30 января, 2020 20:48
Жоспар
1 Аксиаль роторпоршеньді машиналар
- Аксиаль роторпоршеньді машиналар кинематикасы
- Аксиаль роторпоршеньді машиналардың өнімділігі
- Әсер етеін күштер мен моменттер
- Аксиаль роторпоршеньді машиналардың негізгі көрсеткіштерін есептеу
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі
Кіріспе
Аксиаль роторпоршеньді машиналар аз өлшемдерде жоғары өнімділікпен және едәуір қысымдармен болып келеді, сондай-ақ олардың айналатын бөлшектерінің екпіні аз және реттеу дәлдігі жоғары. Бұл айтылғандар олардың қолданудың кеі аймағын қамтамасыз етеді.
Тау кен өндірісінде АПРМ-дар арнайы орындалған және сериялы шығарылатын машиналар ретінде қолданылады. Сериялы машиналар 1200л/мин-ке дейінгі өнімділікпен 20,0 МПа-ға дейінгі қысымға арналып шығарылады.
Аксиаль роторпоршеньді машиналар
Аксиаль роторпоршеньді машиналарының сан алуан конструкциялары белгілі. Олардың ең басты ерекшелігі – цилиндрдің ротор осіне параллель, айнала кеңістікте орналасуында және ол цилиндрлердің кеңістікті механизмдермен қозғалуында. Бұл машиналарды топтау (жіктеу) келесі белгілер арқылы орындалуы мүмкін:
- конструктивті – көлбеу дисклі және көлбеу цилиндрлер блогымен;
- кинематикалық – цилиндрлер блогі айналатын және дискілер айналатын;
- реттеу тәсілі бойынша – бұрылатын дискілі және бұрылатын цилиндрлер блогымен;
- сұйықты бөлу тәсілі бойынша – жалпы немесе сфералық бөлетін және қақпашамен бөлетін;
Ең көп тараған схема – көлбеу дискілі. Бқл машиналарды ротор осі жетектік білік осімен сәйкес келеді, ал поршеньдер қозғалысы олардың дискілерінен топсалы байланысы немесе жанасуы арқылы атқарылады.
Поршеньдері дискімен топсалы байланысқан машинаның схемасы 1- суретте келтірілген.
(1) Ротор (2) цилиндрлермен және (3) поршеньдермен цилиндерлер блогін құрайды, ол машина сорғы ретінде жұмыс істегенде (4) жетектік біліктен айналысқа келеді. Поршеньдер (5) шатундар көмегімен (6) көлбеу дискімен топсалы жалғасқан. Диск (7) тіреу подшипнигі арқылы (8) көлбеу тірекке сүйенелі және (9) топса арқылы білікпен жалғасқан.
Цилиндрлер блогі айналған кезде көлбеу дискіде көлбеу жазықтықта айналады, ал поршеньдер цилиндрлер бойымен ілгері – кейін қозғалыс жасайды және бір мезгілде жетектік біліктің айналасында айналады. Блог жарты айналыс жасағанда әр поршень сұйықты сорады, ал екінші жарты айналыста – сұйықты ықсырады. Ол үшін (10) бөлгіш дискіде екі орак бейнелес (11) және (12) арналар орындалған, олармен блог цилиндрлері кезекпен жалғасады. Бұл арналардың бірі машинаның кіреберіс, ал екіншісі шыға беріс қуыстармен жалғасады. Бұл қуыстардың қалыптары блогтың айналу бағытына байланысты, себебі блогтың айналу бағыты өзгерген кезде қуыстар орындарын ауыстырады. Цилиндрлердегі қысымды байыппен көтеруді қамтамасыз ету үшін орақ бейнелес арналардың аяғына қарай жіңішкеленуін қарастырады.
Көлбеу дискі поршеньдермен жанаса жалғасқан Аксиаль роторпоршеньді машиналарда поршеньдер (плунжерлер) бірден дискіге тіреледі, сондықтан да шатун және топса қажет емес. Ротор айналған кезде диск көлбеу жазықтықта тек үйкеліс күші есебінде айналады және поршеньдерді ілгері-кейінді қозғалыстарын қамтамасыз етеді. Поршеньдердің кері қозғалысы серіппелермен қамтамасыз етіледі. Егер машина гидромтор ретінде немесе қосымша қоректендірілетін сорғы ретінде жұмыс істесе, онда серіппе қажет емес.
Көлбеу цилиндрлер блогті Аксиаль роторпоршеньді машиналардың әсер принципі (2 суретт) көлбеу дискілі машиналардағыдай.
Порешньдердің қозғалуы (2) ротор осі мен (3) жетекші білік арасындағы бұрыштың болуы арқасында атқарылады. Жетекші білік (4) дискімен біртұтас орындалған және дискт тік жазықтықта орналасқан. Біліктің блогпен байланысы (5) әмбебап топса арқылы атқарылады.
Блогті әмбебап топсамен жалғастырудың кемшілігі болып, топса қасиетіне байланысты блогтің бірқалыпсыз айналуы саналады. Бірқалыпсыз айналу – топса беретін жылдамдық пен момент ырғағы машинада екпіндік күштердің пайда болуына әкеледі, олар машинаның қалыпты жұмысын бұзып, оның айналу жылдамдығын шектейді. Сондықтан да дара топсалы машиналар баяу айналғыш болып табылады. Жетілдірілген түрі болып қос топсалылар саналады, олардағы бір топсаның жылдамдық ырғағы екінші топсамен жойылады. Бұл ретте екі біліктің көлбеулік бұрыштарын тең етіп қабылдайды.
1,1 Аксиаль роторпоршеньді машиналарының кинематикасы
Кинематиканы есептеуге арналған схема 3 суретте келтірілген
Көлбеу дискіні — бұрышына бұрған кезде поршень х – мәнінен ығысады:
(1,1)
Мұндағы R – көлбеу дискінің радиусы;
-деп қабылдаймыз
— екенін ескерсек, поршень қозғалысының салыстырмалы жалдамдығы:
(1,2)
Бұл жылдамдықтың ең жоғары мәні болғанда орын алады.
(1,3)
Поршеннің блок осі айналасындағы алып жүрме жылдамдығы:
(1,4)
Поршеннің салыстырмалы және алыпжүрмелі қозғалыстарындағы үдеулер және келесідей болады:
(1,5)
(1,6)
1,2 Аксиаль роторпоршеньді машиналарының өнімділігі
Радиаль роторпоршеньді машиналардағыдай анықталады.
Орташа өнімділігі:
(1,7)
Мұндағы =h –поршеннің ең үлкен қадамы, — блок дискінің ең үлкен көлбеулік бұрышы (<30º )
— цилиндрлер орналасқан щеңбер диаметрі.
Машинаның жұмыстық көлемі:
(1,8)
Реттелетін сорғының теориялық өнімділігі:
(1,9)
мұндағы — машинаны реттеу көрсеткіші; — блок дискінің көлбеулік бұрышының өтпелі мәні.
1,3 Әсер ететін күштер мен моменттер
Поршеньдерге әсер ететін осьтік қысымының күші АРПМ-да басқа да поршеньдік машиналардағыдай, сорғы ретінде жұмыс істегенде сұйықты сығады, ал гидромотор ретінде істегенде ротордың айналысын шақырады.
Егер машинада шток көлбеу дискімен топсалы жалғасқан болса, он F күшін екі құрамға N және S-ке бөліпкелесіні аламыз: (4сурет)
(1,10)
(1,11)
N – күші жетекші біліктің тіреуіне және машинаны реттеу механизіміне салмақ салады, S – күшінің әсерін анықтау үшін оны екі құрамға бөлеміз, олардың бірі дискінің айналу осі бойынша бағытталады, ал екіншісі T дискі радиусына жанама бағытта.
— күші дискінің айналу осіне қатысты момент тудырады.
(1,12)
Қысым аймағындағы барлық поршеньдердің қосынды моменті:
(1,13)
мұндағы — барлық поршеньдер бұрыштарының қосындысы (қысым аймағындағы).
Осылайша ротор білігінің тұрақты айналысында АПРМ-ның айналдыру моменті дискінің (блоктың) көлбеулік бұрышының функциясы болып табылады. Ең жоғары шығында айналдыру моментінің мәні де ең доғары шегіне жетеді және керісінше.
Осындай байланыс поршеньдері мен дискісі жанаспа жалғасқан аксиаль поршеньді машиналарда да орындалады.
Шығынды реттеу көлбеу дискінің (блоктың) көлбеулік бұрышын өзгерте атқарылатындықтан, реттеу механизмі мәніне пропорциялы дискіні итеретін тегеурін тудыруға тиісті. Ол тегеурін цилиндрлердегі сұйық қысымымен, цилиндрдегі поршеньдердің үйкеліс күшімен және айналыстағы дискінің екпін күштерінің ортадан тепкіш моментімен анықталады.
Дискінің бұрылу осіне сәйкес келетін х-х осіне қатысты момент:
(1,14)
Мұндағы а – дискінің бұрылу осінің тірек бетінен алыстауын сипаттайтын арақашықтық (дискінің жарты қалындығы);
К+1 – қысым аймағындағы поршеньдер саны; — диск екпінінің ортадан тепкіш күштерінің моменті: Бұл момент диск көлбеулігінің өзгеруіне байланысты өзгермелі. Әдетте диск теңестірілген болып табылады, яғни оның ауырлық орталығы айналу осіне сәйкес келеді.
Егер дискі массасы м, ал х-х осінен жартылай дискінің ауырлық орталығына дейінгі аралық h – болса, онда дискіні цилиндрлік деп есептейік, х-х осіне қатысты екпіннің ортадан тепкіш күштері тудыратын момент:
(1,15)
Реттегіш механизмнің қуаты:
(1,16)
Мұндағы t – реттеу уақыты, с.
Тоспалы шатунды АРПМ – да реттеу моменті жоғары болмайды, себебі шатундар бұрылысы аз момент тудырады.
Диск тіректерінде қосымша тегеурін тудыратын Mмоменті:
(1,17)
Білік тіректеріне салмақ түсіретін қосынды момент:
1,4 Аксиальді Роторпоршеньді машиналарының негізгі көрсеткіштерін есептеу
Есептеулер үшін радиаль роторпоршеньді машиналарды есептеудегі әдістемені пайдалануға болады. Тек цилиндрлердің бөлгіш щеңберлерінің диаметрін анықтау үшін алдымен білік диаметрі мен серіппе өлшемдерін анықтау керек.
Радиаль роторпоршеньді машинаның шамалас есептеуін келесідей орындауға болады.
Сорғының теориялық өнімділігі белгілі болғанда поршень диаметрін табады:
(1,18)
Мұндағы — конструктивтік коэффициент, алғашқы жуықтауда 3.1; 3.6; 4.5; — деп қабылданады (поршеньдер саны 7; 9; 11; болғанда) d және D диаметрлерін конструктивтік тұрғыдан дәлелдейді.
Поршенб қадамын деп қабылдайды, мұндағы — дискінің көлбеулік бұрышы 20º — қа дейін, сирек 25º-қа дейін қабылданады.
Бөлгіш щеңбер диаметірінің конструктивтік мәні келесіге тең D=db+2δ+d (5сурет)
Қорытынды
Сорғы жұмыс істеген кезде тістегеріштің ойық орындарында сұйық жабық күйде қалып тегершік айналған сайын оның көлемі төмендеп қысымы күрт өседі, тістер тығыз жанасқан жағдайда бұл сорғының сынуына әкеліп соғуы мүмкін.
Компрессияны болдырмау үшін сорғы конструкцияларында тістердің жұмысқа қатыспайтын беттерінде, немесе ойық түбінде арнайы арналар қарастырылады. Ол арналар көмегімен ойықта жабылған сұйық сорық қуыстарының біріне әкеледі.
Әдебиеттер тізімі
1 Искаков Б. Кен машиналар гидрожетегі. Алматы 2004
2 Коваль П.В. Гидравлика и гидропровод горных машин. М,: Машиностроение, 1979
3 Муратов В.А., Погорелый А.Н. Эксплуатация и ремонт гидропроводов горно-рудных машин М; Недра, 1967
Автор публикации
