3. mérés Fogaskerékszivattyú szállítóképessége és volumetrikus hatásfoka

Átírás

1 3. mérés Fogaskerékivattyú állítóképessége és volumetrikus hatásfoka A mérésről kéült rövid videó az itt látható QR-kód segítségével: vagy az alábbi linken érhető el: A mérési gyakorlat célkitűzése A fogaskerékivattyúkat egyerű felépítésük és megbízható üzemük miatt éles körben alkalmazzák hidraulikus vezérlésű géperkezetek működtetéséhez, erámgépek, robbanó motorok és egyéb gépi berendezések központi olajozóberendezéseihez. E ivattyúk általában p 5 0 bar üzemi nyomás mellett q=0 0 l/min folyadékállításra kéülnek, különleges kiképzéssel és pontosabb megmunkálással azonban p bar üzemi nyomású fogaskerékivattyúk is kéíthetők. A fogaskerékivattyú felépítéséből és működéséből következik, hogy állítóképessége függ a ívó- és nyomótér nyomáskülönbségétől (terhelésétől). Ezt a függvénykapcsolatot elvi meggondolások alapján ámítással nem tudjuk elég pontosan meghatározni a bonyolult áramlási vionyok miatt. Pontosabban csak mérések alapján ítélhetjük meg a fogaskerékivattyú állítóképességét és volumetrikus hatásfokát. E mérési gyakorlat célja, hogy megvizsgáljuk egy kenőolajivattyú állítóképességét és volumetrikus veteségeit. A mérés tanulságait igyekeztünk azzal növelni, hogy egy vionylag jó és egy ismert hibával rendelkező ivattyú mérési eredményeit értékeljük és hasonlítjuk öse.. A fogaskerékivattyú állítóképessége A fogaskerékivattyú kerekei általában evolvensprofilú, egyenesfogú, azonos fogámú fogaskerekek. E kerekek egymással elvileg hézagmentesen kapcsolódnak, s a ivattyú háza érintkezik a fogaskerekek fejalagjaival és homlokfelületeivel. A kerekek forgatásakor az

2 ellenkerék foga a ívótérben gördül ki a fogárokból, miközben a fogárok feltöltődik folyadékkal. A feltöltött fogárok a ház fala mentén a nyomótérbe jut, ahol az ellenkerék foga begördül a fogárokba és onnan a folyadék nagy réét a nyomóvezetékbe nyomja, a fejhézag terébe beoruló folyadékmennyiség pedig visakerül a ívótérbe. Működését tekintve tehát a fogaskerékivattyú sokdugattyús dugattyús ivattyú, amelynél a fogárkok a hengereknek, az ellenkerék fogai a dugattyúknak, a fejhézag tere pedig a károstérnek felel meg. 8. ábra A fenti gondolatmenet alapján egyerűen felírható a fogaskerékivattyú elméleti közepes folyadékállítása. Figyelembe véve a 8. ábra jelöléseit, az elméleti közepes folyadékállítás (térfogatáramlás): ahol qq eeeeözz = zz AA bb nn (7) zz nn az időegység alatt kapcsolódó fogpárok áma; n= n = n a fogaskerekek fordulatáma;

3 z = z = z a fogaskerekek fogáma; b a fogárok hosa (fogaskerék élesség); A a fogárok hanos keretmetete. Elemi fogazatú kerekeknél a fogárok hanos keretmetetét közelítéssel a fogaskerék moduljával is kifejezhetjük mm ππ AA mm = mm ππ (8) amellyel a közelítő folyadékállítás (térfogatáramlás) qq eeeeözz = mm ππ bb zz nn (9) A valóságos folyadékállítás mindig kisebb, mint az (7) alapján meghatározható elméleti folyadékállítás. A fogaskerék és a ivattyúház érintkező felületei között, valamint a fogaskerék fogak érintkező felületei között csak elméletileg lehet zérus rés, a valóságban 0,0 0,03mm értékű résekkel mindenütt ámolnunk kell, amelyeken keretül a állított folyadékmennyiség egy rée visaáramlik ( lip -veteség), tehát csökkenti a állítóképességet. Ezen kívül a fogaskerekek tengelyeinél is lehet tömítetlenség, tehát folyadékveteség. A valóságos folyadékállítás (térfogatáramlás): Az qq eeeeee = qq ee ηη vvvvvv (30) η vol volumetrikus hatásfok értéke függ a fogaskerékivattyú terhelésétől, a állított folyadék vikozitásától, a ivattyú fordulatámától, a ivattyú résvionyaitól, tömítetlenségeitől. Általánosságban megállapíthatjuk, hogy a ivattyú terhelésnövekedésekor csökken, növekvő állításnál nő, a ivattyú fordulatámának növelésével nő, a résméretek csökkentésével nő a volumetrikus hatásfok értéke. 3. A mérőberendezés leírása A 9. ábrán látható a mérőberendezés kapcsolási vázlata. Az M jelű hajtómotor az S v jelű sebességváltón keretül hajtja az Sz és Sz jelű ivattyúkat. A sebességváltóval a ivattyúk két különböző fordulatámon működtethetők. A ivattyúk az F ill. F jelű fojtóelepeken keretül nyomják a állított olajmennyiséget. Ezekkel a elepekkel abályozható és állítható be a ivattyúk terhelése az Ny m és Ny m jelű nyomásmérők erint. A V m és V m jelű vákuummérők a ívótérben uralkodó vákuumot érzékeltetik. A ivattyúk által a fojtóelepeken keretül állított folyadék a H jelű kétállású hidraulikus

4 irányváltó elepbe jut. E elep jelű állásánál az Sz jelű ivattyú által állított folyadékot vezeti az M h jelű mérőhengerbe, míg az Sz jelű ivattyú által állított folyadékot visavezeti a T jelű tartályba. A elep jelű állásánál viont az Sz jelű ivattyú állít a mérőhengerbe, az Sz jelű ivattyú pedig a tartályba. A mérőhengerben a folyadékint maximálisan a túlfolyó intjéig emelkedhet. A mérőhenger kiürítése az E jelű tolózár nyitása útján történhet. 9. ábra Adatok: a) M jelű motor: Háromfázisú rövidre zárt ainkron motor. A motor teljesítménye P=0,44kW, n=440/min fordulatám mellett. E mérőberendezésben a villamosmotor fordulatáma a mérés során /min között változik, a beállítható terheléstől függően. b) S v jelű sebességváltó: kétfokozatú fogaskerekes sebességváltómű. Áttétel: II. jelű fokozatban ii IIII = zz 4 zz 3 zz 5 zz 6 = = 3,74

5 I. jelű fokozatban ii II = zz zz zz 5 zz 6 = = 7,574 c) Szivattyú: Közepes nyomású kenőolajivattyú mezőgazdasági erőgéphez. A ivattyú fogaskerékpárjának adatai: Fogám z = z = z = ; Modul m = 3 mm; Tengelytáv a = 33 mm; Lábkör átmérők d = d = d = 5,6 mm; l l l Fejkör átmérők Sz jelű ivattyúnál: d f = d f = d f = 38 mm, Fogaskerék élesség b = b = b = 8 mm; Sz jelű ivattyúnál: d = d = d = 37,7 mm, f f f Szivattyúház furatátmérők mindkét ivattyúnál D = D = D = 38 mm, A fogárok hanos keretmetete ASz = 0, 475cm ASz = 0, 50cm A fogárok káros keretmetete AkSz = 0, 035cm d) H jelű elep: kétállású hidraulikus irányváltó elep. e) Sz AkSz = 0, 0385cm F és F Sz fojtóelepek: / -os fojtóelepek (átmeneti radiátorelepekből átalakítva). f) E jelű tolózár: 3/4 -os éktolózár. Ny és Ny m jelű nyomásmérők: 0 bar méréshatárú csőrugós manométerek. g) m h) m V és V m jelű vakuummérők: 0mm, méréshatárú vízmanométerek. i) T jelű tartály: 5 dm 3 befogadóképességű hegetett olajtartály. A tartály 0 dm 3 η E vikozitású kenőolajjal töltött. 0C 0 j) A mérőberendezés tartozékai: db /00 min beotású versenyóra; db beállító kar a H jelű elephez.

6 4. A mérési program végrehajtása A villamos motor indítása előtt eldöntjük, hogy melyik ivattyút akarjuk mérni és melyik fordulatámon. Ennek megfelelően a H jelű elepet pontosan az vagy jelű állásba állítjuk (ütközésig) ill. az S v jelű sebességváltón beállítjuk a kívánt n I vagy n II ivattyú fordulatámot (I vagy II jelű helyzet). Az F Sz és F Sz jelű fojtóelepeket kinyitjuk. Végül az E jelű tolózárat kinyitjuk. A motor csak e beállítások után indítható! A motor indítása után az S v jelű sebességváltónak valamint a H jelű elepnek határozottan a beállított élső helyzetben kell maradni, tehát a motor forgása közben ezeket még véletlenül sem abad állítani! (A biztonság érdekében ezek beállítását a mérési gyakorlat vezetője végezze.) A motor indítása után a mért ivattyúra a megfelelő fojtóelep óvatos beállításával konkrét terhelést adunk. Miután a nyomásmérő a kívánt értéket mutatja, az E jelű tolózárat zárjuk és konkrét térfogat állítási idejét mérjük, majd a tolózár nyitásával a mérőhengerből visaengedjük a tartályba az olajat. A fojtóeleppel most újabb nyomásértéket állítunk be, a tolózárat zárjuk és ismét mérjük konkrét térfogat állítási idejét. A mérést így maximum 8 bar nyomásig tetőlegesen ismételhetjük. A mérési eredményeket táblázatban foglaljuk öse. 5. A mérési eredmények értékelése A mérési eredmények alapján elkéítjük a mérés jegyzőkönyvét. Ez tartalmazza a fogaskerékivattyú mérés rövid leírását és eredményeképpen a q = f( p) ivattyú jelleggörbéket és az η vol = f( p) görbéket mindkét ivattyúra és mindkét fordulatámra. eff