Actionari hidraulice si pneumatice

ACTIONARI HIDRAULICE SI PNEUMATICE

Constructia, functionarea si incercarea pompelor cu pistoane axiale cu bloc inclinat de capacitate fixa

1. Scopul lucrarii

Lucrarea are ca scop determinarea caracteristicilor functionale, hidraulice, mecanice si energetice ale unei pompe tipice cu pistoane axiale, cu bloc inclinat, cu capacitate fixa.

Pompa se numeste cu bloc inclinat deoarece arborele roteste discul si acesta antreneaza blocul cilindrilor (daca arborele pompei roteste blocul cilindrilor pompa se numeste cu disc inclinat).

2. Constructia si functionarea pompei

Elementele componente ale pompei sunt prezentate in Anexa 1. Mecanismul intre elementele caruia se realizeaza camerele de volum variabil este de tip biela-manivela. Pistoanele sunt dispuse circular in blocul cilindrilor, avand axele paralele cu axele de rotatie a acestuia. Miscarea rectilinie alternativa a pistoanelor in raport cu cilindrii este determinata de un disc numit flansa de antrenare, fata de axa caruia blocul cilindrilor este inclinat cu un unghi de 25°. Flansa actioneaza pistoanele prin intermediul unor biele cu extremitati sferice. Desprinderea bielelor de flansa de antrenare este impiedicata de o placa de retinere prevazuta cu alveole sferice. Desprinderea bielelor de pistoane in faza de aspiratie este impiedicata prin sertizarea cu role profilate.

Conectarea alternativa a camerelor de volum variabil (realizate intre pistoane si cilindrii) cu racordurile se face printr-o placa de distributie sferica. In faza de aspiratie pistoanele sunt extrase din cilindrii, volumul camerelor creste, iar lichidul din rezervor este aspirat in cilindrii prin fereastra de aspiratie a placii de distributie si prin fantele de distributie ale cilindrilor. In faza de refulare, pistoanele patrund in cilindrii evacuand lichidul spre motorul hidraulic prin fantele de distributie si prin fereastra de refulare. In faza de aspiratie presiunea in camere scade pana la valoarea necesara umplerii cu lichid; in faza de refulare presiunea din camere creste pana la valoarea necesara evacuarii lichidului. Variatile rapide de presiune din cilindrii in cursul comutatiei sunt atenuate prin practicarea unor crestaturi triunghiulare in placa de distributie, crestaturi numite fante de amortizare.

Intre blocul cilindrilor si placa de distributie se formeaza un lagar hidrostatic. Forta portanta care actioneaza axial pe blocul cilindrilor este echilibrata de rezultanta fortelor de presiune exercitate de lichidul pompat pe suprafetele de capat ale cilindrilor (determinata de diferenta intre ariile sectiunilor transversale ale cilindrilor si fantelor). Etanseitatea acestui lagar hidrostatic este asigurata de un resort elicoidal care se sprijina pe blocul cilindrilor si pe flansa de antrenare a pistoanelor, prin intermediul unui cep cilindro-sferic.

Fortele de presiune pe pistoane sunt preluate de doi rulmenti radial-axiali cu bile, dispusi in tandem si de un rulment radial cu role cilindrice. Ungerea rulmentilor este asigurata de lichidul scurs din cilindrii, prin jocul lagarului hidrostatic. Acest lichid este introdus intre rulmenti printr-un canal practicat axial in cep si in arbore. Articulatiile sferice ale bielelor sunt unse cu lichidul prelevat de la cilindri, prin jocul radial intre alezaje si capetele pistoanelor. Scurgerile de lichid sunt colectate in carcasa si evacuate la rezervor prin racordul de drenaj. Fortele care solicita axial arborele sunt preuate de carcasa prin capacul arborelui si printr-un inel de siguranta. Etansarea arborelui este asigurata printr-o manseta de rotatie amplasata in capacul arborelui.

Placa de distributie se sprijina in capacul racordurilor printr-o suprafata plana fara elemente de etansare elastomerice.

3. Caracteristicile functionale de regim stationar

In practica functionarea unei pompe volumetrice fara cavitatie este analizata pe baza relatiilor dintre parametrii sai functionali, parametrii ce pot fi clasificati asfel:

parametrii hidraulici: debitul volumic Q si suprapresiunea realizata P;

parametrii energetici: puterea absorbita N si randamentul total η_t;

parametrii mecanici: turatia de antrenare n si momentul absorbit M.

Dintre acesti parametrii, turatia n si suprapresiunea P pot fi considerati independenti deoarece in cursul incercarilor sau exploatarii pompei pot fi mentinuti simultan la valori impuse, constante. Relatiile dintre acesti doi parametrii independenti si cei dependenti se numesc caracteristici:

variatia debitului in fucntie de turatie la presiune constanta

variatia debitului in fucntie de presiune la turatie constanta

variatia randamentului volumic in functie de turatie, la presiune constanta

variatia randamentului volumic in functie de presune, la turatie constanta

4. Schema de principiu a standului de incercare

Se incearca pompa pentru trei turatii, la diferite presiuni. Turatiile vor fi mentinute constante pe durata incercarilor si vor fi de 250, 500 si 750 de rotatii pe minut.

Schema de incercare va fi:

Tabelul cu datele citite si calculate

Se traseaza curbele caracteristice:

variatia debitului cu persiunea, la turatie constanta, pentru fiecare din cele trei turatii alese

variatia randamentului volumic in functie de presiune, la turatie constanta, pentru fiecare din cele trei turatii alese

Graficele sunt prezentate in Anexele 2 si 3.

Concluzii

1. Din primul grafic se observa ca debitul refulat scade odata cu cresterea presiunii. Debitul drenat (ce se scurge) creste odata cu cresterea presiunii, si ajunge la valori mai mari, pentru turatii mai mari. Scaderea debitului odata cu cresterea presiunii este relativ neafectata de numarul de turatii la care functioneaza masina.

2. Din cel de-al doilea grafic se observa ca randamentul scade si el odata cu cresterea presiunii, numai ca scaderea difera in functie de numarul de turatii.    Astfel, pentru o turatie mica, scaderea randamentului este mare (aproape 10%). Pentru o turatie de 500 de rotatii pe minut, scaderea randamentului este de aproximativ 4%, iar pentru o turatie de 750 de rotatii pe minut scaderea randamentului este sub 3%.

Anexa 1

Schema pompei axiale:

1) manseta de roatie; 2) inel de rotatie; 3) capacul arborelui; 4) inel O; 5) inel de siguranta; 6) rulment radial cu role; 7) distantier; 8) carcasa; 9) rulment radial) axial; 10) flansa de antrenare; 11) cep; 12) biela; 13) blocul cilindrilor; 14) piston; 15) resort; 16) placa de distributie; 17) stift de pozitionare a placii de distributie; 18) stift de centrare a placii de distributie; 19) capacul racordurilor.