Satelitowe maszyny wyporowe. Podstawy projektowania i analiza strat energetycznych.

Opis

Satelitowe maszyny wyporowe. Podstawy projektowania i analiza strat energetycznych. Seria Monografie nr 155

Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej

Śliwiński Paweł

Słowa kluczowe: cechy mechanizmu satelitowego II typu, mechanizmy robocze satelitowych maszyn wyporowych, konstrukcje satelitowych maszyn wyporowych

Opis:

Monografia poświęcona jest najnowszym konstrukcjom pomp i silników hydraulicznych satelitowych, nad którymi prace projektowe, badawcze i rozwojowe są prowadzone w laboratorium Hydrauliki i Pneumatyki Politechniki Gdańskiej od 2007 roku.

W monografii wykazano, że możliwe jest zbudowanie maszyn satelitowych dla dwóch przypadków pracy satelitowego mechanizmu roboczego. Pierwszy przypadek dotyczy mechanizmu z obracającą się planetą, zaś drugi z obracającą się obwodnicą. Dla obydwu przypadków opisano metodykę projektowania rozrządu, zespołu kompensacji luzów osiowych, w tym sposoby kształtowania pól kompensacji. Opisano również eksperymentalne metody weryfikacji poprawności działania rozrządu i kompensacji.

Bardzo istotną częścią monografii jest analiza wpływu dwóch cieczy o skrajnie różniących się parametrach, tj. wody i oleju mineralnego, na straty ciśnieniowe, objętościowe i mechaniczne w pompie i w silniku satelitowym. W tym celu wskazano źródła tych strat oraz dokonano ich analizy. Na podstawie tej analizy opracowano i opisano model matematyczny strat w pompie i w silniku.

Monografia przeznaczona jest dla konstruktorów i użytkowników maszyn hydraulicznych oraz naukowców podejmujących się badań rozwojowych nad satelitowymi maszynami wyporowymi.

SPIS TREŚCI
Wykaz ważniejszych oznaczeń
1. WSTĘP
2. MECHANIZMY ROBOCZE SATELITOWYCH MASZYN WYPOROWYCH
2.1. Możliwości kojarzenia liczb garbów w krzywych satelitowych
2.2. Liczba satelitów, komór roboczych i cykli napełniania komór na jeden obrót
wału
2.3. Objętość komory roboczej, chłonność i nierównomierność chłonności
mechanizmu satelitowego
3. HISTORYCZNY ZARYS ZNANYCH ROZWIĄZAŃ KONSTRUKCYJNYCH
MASZYN SATELITOWYCH
3.1. Maszyna rotacyjna
3.2. Silniki satelitowe
3.2.1. Silnik SOK
3.2.2. Silnik HF (SP)
3.2.3. Silnik HS
3.2.4. Silnik HSK
3.2.5. Silnik SM
3.2.6. Silnik z mechanizmem satelitowym 4×5
3.2.7. Silnik z obracającym się korpusem
3.3. Pompy satelitowe
3.3.1. Pompa satelitowa zdwojona typu 4PI
3.3.2. Pompa PSM
3.4. Satelitowa maszyna wyporowa o zmiennej objętości roboczej
4. CEL I ZAKRES PRACY
5. CECHY MECHANIZMU SATELITOWEGO II TYPU
5.1. Podstawowe wymiary geometryczne planety
5.2. Warunki dotyczące kształtu planety
5.3. Kąty graniczne
5.3.1. Pierwszy kąt graniczny
5.3.2. Drugi kąt graniczny
5.4. Współrzędne linii podziałowej zębów obwodnicy
5.5. Proces napełniania komór roboczych i chwilowa objętość robocza
5.6. Prędkości i przyśpieszenia satelity w układzie: obracająca się planeta
i nieruchoma obwodnica
5.6.1. Prędkość kątowa oraz przyśpieszenie kątowe
5.6.2. Prędkość liniowa oraz przyśpieszenie liniowe
6. MOMENT TEORETYCZNY MECHANIZMU SATELITOWEGO II TYPU
6.1. Ramię r działania siły Fp
6.2. Satelita s1 w zakresie α = (0, α1)
6.3. Satelita s1 w zakresie α = (α1, α2)
6.4. Satelita s1 w zakresie α = (α2, 2αp)
6.5. Charakterystyki składowych momentu teoretycznego
7. ROZRZĄD SATELITOWEJ MASZYNY WYPOROWEJ
7.1. Projektowanie otworów dopływu i odpływu cieczy w maszynie o nieruchomej
obwodnicy
7.1.1. Projektowanie otworu dopływu i odpływu o maksymalnym polu
7.1.2. Kształtowanie otworu dopływu i odpływu
7.1.3. Przekrycia w rozrządzie mechanizmu satelitowego
7.1.4. Projektowanie okrągłego otworu dopływu i odpływu
7.1.5. Liczba otworów w płycie rozrządu i ich rozmieszczenie
7.2. Projektowanie otworów dopływu i odpływu cieczy w maszynie o nieruchomej
planecie
7.2.1. Projektowanie otworu dopływu i odpływu o maksymalnym polu
7.2.2. Kształtowanie otworu dopływu i odpływu
7.2.3. Liczba otworów w płycie rozrządu i ich rozmieszczenie
8. POLA PRZEPŁYWU I PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWU CIECZY W OTWORACH
ROZRZĄDU
8.1. Pole przepływu i prędkość przepływu cieczy w otworze o kształcie oka
– przypadek obracającej się planety
8.2. Pole przepływu i prędkość przepływu cieczy w okrągłym otworze rozrządu
– przypadek obracającej się planety
8.3. Pole przepływu i prędkość przepływu cieczy w otworze o kształcie nerki
– przypadek obracającej się obwodnicy
8.4. Wnioski
9. PROJEKTOWANIE ZESPOŁU KOMPENSACJI LUZÓW OSIOWYCH
9.1. Znane wytyczne projektowania kompensacji luzów osiowych
9.2. Rozkład ciśnienia na powierzchni płyt rozrządu
9.2.1. Pola działania ciśnień na płytki rozrządu mechanizmu satelitowego
z obracającą się planetą
9.2.2. Pola działania ciśnień na płytki rozrządu mechanizmu satelitowego
z obracającą się obwodnicą
9.3. Siły odpychające płytki rozrządu
9.3.1. Rodzaj sił odpychających
9.3.2. Siła wypadkowa odpychająca płytki rozrządu od mechanizmu
satelitowego z obracającą się planetą
9.3.3. Siła wypadkowa odpychająca płytki rozrządu od mechanizmu
satelitowego z obracającą się obwodnicą
9.3.4. Metoda uproszczona obliczenia siły wypadkowej odpychającej płytki
rozrządu
9.4. Deformacja płyt rozrządu
9.5. Obciążenie płyty rozrządu ciśnieniem kompensacji
9.5.1. Sposoby kształtowania kompensacji w maszynach z obracającą się
planetą
9.5.2. Sposoby kształtowania kompensacji w maszynach z obracającą się
obwodnicą
9.5.3. Rozwiązanie kompensacji uniwersalne
9.6. Ustalanie wymiarów geometrycznych pola kompensacji
9.6.1. Warunki równowagi płyty kompensacyjnej
9.6.2. Średnice pola kompensacji
10. KONSTRUKCJE SATELITOWYCH MASZYN WYPOROWYCH
10.1. Silnik satelitowy SM
10.2. Obliczenia numeryczne zespołu kompensacji w silniku SM
10.3. Pompa satelitowa PSM
10.4. Satelitowy agregat pompowy SAP
10.5. Obliczenia numeryczne zespołu kompensacji w pompie agregatu SAP
10.6. Silnik satelitowy SWK
10.7. Obliczenia numeryczne zespołu kompensacji w silniku SWK
11. CIECZE ROBOCZE MASZYN SATELITOWYCH
11.1. Olej mineralny
11.2. Woda
11.3. Emulsja HFA-E
11.4. Olej roślinny
12. BADANIA TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW PAR KINETYCZNYCH
MECHANIZMU SATELITOWEGO DLA PRZYPADKÓW SMAROWANIA
EMULSJĄ HFA-E, WODĄ, OLEJAMI ROŚLINNYMI ORAZ OLEJEM
MINERALNYM
12.1. Próbki do skojarzeń symulujących skojarzenie ślizgowe w mechanizmie
roboczym silnika i ciecze smarujące
12.2. Aparatura badawcza
12.3. Wyniki badań właściwości smarnych cieczy 1
12.4. Wyniki badań odporności na zacieranie w styku konforemnym w warunkach
tarcia ślizgowego przy zmiennych warunkach wymuszenia
12.4.1. Próbki i metoda oceny odporności na zacieranie par materiałowych
w warunkach smarowania rozmaitymi cieczami
12.4.2. Przykładowe charakterystyki prędkości, obciążenia, momentu tarcia
i współczynnika tarcia
12.4.3. Zestaw materiałów z wyłączeniem stali nierdzewnej
12.4.5. Ocena maksymalnej obciążalności w warunkach smarowania olejem
roślinnym (ORR-S)
12.4.6. Wnioski końcowe
12.5. Wytypowanie materiału na satelitowy mechanizm roboczy i płyty
kompensacyjne
13. USZCZELNIENIE WAŁU MASZYN SATELITOWYCH
13.1. Problematyka uszczelnień wału
13.2. Przyrząd do badania uszczelnień w ruchu obrotowym
13.3. Uszczelnienia wytypowane do badań
13.4. Charakterystyka materiałów tulejek
13.5. Metodyka prowadzenia badań 13.6. Wyniki badań przy p = const i n = var
13.7. Wyniki badań trwałościowych
13.8. Podsumowanie

14. WERYFIKACJA POPRAWNOŚCI DZIAŁANIA ROZRZĄDU I ZESPOŁU
KOMPENSACJI LUZÓW OSIOWYCH
14.1. Pomiar zmiany odległości między płytkami kompensacyjnymi w silniku
obciążonym
14.2. Ocena zespołu kompensacji luzów osiowych poprzez pomiar przecieków
w szczelinach czołowych planety silnika
14.3. Układ pomiarowy
14.4. Sposób pomiaru ciśnienia w komorach roboczych mechanizmu satelitowego
14.5. Wyniki badań eksperymentalnych pompy i silnika przy n = 1 obr/min
14.5.1. Wyniki badań silnika zasilanego olejem i wodą
14.5.2. Wyniki badań pompy tłoczącej olej i wodę
14.6. Mechanizm powstawania przecieków w szczelinach płaskich i w rozrządzie
14.7. Przecieki w szczelinach płaskich mechanizmu satelitowego. Weryfikacja
działania kompensacji luzów osiowych
15. SPADEK CIŚNIENIA W KANAŁACH WEWNĘTRZNYCH POMPY I SILNIKA
15.1. Metody pomiaru spadku ciśnienia w kanałach wewnętrznych
15.1.1. Metoda 1
15.1.2. Metoda 2
15.2. Modele matematyczne strat ciśnienia w kanałach wewnętrznych maszyn
wyporowych
15.2.1. Znane modele strat ciśnienia
15.3. Wyniki badań spadku ciśnienia w kanałach wewnętrznych pompy i silnika
według metody 2
15.3.1. Wyniki badań spadku ciśnienia w kanałach wewnętrznych pompy
PSM tłoczącej wodę
15.3.2. Wyniki badań spadku ciśnienia w kanałach wewnętrznych silnika SM
15.4. Symulacje przepływu cieczy w pompie PSM i w silniku SM
15.4.1. Uproszczenie modelu obliczeniowego oraz siatka MES
15.4.2. Warunki brzegowe
15.4.3. Zdefiniowanie podstawowych właściwości cieczy i charakteru
przepływu
15.4.4. Wyniki symulacji przepływu wody i oleju w pompie
15.4.5. Wyniki symulacji przepływu wody i oleju w silniku
15.4.6. Spadek ciśnienia w kanałach wewnętrznych pompy i silnika
16. MODELE MATEMATYCZNE NATĘŻENIA PRZEPŁYWU CIECZY
W SZCZELINACH PŁASKICH MECHANIZMU ROBOCZEGO
16.1. Znane modele natężenia przepływu cieczy w szczelinach płaskich
16.2. Proponowane modele natężenia przepływu cieczy w szczelinach płaskich
mechanizmu satelitowego
16.2.1. Model pierwszy
16.2.2. Model drugi
16.2.3. Porównanie modelu pierwszego z drugim
17. MODEL MATEMATYCZNY NATĘŻENIA PRZEPŁYWU CIECZY
W SZCZELINACH ROZRZĄDU
17.1. Znane metody opisu natężenia przepływu cieczy w szczelinach rozrządu
17.2. Proponowany model natężenia przepływu cieczy w szczelinach rozrządu
18. STRATY OBJĘTOŚCIOWE
18.1. Znane metody opisu strat objętościowych
18.2. Proponowany opis matematyczny strat objętościowych
18.2.1. Strata objętościowa ΔQfc zależna od ściśliwości cieczy
18.2.2. Strata objętościowa ΔQdch spowodowana sprężystą deformacją
komór roboczych
18.2.3. Strata objętościowa ΔQb zależna od wielkości luzów
międzyzębnych i wierzchołkowych
18.2.4. Strata objętościowa ΔQid zależna od bezwładności satelitów
i cieczy w komorach roboczych i zależna od właściwości cieczy
18.2.5. Przecieki zewnętrzne Qex
18.2.6. Przyrost objętości roboczej ΔV
18.2.7. Prędkość obrotowa silnika i strata prędkości
18.3. Wyniki badań eksperymentalnych pompy i silnika
18.3.1. Wyniki badań strat objętościowych w silniku
18.3.2. Prędkość obrotowa silnika i strata prędkości
18.4. Wyniki badań strat objętościowych w pompie
18.5. Współczynniki modelu i symulacje charakterystyk strat objętościowych
18.5.1. Straty objętościowe w silniku
18.5.2. Straty objętościowe w pompie
18.6. Ocena modelu strat objętościowych
18.7. Ocena modelu przyrostu objętości roboczej w silniku i w pompie
18.8. Empiryczny model przyrostu objętości roboczej
19. STRATY MECHANICZNE
19.1. Znane metody opisu strat mechanicznych
19.2. Proponowana metoda opisu strat mechanicznych
19.2.1. Źródła strat mechanicznych
19.2.2. Moment strat w maszynie nieobciążonej
19.2.3. Moment strat w maszynie obciążonej
19.3. Wyniki badań eksperymentalnych strat mechanicznych
19.3.1. Moment strat mechanicznych w nieobciążonym silniku
19.3.2. Moment strat mechanicznych w nieobciążonej pompie
19.3.3. Moment strat mechanicznych w obciążonym silniku
19.3.4. Moment strat mechanicznych w obciążonej pompie
19.4. Współczynniki modelu i symulacje charakterystyk momentu strat
mechanicznych
19.4.1. Moment strat mechanicznych w silniku
19.4.2. Moment strat mechanicznych w pompie
19.5. Ocena modelu strat mechanicznych
20. WPŁYW OLEJU RZEPAKOWEGO I EMULSJI HFA-E NA STRATY
W SATELITOWYCH MASZYNACH WYPOROWYCH
20.1. Porównanie strat w silniku satelitowym zasilanym olejem mineralnym
i olejem rzepakowym
20.2. Porównanie strat w silniku satelitowym zasilanym emulsją oleju
w wodzie typu HFA-E i wodą
20.3. Wyniki badań wstępnych agregatu pompowego SAP
8 Spis treści
21. PODSUMOWANIE
LITERATURA
Streszczenie w języku polskim
Streszczenie w języku angielskim