08. Дослідження ефективності підвищення питомого робочого об’єму шестеренного насоса

Черновол М. І., Кулєшков Ю. В.
Сторінки: 53-59.

Повна стаття: 
Короткий огляд
Мета. Виявити ефект, який виникає в процесі оптимізації параметрів зубчастого зачеплення насоса шестеренного (НШ). Методи. Теоретико­експериментальні методи дослідження. На основі розробленої математичної моделі процесу подачі шестеренного насоса запропоновано методику розрахунку оптимальних параметрів зубчастого зачеплення, де параметр оптимізації — коефіцієнт використання об’єму вінців шестерень. Результати. В процесі адаптації (до умов виробництва) конструкції експериментального насоса зі збільшеним питомим робочим об’ємом [21] виявили можливість зменшення ширини шестерні при збереженні робочого об’єму насоса, відповідного стандартним значенням. Це забезпечило можливість знизити навантаження на підшипники насоса, які, головним чином, відповідають за надійність насоса. Запропоновано нову залежність для розрахунку навантаження на підшипники насоса, яка багато в чому, як виявилося, визначається коефіцієнтом перекриття зубчастого зачеплення. У процесі проектування шестеренного насоса з оптимальними параметрами і адаптації його експлуатаційних параметрів до стандартних значень виявили синергетичний ефект, а саме: зменшення габаритних розмірів і маси спроектованого насоса. Висновки. Розроблена методика розрахунку параметрів зубчастого зачеплення качаючого вузла шестеренного насоса дала можливість спроектувати конструкцію НШ зі збільшеними питомим робочим об’ємом і подачею. При цьому коефіцієнт використання об’єму вінців шестерень експериментального насоса виріс до значення 0,3323, що на 11% більше, ніж у серійного насоса, а робочий об’єм насоса досяг значення 36,33 см3, що на 14,6% більше, ніж у серійного насоса. Це зумовило синергетичний ефект, який реалізується в зменшенні габаритних розмірів і маси спроектованого насоса.


Ключові слова: шестеренний насос, робоча рідина, зубчасте зачеплення, робочий об’єм насоса, питомий робочий об’єм насоса, синергетичний ефект.



Бібліографія
  1. Прокофьев В.Н. Коловратные роторные насосы: Энциклопедический справочник машиностроителя. Машгиз, 1948. Т. 12. С. 398–401.
  2. Рыбкин Е.А., Усов А.А. Шестеренные насосы для металлорежущих станков. Москва: Машгиз, 1960. 189 с.
  3. Леонов А.Е. Насосы гидравлических систем и машин. Москва — Киев: Машгиз, 1960. 226 с.
  4. Кудрявцев П.Р. Повышение точности определения теоретической производительности шестеренных насосов. Труды ГОСНИТИ, 1963. Т. 2. С. 51–68.
  5. Кулагин Л.В., Демидов Ю.С., Прокофьев В.Н., Кондаков А.А. Основы теории и конструирования объемных гидропередач; под ред. В.Н. Про­кофьева. Москва: Высшая школа, 1968. 399 с.
  6. Осипов А.Ф. Объемные гидравлические машины коловратного типа. Теория, конструкция, проектирование. Москва: Машиностроение, 1971. 207 с.
  7. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б и др. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. Москва: Машиностроение, 1982. 593 с.
  8. Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. 4-е изд. Москва: Машиностроение, 1967. 495 с.
  9. Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем: учебник для вузов. Москва: Машиностроение, 1974. 606 с.
  10. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика: справочное пособие. Москва: Машиностроение, 1977. 672 с.
  11. Лурье З.Я., Коваленко И.В. Математическая модель качающего узла шестеренного насоса, как объекта многокритериальной оптимизации. Вибрации в технике и технологиях. 2003. № 3 (29). С. 9–13.
  12. The theoretical Flow ripple of an external gear Pamp. A Thesis presented lo the Faculty of the Graduate School University of Missouri-Columbia In Partial Fulfillment Of the Requirements for the Degree Master of Science By suresh babu kasaragadda Dr. Noah D. Manring. Thesis Supervisor december 2003.
  13. Casoli P., Vacca A., Berta G.L. Optimization of relevant design parameters of external gear pumps. Department of Industrial Engineering, University of Parma Viale G. P. Usberti 181/A, 43100 Parma, Italy. URL: http://www.jfps.jp/proceedings/toyama2008/pdf/p1-05.pdf
  14. Vacca A. Projects GearUnits. Purdue University, 2006. URL: https://engineering.purdue.edu/Maha_AVteam/research%20projects/ProjectsGearUnitsSept16.pdf
  15. Kinematic Displacement Optimization of External Helical Gear Pumps Kuo Jao Huang and Chih Chieh Chen. Department of Mechanical Engineering. Chung Hua University. No. 707, Sec. 2, Wu-Fu Rd., Hsinchu, Taiwan, 300 R.O.C.
  16. A numerical model for the simulation of external gear pumps. Paolo CASOLI, Andrea VACCA and Germano FRANZONI Dipartimento di Ingegneria Industriale Università degli Studi di Parma Parco Area delle Scienze 181/A, 43100 Parma, Italy.
  17. Casoli P., Vacca A., Berta G.L. A numerical model for the simulation of flow in hydraulic external gear machines (Tener]: Power Transmission and Motion Control. 2006. P. 147–165.
  18. Andrea V., Guidetti М. Modelling and experimental validation of external spur gear machines for fluid power applications. MAHA Fluid Power Research Center, Purdue University, West Lafayette, IN, USA, Casappa spa, Cavalli di Collecchio, Parma, Italy, 2011. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1569190X11001018
  19. Черновол М.І., Кулєшков Ю.В. Основні напрями вдосконалення шестеренних насосів сільськогосподарської техніки. Вісник аграрної науки. 2008. № 8. С. 52–54.
  20. Кулешков Ю.В., Осин Р.А., Руденко Т.В., Матвиенко А.А. Усовершенствование математической модели мгновенной подачи шестеренного насоса. Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету «Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація». Кіровоград, КНТУ, 2008. № 20. С. 253–262.
  21. Кулешков Ю.В., Черновол М.І., Руденко Т.В., Гуцул В.І., Осін Р.А. Дослідження поведінки математичної моделі питомого робочого об’єму шестеренного насоса типу НШ від параметрів зубчастого зачеплення. Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету «Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація». Вип. 23. Кіровоград, 2010. С. 278–390.
  22. Кулешков Ю.В., Руденко Т.В., Осин Р.А. Повы­шение удельной подачи шестеренного насоса. Motrol Motorization and Power Industry in Agriculture. V. 11A. Simferopol — Lublin, 2009. S. 193–206.
  23. Юдин Е.М. Шестеренные насосы. Основные параметры и их расчет. 2-e изд. перераб. и доп. Москва: Машиностроение, 1964. 236 с.
  24. Чиняев И.А. Роторные насосы: справочное пособие. Ленинград: Машиностроение, 1969. 216 с.