Пояснения к выбору структуры водяного насоса.

Технико-экономическое обоснование выбора схемы

Водяного насоса.

Описание прототипа.

Прототип – известное техническое решение со свойствами близкими к заданным. В процессе проектирования машины он служит своеобразным ориентиром для получения решения с требуемыми свойствами. Цели проектирования достигают обоснованным изменением свойств выбранного прототипа.

По заданию в качестве прототипа проектируемого водяного насоса механизмы и соответствующие рекомендации по [2], стр. 229-230.

 

Рис. 1.1. Механизм водяного насоса.

Одноцилиндровый поршневой насос предназначен для перекачивания жидкости. Движение от электродвигателя передается кривошипу через планетарный редуктор и зубчатую передачу. Преобразование вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное движение поршня осуществляется шестизвенным рычажным кулисным механизмом, состоящим из кривошипа, шатуна, качающейся кулисы, кулисного камня, ползуна (поршня).

Всасывание жидкости в цилиндр происходит через впускной клапан во время хода поршня вверх при давлении ниже атмосферного. Нагнетание жидкости происходит через выпускной клапан при ходе поршня вниз.

Смазывание механизмов насоса осуществляется плунжерным масляным насосом кулачкового типа. Кулачок, закрепленный на одном валу с зубчатым колесом, приводит в движение толкатель (плунжер насоса).

Равномерное движение обеспечивает маховик.

 

Исходные данные:

Ход ползуна S =0,125 м

Коэффициент изменения средней скорости ползуна (поршня) k = 1.18

Расстояние a = 0,1

Средняя скорость ползуна υ_cр = 1,5 м/с

Частота вращения электродвигателя n_д= 2920 об/мин

Момент инерции ротора и всех зубчатых колес,

приведенных к валу электродвигателя I_р = 0,03 кг ∙ м²

Ход толкателя кулачкового механизма h = 0,04 м

Номер закона движения толкателя:

при подъеме 5

при опускании 3

Число зубьев колес z₄ = 16

z₅ = 20

Номинальная мощность электродвигателя P_Д.Н. = 5,3 кВт

Примечания:

1. l_CB=1,5a; l_AS2=l_BS2; центры масс звеньев l_АS2 = l_ВS2; центр масс S₃ находится на биссектрисе угла BCD на расстоянии l_СS3 = 0,5l_СВ; диаметр поршня D_П = 1,5l_OA.

2. Масса звеньев m₂ = q₂l_АВ; m₃ = q₃l_CВ; где q₂ = 30 кг/м, q₃ = 60 кг/м; m₅ = m₃;

масса толкателя m_Т= 5h.

3. Моменты инерции звеньев ; .

4. Коэффициент неравномерности вращения кривошипа δ = 0,03

5. Максимально допустимый угол давления в кулачковом механизме

6. Расчетный модуль зубчатых колес m = 2 мм

7. Число сателлитов в планетарном редукторе k = 3

8. Синхронная частота вращения двигателя n^c = 3000 об/мин.

 

Пояснения к выбору структуры водяного насоса.

 

Структуру водяного насоса – прототипа принимаем за основу. В состав насоса включаем источник движения – нерегулируемый электродвигатель 1 (рис. 1.2.), несущий механизм 2, который обеспечивает преобразование вращательного движения электродвигателя в требуемое возвратно-поступательное движение рабочего органа 5, зубчатый механизм 3 и 4, снижающий частоту вращения вала электродвигателя до требуемой частоты вращения входного звена несущего механизма, кулачковый механизм 6плунжерного масляного насоса.

Для снижения тепловых потерь электродвигателя 1 и, в конечном счете, для повышения к.п.д. агрегата, в состав насоса при необходимости будет введена дополнительная маховая масса в виде махового колеса 7. Основное его назначение – защитить приводной электродвигатель 1 от перегрузок.

В результате получаем предварительную блок-схему насоса, которую далее принимаем за основу.

1 2 3 7 4 5

 

Рис. 1.2. Предварительная блок-схема насоса.

 

1. Электродвигатель приводной

2. Механизм зубчатый планетарный

3. Передача зубчатая

4. Механизм несущий рычажный

5. Рабочий орган (поршень)

6. Механизм кулачковый

7. Маховик