыс.руб. (МНПО"Союз")

Ц_н, Ц_б - оптовая цена единицы продукции базового и нового качества, руб.

Ц_б= 6560 руб.

Ц_н= 15000 руб.

на всю серию насосов (30 шт/год)

Экономия по этому показателю составит

29.4 Надежность работы

Под надежностью понимается сохранение эксплуатационных показателей изделия в заданных пределах. Обычно надежность оценивается безотказностью в работе.

В свою очередь, одним из наиболее практически часто используемым количественным показателем безотказности, является коэффициент технического использования з, который характеризует долю полезного эффективного использования календарного фонда времени работы машины.

где F_р - суммарное время работы за рассматриваемый период

времени, ч (560 смен х 8ч =4480 ч)

F_пр - технически необходимое суммарное время простоев на профилактические просмотры, плановые ремонты и межремонтное техническое обслуживание, ч

F_отк - технически необходимое суммарное время простоев на устранение отказов, возникших из-за дефектов конструкции и изготовление машины, ч

При этом календарный фонд времени работы машины в часах

Таким образом безотказность работы (коэффициент технического использования) равен 0,95.

30. Расчет качества сборочной единицы

Алгоритм расчета качества сборочной единицы нового насосного агрегата аналогичен с расчетами старой насосной конструкции. Алгоритм описан в 2 главе, пункт 13, таблица 5.

1. Чертеж сборочной единицы (или изделия)

Агрегат насосный марки А1 ЖЛУ-5	Количество
Сборочные единицы
Пульт управления	1
Насос	1
Насос
Сборочный чертеж
Детали
Электродвигатель	1
Цилиндрическая пара	1
Коническая пара	1
Маслонасос	1
Наклонная шайба	1
Плунжер	7
Блок цилиндров	1
Золотниковый распределитель	1
Вал ступенчатый	1

Назанчение балльных оценок

Балльные оценки r_d (по шкале 1…10) для каждой детали назначает студент, исходя из своего понимания значения и веса каждой детали в сборочном узле или в изделии в целом. После назначения балльных оценок определяют нормированные коэффициенты весомости деталей в сборочной единице или во всем изделии, при этом .

Где r_d - балльная оценка детали;

?r_d сумма балльных оценок деталей в пределах сборочной единицы.

При назначении балльных оценок нужно пользоваться таблицей 1 приложения. В этой таблице показано, какие балльные оценки могут быть назначены деталям разной степени ответственности.

Весомости сборочных единиц:

Сб. единица №1- 0,15

Сб. единица №2- 0,85

Таблица 12. Назначение балльных оценок r_d для деталей изделия «Агрегат насосный марки А1 ЖЛУ-5М»

№ сборочной единицы	№ детали	Деталь	rd	Комментарии к назначению коэффициента
№1	1.1	Электродвигатель	4	Деталь обычная
	1.2	Цилиндрическая пара	6	Ответственная деталь
	1.3	Коническая пара	6	Ответственная деталь
	1.4	Маслонасос	5	Деталь обычная
	1.5	Наклонная шайба	8	Ответственная деталь
	1.6	Плунжер	7	Ответственная деталь
	1.7	Блок цилиндров	8	Ответственная деталь
	1.8	Золотниковый распределитель	7	Ответственная деталь
	1.9	Вал ступенчатый	5	Деталь обычная

Расчет нормированных коэффициентов весомости деталей изделия



Таблица 13. Формуляр расчета нормированных коэффициентов весомости деталей входящих в сборочные единицы 1, 2

№ сборочной единицы	№ детали	rd	?rd	вd
№1	1.1	4	56	0,072
	1.2	6		0,107
	1.3	6		0,107
	1.4	5		0,089
	1.5	8		0,143
	1.6	7		0,125
	1.7	8		0,143
	1.8	7		0,125
	1.9	5		0.089



К заключению

Насос аксиально-поршневого типа представляет собой насос, у которого рабочие цилиндры вращаются относительно горизонтальной оси насоса, а оси поршней или плунжеров параллельны оси вращения.

По числу разновидностей конструктивного исполнения насосы этого типа во много раз превосходят все остальные насосы. Насосы аксиально-поршневого типа появились ещё в конце XIX века во флоте и с тех пор нашли широкое применение в гидроприводах, топливных системах различных машин, а также в системах смазки.

Всегда считалось, что насосы этого типа способны перекачивать только маловязкие среды, обладающие способностью самосмазывания (дизельное топливо, авиационный керосин, смазочные масла и т.д.) Для перекачки вязких пищевых сред эти насосы никогда не применялись, имея вввду свойства рабочих сред указанных выше.

Однако МНПО "Союз" впервые в практике масложировых насосов решило применить насос аксиально-поршневого типа, полагая при этом, что избыточное давление маргарина на входе в насос (не менее 2,5 кг с/см ) и вязкость маргарина при температуре +42...44°С (60 Cn3) могут обеспечить работоспособность насоса.

Аксиально--поршневые насосы обладают наименьшими габаритами и удельным весом, высокой компактностью и к.п.д., выдерживают высокие частоты вращения и давления, просты по конструкции.

На рис.1 представлена конструктивная схема аксиально-поршневого насоса для перекачки маргарина конструкции МНПО "Союз".

Плунжеры через опорные башмаки опираются на наклонную шайбу сферическими головками, а развиваемое при этом усилие вращения передается в результате скольжения опорных башмаков по наклонной шайбе на блок цилиндров.

Крутящий момент передается через центральный вал на блок цилиндров. Самым важным в данном насосе является торцовое распределение маргарина, подающееся на позицию всасывания и нагнетания. При работе насоса торец цилиндрового блока вращается и скользит по поверхности распределительного золотника. При этом цилиндры попеременно соединяются с окнами всасывающими и нагнетающими золотника, а через них с трубопроводами всасывания и нагнетания.

В гидравлической части насоса использованы известные, и положительно себя зарекомендовавшие, технические решения плунжерных насосов. Механизм изменения производительности позволяют передавать большой диапазон мощностей и производителъностей.

Основной концепцией, значительно улучшающей все показатели насоса явилось решение значительно уменьшить размеры рабочих цилиндров с одновременным увеличением их количества.

Такое решение даст возможность облегчить плунжерную группу насоса, что в свою очередь позволяет повысить частоту ходов плунжеров за счёт снижения инерционных и динамических нагрузок.

Повышение частоты ходов плунжеров позволит создать более равномерный поток продукта в продуктовых трубопроводах, а также позволит для эл.привода применить высокооборотный эл.двигатель (1500 об/мин), который по сравнению с низкооборотным при той же мощности значительно легче и имеет меньшие размеры (в сравниваемом варианте установлены эл.двигатели 900 об/мин).

В новом насосе имеется собственный встроенный двухступенчатый редуктор с общим передаточным отношением 1:4,25. Использована прямозубая передача, характеризующаяся простотой изготовления, а самое главное, создающая минимальные изгибающие моменты на оси вращения ротора. Насосный агрегат представляет собой семи цилиндровый плунжерный насос, собранный вместе с электродвигателем и устанавливаемый на полу производственного помещения без опорной рамы (рис.1).

Для бесступенчатой регулировки производительности имеется т.н. "наклонная шайба" , угол наклона которой определяет производительность насоса.

Угол наклона шайбы можно изменять вручную и дистанционно с пульта управления маргариновой линией.

Давление нагнетания (рабочее давление) контролируется манометрическим устройством.

Для защиты насосного агрегата от чрезмерного повышения давления на нагнетательной стороне установлен предохранительный клапан.

Смазка трущихся частей насоса осуществляется маслом "Индустриалъное-40А", которое подается к деталям с помощью встроенного шестеренного насоса.



Заключение

1. При проектировании новых или модернизации действующих технических изделий необходимо предварительно проводить информационный и патентный поиск конструкций, имеющихся в данной области проектирования.

2. В результате проведения патентного и информационного поиска определяют ряд аналогов , наиболее близких к разрабатываемой или модернизируемой конструкции. Из этой группы аналогов с помощью разрабатываемой методики «Повышение качества насосного агрегата на стадии рабочего проектирования» выделяют базовый образец.

3.Рассчитывают качество базового изделия и сравнивают его с качеством разрабатываемого или модернизируемого изделия. По разнице в показателях качества изделий, назначают инженерно-технические мероприятия для достижения качества базового изделия. В перечень инженерно-технических мероприятий могут входить наилучшие инженерно-технические решения, использованные в аналогах и базовых изделиях.

4. Методы определения оптимальных параметров технических изделий на основе использования наилучших конструкций аналогов и базовых изделий, описаны в методике «Повышение качества насосного агрегата на стадии рабочего проектирования». Внедрение разрабатываемой методики в проектно-конструкторскую деятельность даст возможность по разработанному алгоритму определять пути совершенствования конструкций разрабатываемых или модернизируемых технических изделий, что в свою очередь будет способствовать сокращению сроков разработки новой техники.

Размещено на Allbest.ru

...