l z Ínkl KÖZleményeí, Miskolc, III Sorozt, Gépészet, 27 (I 981) kötet, 133140 A TÉRFOGATKISZORÍTÁSÜHIDRAULIKUS REZGÉSFORRÁSAI GÉPEK TOMASZEWSKI KAROL l Bevezetés A hidrulikus gépek legelterjedtebb, csknem minden hidrulikus rendszerben lklmzott csoportját z ún forgógépek lkotják Az ilyen gépeknek három fő egysége vn: állórész forgórész zárórész Az áiiórész mozdultln egység, mely fogdó és átdó kmrát fogll mgáb A forgórész mozgó egység, mely hidrulikus gép tengelyét is trtlmzz A zárórész olyn működő egység, mely hermetikusn kpcsolódik z álló és forgórészhez, elválsztv egymástól fogdó és z átdó kmrát ' Elvileg legtöbb hidrulikus forgógép működésileg megfordíthtó, vgyis szi Vttyú működhet hidromotorként is, és megfordítv A forgógépekáltlános szerkezeti és számítási problémái érvényesek szivttyúk F3, 18, de megjegyezzük, hogy ebben dolgoztbn nem tárgyljuk fogskerék ill l Ptos szivttyúkbn fellépő zj és rezgéskeletkezések minden kérdését 2 A forgószivttyúkrezgésének és zjánk oki gépd:tfofgó gépekben keletkező rezgések és zjok kiváltói folydék ill donké es mechnizmusink mechniki gerjesztései Ezek szivttyúk tulj mechnizmusként foghtók fel, mert zárórész lpáttl z á]lórész SZOHYIÍOÍÍ forgáson kívül sugárigányú lternáló mozgást is végez A fogskerékszivty hidrulikus reszelnek z vippen ltulisszs Doc dz, h TÖMASZEWSKI Akdemü 1 G Wibrokustyki Krków omlczo Hutniczej Instytut tálltál" 133
2,5szörösen mindenekelőtt tyúbn pl forgórész hjtó fogskerék, zárórész hjtott fogskerék, míg z áuó_ rész szivttyúház A munkfolydék egy térfogtb zárv úgy ármlik hidrulikus gépen keresztül' hogy fogdó kmrából nyomott kmr felé hldv zárt tér kinyílik és megtörté nik munkfolydék kiszorítás Ebben egyránt részt vesz záró és forgórész is A zárórész álló és forgórészhez viszonyított mozgás szigorún ciklikus, melynek perió dus rányos forgórész fordultszámávl A rezgések és zj elsődleges forrás rájuk jellemző gyors nyomásváltozás A hm rulikus zj, folydéknk szívó oldlról nyomó oldlr történő ármlás periódus: bn, intenzív pulzálás formájábn jelentkezik, mely z időegységre jutó szívási ütemnek megfelelő frekvenciájú lengő hullámokt hoz létre Ugynkkor z egyes nyomási fázisok,,1efutás" nem lineáris, és ezért bonyolult lkú zjhullámok képződnek A fogskerekes és lpátos szivttyúk esetén folydéknk szívó oldlról nyomó oldlr történő ármlás meglehetősen rövid idő ltt megy végbe, forgórész vgy fo_ gskerék mindössze néhány fokos szögelfordulás ltt Ez rövid periódusidejű zjok keletkezéséhez vezet, mi együtt jár lökéshullámok képződésével Ezek vezetékben tovhldv munknyomást 2 meghldó frontnyomásokt is kelthetnek, Az áltlános zj mely szivttyú működésekor folydéknk kis réseken történő átármlás és vezetékben fellépő turbulenci mitt keletkezik hidru likus rendszer üzemi jellemzőitől függ A szivttyúzj és rezgés keletkezésének legáltlánosbb ok kvítácíó, melynek ngy intenzitás, szivttyúbn rövid idő ltt jvíthttln mechniki károsodásokt idéz elő 3 A forgó hidrulikus gépek jellemzői közötti ösmefüggések A forgó hidrulikus gép mechniki energiájánk hidruliki, ill hidruliki energiájánk mechniki energiává lkításár szolgálfa forgórész minden fordult ltt fogskerék fogárkink, vgy lpátok áltl htárolt térfogtnk megfelelő térfogtárm Az ilyen gépek lpvető üzemi prmétereit veszteségmentes esetben kinemtiki és terhelési jellemzők segítségével kphtjuk meg: 9= glgqw; = zlwqap g z elméleti térfogtárm, w forgórész szögsebessége, M forgórész tengelyé"fej" lépő nyomték 3 veszteségek figyelembevétele nélkül, A p z nyomásesés, mely f vezeték átdó és fogdó keresztmetszeteinél levő nyomások különbsége, q hidrulikus gép fjlgos szállitóképessége forgórész egyetlen fordult ltt z elfolyások flsyelmr bevétele nélkül A hidrulikus gép konstrukciójától függően, w és A p állndóság esetén, 9 és Muki rotor szöghelyzetének és zárórész hozzá viszonyított helyzetének függvényében váííery ségi fokát: A hidrulikus gépek értékelésekor széles körben lklmzzák szállítás GSY"'10 (l) 134
, nnál jobb minőségű hidrulikus gép Hidrulikus gépek küu s h gmxgmin =1_ min _1_ Emin """"'?ZX_ m: Emx, (2) hol E z ún szállításegyenlőtlenségi tényező, mely rotor szöghelyzetének függ vényemíéj 3531,], lonf e fordultokon történő vizsgáltkor, szögsebesség meghtározott értékének el szállítás egy rdián ltt erőteljesen csökken kvitációs jelenség föllépése éréftlco; ilyen üzemi szint elkerülése érdekében z szükséges, hogy sebességtényező következő htárértéket: Emhídj meg 3 1 _ cw= gq(clom (s) A hidrulikus gépek sebességtényezője geometriilg hsonló géptípusok esetében vigonylg kis mértékben változik, elsősorbn viszkozitás htás mitt Minél ngyobb Cm értéke, nnál gyorsbbn forgthtó gép változtln q mellett Ugynkkor gép bármely egységében cum, értéknél kvitáció keletkezése mitt mérhetetlenül ngy kerületi sebesség dódn, kkor (Cw)krü értékét csökkenteni kell Az elemi munktérfogtoknk szívott oldlról nyomó oldlr történő folytonos áthldás forgógépek legjellemzőbb sjátosság Szükséges megvizsgálni zárt munkfolymtbn fellépő nyomásváltozás törvényszerűségeit: p = Eo 53', (4) hol dp nyomásváltozás, E o térfogti ruglmssági modulus, dv zárt munktérfogtdeformációj, V munktérfogt etedeti ngyság A nyomásnövekedésnek munknyomáshoz viszonyított értéke térfogtkiszorítású szivttyúk esetében kb 35% Sokkl kellemetlenebbek hidrulikus rendszerekben z periódikus nyomásingfiolások, melyek csőben ármló folydék sebességének hirtelen megváltozásávl együtt Jáfó lökések következtében lépnek föl má csővezeték hirtelen lezáráskor keletkező hidrulikus lökés áltl kiváltott A p nyomovekedés Zsukovszkíjösszefüggésével htározhtó h l meg: Az? = n Vo, (s),,, s pfí' folydék surúsége, nyomásimpulzus terjedési sebessége, folydékbn, 0 Ydék kezdeti ármlási sebessége n veséig: terjedési idejét áonláshullám m: z lábbi kifejezés dj meg: csővezeték lezárt keresztmetszetéből z ellenkező 135
2I 7= 9 hol I csővezeték szbd szkszink hosszúság (s) H vezeték lezárásánk ideje 125, ( r, kkor hidrulikus ütés te viszont rzá, )) 1', kkor hidrulikus ütés teljesen el is mrdht lies len H A hidrulikus ütés mitti nyomásnövekedés elkerülése vgy csökkenése érd csökkenteni kell folydékárm megszkításánk sebességét Gázhidrulilcus torok ill egyenes működésű biztonsági szelepek lklmzásávl ltklíkében is kompenzálnilehmul " hidrulikus ütést [l] A biztonsági szelep kiválsztáskor figyelembe kell venni, hogy szelep sjátfrek venciáj nem eshet egybe szivttyú áltl létrehozott nyomásingdozás frekvenciájávl ' Mint ismeretes, z utóbbi következőképpen htározhtó meg: HZ =í' (7) hol n szivttyú fordultszám, z pedig forgórész elemi térfogtánk szám (PL fogszám, lpátszám stb) 4 A térfoglkiszorítású szivttyúk rezgésktivitásánk vizsgált Az (1)(7) összefüggésekből következik, hogy periodikus és periódikus nyomás változások következménye hidrodinmiki erők keletkezése, melyek szivttyú elemeinek ruglms deformációit idézik elő Ezek hidrulikus egység és vezetékrendszer elemeinek vibrációjábn öltenek testet, és végeredményben közép ill ngyfrekvenciájúzjokt hoznk létre A kvitáció áltl keltett rezgés és zj széles frekvencitrtományt fogll el A szivttyúrezgések és zjok mechniki forrási konstrukció és gyártástechnológi, vlmint hjtómű és tengelykpcsoló elemei áltl meghtározottk A térfogtkiszorítású szivttyúk rezgés és zjkrkterisztikájánk részletes elemzéséhez zok vibrokusztiki folymtit mágneses szlgr rögzítették, melyet Bmel & Kjer [2] műszeren nlizáltk A következőkben egy PZlDPtípusú fogskerék és GSY PlZOtípusú mozgólpátos szivttyú vibrokusztikí vizsgáltánk eredményeit mlmm l 'uk be l) l) MM 1 ábr 136
m S Sz: mm m 2% N 8 m F o m 137
mi ki: nm m5 m m: m9 138
,, mérőpdos vizsgáltkor (I ábr) mikrofont szivttyú fölött A szivtíy bn helyezték el, gyorsulásérzékelőt pedig szivttyúházr tették 0,5 í" méssftíúk A zj és rezgésspektrumátkülönböző p nyomások és állndó n for szwíetén 2 ábr muttj; különböző n fordultszámok és állndó p nyodultszám e d 3, ábr más esetélrzeflelfpektrogrmokml E",l számzó rezgéseket és zjokt A kis frekvenciákon mechniki rezgés ngy frekvenciák mellett hidrodinmiki források meghtározók A míg knum elemzésével meghtározhtók szivttyú rezonnciához vezető és vibrokusztiki ktivitás csökkentésének útji forrásokbo, források: el lehet különíteni mechniki ill hidrodinmiki frckrxgzíigzi "u 5 A szivttyúk vibrokusztiki ktivitásánk csökkentése ' kiszorítású szivttyúk vibrokusztiki ktivitás csökkentésének lehető Aterfost,,,, két csoportr oszthtok: ktiv 111 pssziv utr A vibrokusztiki ktivits csokken Éíenktív módszerének lpj szivttyú kinemtiki (vgyis forgórészének sebessége) és konstrukciós (fogszám, lpátszám) prméterei közti optimális összhngmegteremtése A vibrokusztiki ktivitás csökkentésére különösen ngy befolyást gykorol szivttyúlktrészekgyártásánk és szerelésének technologig VIBRATION SOURCES OF GREAT HYDRAULIC EOUIPMENTS by K TOMASZEWSKI Summry ln generl, vibrtions rising in hydrulic mchine re functions of energetic nd mustruction prmeters s well s function of the mnufcturing; nd the dynmic feture derives from the hydrulic element of the mchines In this study the uthor nlyses the ger pumps nd the membrne pumps, thn he informs us bout the results of the exmintions, then fmlly' surveys the possibilities for the decrese of vibrtion coustics of the hydrulic mchines SCHWINGUNGSOUELLENVON GROISEN HYDRAULISCHEN MASCHINEN von K TOMASZEWSKI Zusmmenfssung Energiinuílgimeinen von de! Elemetftnstriuktionsprmetem, Fllen hángen uf der hydrulischen Nlschinen entstehenden Schwingungen der bzw: der Technologie b Die Dynmische Eigenschften werden zhmdpumene" 31' Mschme _hydruhschen bestimmen InderAufstz nlysiert der Verfsser die mint Endü ph fmd dnch mcht er die dl?membrnpumpen, Ergebmsse der Untersuchungen be C grbt er emen Überblick über die Verminderungsmöglichkeiten der Schwingungen 139
PICIOWIHKM KOIIEBAHHH BOIILIIIHX FPIIIPABIIPHFEKHX MAmuH K TOMAIIIEBCKH Pe 310 M e B oömem cnyue xoneönnx n nlnpsnmecxnx Mnmux nncxr or uep xoncrpyxunonmx noxrenen, NTlNecmx Tnonc or rexlxonomu u Munmocrpoenux, cmo ncxomrr or SJICMCHTOB mnpnmmecxon Mumum B ecxoe pöote nmp unuupye, elüt 3 Memöpnmü Hcoc, IIOTOM nxowmr c peymrrmu ncnsmnnn, YÖHIsm HKOIIell pccmrphne; MOXHOCTH CHPDKBHIDI KYCTYNGCKOÜ HHTGHCHBHOCTH KOIIBŐIIHÉ mi FWIPZBIHNGCRIDC Mnn 140
4 A NEHÉZIPARI MÜSZAKI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI III sorozt GÉPÉSZET 27 KÖTET, l FÜZET A,,6 MECHANIZMUSOK Es HAJTÓMÜVEK" SZIMPÓZIUM (MISKOLC, 1978 SZEPT 57) ELŐADÁSAI A szimpózium idegennyelvű elődásit Publictions of the Techn Univ for Hevy Ind Series C Mchinery Vol 35 Fsc 2v4 trtlmzz MISKOLC, 1981
Szente Picsso Gádor Príolo TARTALOMJEGYZÉK Rössner Wolfgng: A kétkrú bolygóművek rendszerezéséhez Terplán Zénó: A fogskerék bolygóművek hzi lklmzási széles köű elterjedésének kdályi Vtterott KH' A kényszermozgású, teljesítményelágzásos ÁÍfogskerékhjtóművek kiegyenlítő mozgásához Dmbni József József sebességének kiegyenlítése István: A belső fogztú fogskerékpár csúszási Dvitsvilí N Sz: A négycsuklós gömbi mechnizmus nlízise és szintézise FíIemon Józsefné: Szkszos mozytó bütykös mechnizmusok 13 27 41 55 65 Kposvári Zoltán: A műszermechnizmusok vlószínűségelméleti modellje Moskov Milko Dimitrov: A csuszkás semmidmechnizmus szintézise Steiskl Vlddímír: Adott terhelésű mechnizmusok szintézise Boszny Ádám: Szerkezetek rezgési sjátfrekvenciáink számítás frekvenciegyenlet nélkül Czeglédi Gyul: Ruglms szerkezetek dinmiki jellemzőinek számítás Ginesu Frncesco Píerlugí: Polárisn ortotrópikus Mrűs tárcs rezgéstni nlízise Brunos Tomszewskí/Krol: A térfogtkiszorítású hidrulikus gépek rezgésforrási Frgó Károly: Szerszágépfőorsók szíjhtásánk nemlineáris trnszverzális rezgései Zblonszkz)", K 1: F ogskerékkpcsoltok terheléskoncentrációjánk vizsgált Mkhult Mihály: Tpsztltok egy fogskerékszámító progrmml Kovács László: Hjtómíífogskerekek tervezése élettrtmr Hegyháti József: Nem ortogonális hengereskúpos hjtások interferenciproblémái Szot György: A kenés htásosságánk értékelése folydéksúrlódási állpotú siklófelületpároknál Richter wolfgng: A hidroszttikus cspágyk Koprowski Tdeusz: A nehézkivitelű gépekbe beépített ruglms Jkubowicz Antoni tengelykpcsolók dinmiki sjátossági, 71 79 89 99 109 119 133 141 153 165 173 179 189 203 213 237