Размерный анализ узла зубчатой передачи насоса шестеренного

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 621.664

Размерный анализ узла зубчатой передачи насоса шестеренного

А.К. ШЕРОВ, докторант,

Ю.М. СМИРНОВ, д.т.н., профессор,

Карагандинский государственный технический университет, кафедра ТМ

Д.Е. АЛИКУЛОВ, д.т.н., профессор,

Ташкентский государственный технический университет, кафедра ТМ

А. ЧЕРЕШКА, доктор PhD, профессор,

Вильнюсский технический университет имени Гедиминаса, кафедра ТМ

Аннотация

Проведенные исследования выявили следующие недостатки шестеренных насосов:

- нерегулируемость рабочего объёма;

- неспособность работать при высоких давлениях;

- в сравнении с другими, например пластинчатыми гидромашинами - большая неравномерность подачи.

Современный процесс в машиностроении требует дальнейшего совершенствования конструкции и технологии изготовления насосов шестеренных приводящих к повышению выходных показателей. Выходные показатели насоса шестеренного изменяются только за счет параметров деталей и их габаритов. К основным выходным показателям нужно отнести производительность, температуру нагрева насоса шестеренного, износ деталей насоса. Анализ конструкции и размерный анализ показывают, что еще есть определенные резервы для повышения выходных показателей насоса шестеренного. Эти резервы лежат в узле соединение пары зубчатых колес в корпусе насоса. Предлагается новая конструкция насоса шестеренного с изменением узла соединение пары зубчатых колес.

Результаты выполненного размерного анализа, традиционно принятого и нового предлагаемого, узла соединение пары зубчатых колес в корпусе насоса НШ-50 подтверждает приемлемость предлагаемой конструкции.

Ключевые слова. Гидравлическая машина, насос шестеренный, рабочий объем, температура нагрева, износ, производительность, размерный анализ, подача, точность соединения, выходные показатели, размерная цепь,зубчатое колесо, посадочная втулка,погрешность соединения, замыкающее звено.

Андатпа

Орындал?ан ?ылыми зерттеулер тістегерішті сор?ыны? келесі кемшіліктеріні? бар екендігін к?рсетті:

- ж?мышы к?леміні? реттелмейтіндігі;

- жо?ары ?ысымда ж?мыс істеуге бейім еместігі;

- бас?алармен, мысалы тілімшелі гидромашиналармен салыстыр?анда берісті? біркелкі еместігі.

Машинажасауда?ы заманауи процесс, сор?ыларды? шы?у к?рсеткіштеріні? артуын ?амтамасыз ететін даярлау технологиялары мен ??рылымдарын одан ?рі жетілдіруді талап етеді. Тістегерішті сор?ыны? шы?у к?рсеткіштері тек ?ана оны? тетіктері параметрлеріні? ж?не оларды? кеуделеріні? есебінен ?згеруі м?мкін. Негізгі шы?у к?рсеткіштеріне сор?ы тетіктеріні? тозуын, тістегерішті сор?ыны? ?ызу температурасын, ?німділігін жат?ызу м?мкін. ??рылымды? ж?не ?лшемдік талдаулар тістегерішті сор?ыны?шы?у к?рсеткіштерін арттыруды? ?лі де болса белгілі бір м?мкіндігі бар екенін к?рсетті.Б?л м?мкіндіктер сор?ы корпусында орналас?ан тісті д??гелектер ж?быны? ?осылу торабында екендігі м?лім болды. Тісті д??гелектер ж?быны? ?осылу торабы ?згертілген тістегерішті сор?ыны? жа?а ??рылымы ?сынылады.

НШ-50 сор?ысыны? корпусына орналастырыл?ан, ?олданыста?ы ж?не ?сыныл?ан тісті д??гелектер ж?быны? ?осылу тораптарына ж?ргізілген ?лшемдік талдау ?сыныл?ан ??рылымны? жарамды екенін к?рсетті.

Кілт с?здер. Гидравликалы? машина, тістегерішті сор?ы, ж?мысшы к?лемі, ?ызу температурасы, тозу, ?німділік, ?лшемдік талдау, беріліс, бірікпе д?лдігі, шы?у к?рсеткіштері, ?лшемдік тізбек,тісті д??гелек, ?ондыру т?лкесі,бірікпе ?ателігі, т?йы?таушы буын.

Abstract

The research identified the following deficiencies gear pumps:

- Fixed displacement;

- Inability to work under high pressure;

- In comparison with other, e.g. hydraulic plate - large uneven flow.

The modern process engineering requires further improving the design and manufacturing of gear pumps leading to an increase in the output parameters. Output indicators pump gear change only by the parameters of parts and their size. The main output should include performance indicators, temperature heat pump gear, wear of the pump. Analysis of the design and dimensional analysis shows that there is still some scope for increasing output indices pump gear. These provisions are the node connection pair of gears in the pump housing. A new design of the pump gear change connection node pair of gears.

The results of the dimensional analysis, traditionally accepted and the new proposed, the connection node pair of gears in the pump NSH-50 confirms the acceptability of the proposed design.

Keywords.Thehydraulicmachine, gearpump, theworkingvolume, thetemperature, wear, performance, dimensionalanalysis, flow, precisionoftheconnection, theoutputparameters, dimensionalchain, gear, landingsleeve, connectionerror, masterlink.

В Республике Казахстан в последние годы бурно развивается машиностроительная отрасль. В программе «Казахстан-2030» предусмотрено стратегическое направление по индустриализации страны, в частности, в машиностроительной промышленности. В связи с принятой программой развития приоритетных направлений в машиностроительной отрасли становится актуальным глубокое изучение и создание новых технологий производства машиностроительной продукции.

В отраслях машиностроения используется большое количество гидравлических машин, работа которых связана с взаимным преобразованием механической энергии и энергии жидкости, с транспортировкой жидкости, с передачей усилий с помощью жидкости внутри машины.

К гидравлическим машинам относятся насосы, гидравлические двигатели и гидроцилиндры. Насосы - машины для создания потока жидкости. Они являются одной из самых распространенных разновидностей гидравлических машин, применяются для самых различных целей. Классификация гидравлических машин была приведена в [1].

Насосы шестеренные широко описаны в литературе как гидромашины (аппараты, системы) предназначенные для перемещения жидкости из всасываемой полостинагнетаемую [2,3]. Проведенные исследования выявили следующие недостатки шестеренных насосов:

- нерегулируемость рабочего объёма;

- неспособность работать при высоких давлениях;

- в сравнении с другими, например пластинчатыми гидромашинами - большая неравномерность подачи.

Конструкция насоса шестеренного типа НШ-50 и других ему подобных состоит из конуса, двух пар опорных втулок, двух прямозубых зубчатых колес, крышки и соединительных деталей.

Выходные показатели насоса шестеренного изменяются только за счет параметров деталей и их габаритов.

Современный процесс в машиностроении требует дальнейшего совершенствования конструкции и технологии изготовления насосов шестеренных приводящих к повышению выходных показателей.

К основным выходным показателям нужно отнести производительность, температуру нагрева насоса шестеренного, износ деталей насоса.

Анализ конструкции и размерный анализ показывают, что еще есть определенные резервы для повышения выходных показателей насоса шестеренного. Эти резервы лежат в узле соединение пары зубчатых колес в корпусе насоса.

На рисунке 1 показан вид расположения посадочных отверстий корпуса насоса НШ- 50.

Рисунок 1 - Вид на посадочные отверстия НШ - 50

Из рисунка 1 видно, что в сечении А-А имеется цепочка размеров характеризующая длину внутренней полости корпуса насоса. Длина внутренней полости насоса состоит из размеров: двух половинок диаметра отверстия D=Ш55^+0,035 мм и расстояния между центрами отверстия равное45^+0,02мм. Эту цепочку размеров можно записать в виде последовательно расположенных размеров: 27,5^+0,0155; 45^+0,02; 27,5^+0,0155.

В отверстия корпуса насоса диаметром Ш55Н7 устанавливаются посадочные втулки, чертеж которых приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Чертеж посадочной втулки НШ-50

Приведенные на рисунках 1 и 2 размеры с размерами двух опорных втулок устанавливаемых в корпусе насоса и равных по наружному диаметру d=55f7составляют цепочку размеров, которая с цепочкой размеров приведенных выше на рисунке 1 составляют размерную цепь,приведенную ниже на рисунке 3.

Рисунок 3 - Размерная цепь посадочных размеров в корпусе НШ-50

В этой размерной цепи: А₁=А₄=27,5^-0,015; А₂=А₃=22,5^-0,02; А₅=А₇=27,5^+0,03; А₆=45^+0,02. насос шестеренный втулка

Считая размерную цепь приведенную на рисунке 3 относительно замыкающего звена на «max» и «min» получим его значение А_Д= 0_+0,05^+0,15. Следовательно, возможное максимальное значение между корпусом насоса и опорной втулки будет составлять 0,15мм.

Нами предложена новая простановка размеров опорной втулки. На рисунке 4 показан чертеж опорной втулки с новыми размерами от плоскости прилегания между втулками до наружного диаметра.

Рисунок 4 - Чертеж посадочной втулки с новым размером

На рисунке 4 показан чертеж втулки, по которому предлагается изготавливать лыску от измерительной базы по наружному диаметру опорной втулки по размеру 50^-0,02. При этом размерная цепь размеров корпуса НШ-50 примет новый вид. На рисунке 5 показана размерная цепь корпуса НШ-50 со втулками приведенными на рисунке 4.

Рисунок 5 - Размерная цепь корпуса НШ-50 с новыми опорными втулками

В этой размерной цепи: А₁=А₂=50^-0,02; А₃=А₅=27,5^+0,03; А₆=45^+0,02.

Расчет размерной цепи на «max» и «min» приведенной на рисунке 5 показал, что замыкающее звено А_Д будет иметь значение А_Д=0^+0,09.

Результаты выполненного размерного анализа, традиционно принятого и нового предлагаемого, узла соединение пары зубчатых колес в корпусе насосаНШ-50подтверждает приемлемость предлагаемой конструкции и дает возможность сделать следующие выводы:

- проведенные исследования выявили следующие недостатки шестеренных насосов:нерегулируемость рабочего объёма;неспособность работать при высоких давлениях;большая неравномерность подачи; низкий КПД, а также высокая температура нагрева и преждевременный износ деталей насоса;

-выполненный анализ конструкции и размерный анализ показал, что для повышения выходных показателей насоса шестеренного необходимо пересмотреть конструкцию узла соединение пары зубчатых колес в корпусе насоса;

-сравнивая полученные значения А_Д для двух вариантов - традиционно принятого и нового предлагаемого можно видеть что погрешность соединения уменьшается более чем 1,5 раза. Повышение точности соединения приведёт к повышению выходных показателей насосов шестеренных.

Литература

1. Шеров А.К., Аликулов Д.Е., Смирнов Ю.М.К вопросу повышения качества изготовления гидравлических машин / Машиностроитель. - Москва: Изд-во ООО НТП «Вираж-Центр», 2012.-№5.-С.32-36.

2. Политехнический словарь / Гл. ред.академик А.Ю. Ишменский. М.: Изд-во «Советская энциклопедия», 1980. - 656 с.

3. Лепешкин А.В., Михайлин А.А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник,Ч.2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. / под ред. А.А. Шейпака. -- М.: МГИУ, 2003. -- 352 с.

Размещено на Allbest.ru