Проанализированы современное состояние и перспективы развития технического уровня объемного гидропривода. Рассмотрены вопросы проектирования шестеренных насосов с асимметричной линией зацепления его шестерен. Уделено внимание разработке теоретических основ исключения компрессии рабочей жидкости в отсеченной полости насоса, что позволяет существенно повысить его технические характеристики: давление, объемный, механический и общий КПД, а также основные показатели долговечности. Приведены результати экспериментальных исследований работоспособности шестеренного насоса с асимметрической линией зацепления, в котором исключена компрессия рабочей жидкости. Предложена методика расчета зубчатого зацепления шестерен насоса.

Запропоновано принципово нову концепцію регулювання подачі шестеренного насосу (НШ) шляхом зміни міжцентрової відстані (МВ) його зубчатого зачеплення (ЗЗ). Вперше поставлено наукову задачу теоретичного дослідження шестеренного насоса з регульованою подачею (ШНРП). Розроблено математичну модель роботи ШНРП, яка представлена у вигляді системи функціональних залежностей, які відображають взаємозв'язок між геометричними параметрами ЗЗ ШНРП та його технічними характеристиками під час регулювання ШНРП шляхом зміни МВ, а також залежностей та умов, що накладають обмеження на область поширення одержаної моделі ШНРП. Вперше запропоновано систему критеріїв оцінки технічного рівня об'ємних насосів: коефіцієнт технічного рівня (КТУ) та коефіцієнт використання об'єму качаючого вузла (КВОКВ). З використанням даної системи та розробленої математичної моделі роботи ШНРП оптимізовано ЗЗ ШНРП з метою одержання максимальних функціональних характеристик насоса. Удосконалено метод геометричного моделювання параметрів 33 насоса, з використанням якого одержано результати, аналогічні даним дослідження математичних моделей.

  Скачати повний текст

Вперше поставлено та розв'язано наукову задачу підвищення технічного рівня шестеренного насоса на пдставі збільшення його подачі шляхом цілеспрямованого пошуку раціональних параметрів зубчатого зачеплення качаючого вузла. Вперше розроблено концепцію процесу подачі шестеренного насоса, особливістю якої є подвійна природа процесу подачі, яка полягає в тому, що подача робочої рідини супроводжується наявністю як додатної, так і від'ємної складових, на підставі якої запропоновано спосіб підвищення подачі шестеренного насоса. Доведено теоретично та підтверджено експериментально, що одним з перспективних напрямів збільшення подачі є зменшення від'ємної складової процесу подачі робочої рідини. Обгрунтовано введення коефіцієнта використання об'єму вінців шестерень як критерію рейтингу параметрів зубчастого зачеплення качаючого вузла та досліджено його залежність від цих параметрів.

Предложены пути улучшения характеристик шестеренных насосов внутреннего зацепления с учетом влияния различных критериев для проектирования качающего узла с заданными показателями качества. Необходимость разработки методик, которые на стадии проектирования обеспечили бы высокие выходные характеристики, признается многими исследователями, работающими в области создания шестеренных насосов.

Рассмотрены процессы, возникающие при работе шестеренного насоса с внешним эвольвентным зацеплением, такие как образование замкнутых объемов и возникающая при этом компрессия и кавитация рабочей жидкости. Показаны расчетные формулы для определения размеров кавитационных пузырьков возникающих в зонах раскрытия зубьев в зависимости от давления в линии всасывания насоса. Приведены картины течений в шестеренной гидромашине, полученные в результате экспериментальных исследований. Проанализирован теоретический график пульсации расхода в зоне нагнетания насоса, его возможное аналитическое выражение и зависимость от вышеуказанных процессов.

Сформульовано умови підвищення тиску і коефіцієнта подачі в процесі подачі робочої рідини в шестеренні насоси (ШН). Вперше показано, що відомі математичні моделі (ММ) процесів пульсації миттєвої подачі і тиску не повною мірою відповідають дійсності. Доведено, що пульсація миттєвої подачі складається з двох складових: обертової, з частотою, що дорівнює частоті обертання ведучої шестерні і зубчастої, з частотою, що дорівнює добутку частоти обертання ШН на кількість зубів ведучої шестерні. Розвинено ММ оптимізації параметрів зубчастого зачеплення качаючого вузла для одержання максимального питомого робочого об'єму ШН. Виявлено, що всередині області визначення "функція оптимальності" не має критичних точок екстремуму, що припускає пошук максимуму функції оптимальності на границях області її визначення.

Розроблено фізичні та математичні моделі руху робочої рідини через зазори в спряженнях деталей НШ. Під час розробки фізичної моделі руху робочої рідини через торцеві зазори в спряженнях деталей витоки вперше розділено на три складові. Розроблені фізичні моделі руху робочої рідини дозволили уточнити напрямок і умови витоків робочої рідини через зазори в спряженнях деталей в НШ. У ході розробки математичних моделей враховано особливості організації гідравлічного опору на шляху витоків робочої рідини в НШ. Вказані особливості полягали в зміні тиску в зазорі та зміні геометричних параметрів зазорів від кута повороту шестерень. Встановлено, що максимальна розбіжність результатів визначення витоків розрахунковим шляхом і експериментальним методом не перевищує 7,7 %. Розроблено методику розрахунку об'єму витоків робочої рідини в НШ, які забезпечують підвищення точності розрахунку, а також рекомендації з їх використання на практиці.

Індекс рубрикатора НБУВ: З565.432.2

Рубрики:

Шестеренні (зубчасті) насоси

Шифр НБУВ: Ж69443 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено кавітаційні процеси, що відбуваються в шестеренному насосі з зовнішнім евольвентним зачепленням під час транспортування ньютонівських рідин. Визначено умови їх появи та вивчено вплив на їх інтенсивність робочих умов насоса з метою вибору раціональних експлуатаційних параметрів обладнання та підвищення ефективності роботи насоса. Розроблено та створено фізичну модель шестеренного насоса та проведено візуалізацію потоків рідини у його внутрішніх каналах, що дало змогу підтвердити виникнення кавітації в замкненому об'ємі шестеренного насоса. Детально розглянуто процес і визначено місця появи кавітаційних явищ у порожнинах шестеренного насоса. Проведено дослідження пульсацій тиску в лініях насоса, з урахуванням яких запропоновано математичну модель для визначення розподілу швидкості з перерізу трубопроводу та величини дотичних напружень. Досліджено ефективність застосування розвантажувальних канавок з метою зниження інтенсивності кавітаційних явищ. Запропоновано конструкцію розвантажувальних канавок і способи зниження інтенсивності кавітації.