Pompe cu roti dintate - actionari hidraulice in mecatronica

Grup scolar ,, Henri Coanda ''Arad

Catedra tehnica : intocmit prof.ing. Sorin Popovici

Calificarea : tehnician mecatronist

Clasa a XII-a, M8 Actionari hidraulice in mecatronica

Pompe cu roti dintate

1.1.          Obiectivul lucrarii

Lucrarea isi propune sa prezinte una dintre pompele cel mai des utilizate in instalatiile hidraulice de putere medie, pompa cu roti dintate. Larga ei utilizare se datoreste simplitatii constructive, a fiabilitatii ridicate si a intretinerii usoare. Este o pompa cu debit constant deoarece datorita constructiei ei nu isi poate modifica volumul specific.

Pompa cu roti dintate realizeaza debite de pana la 1000 l/min si presiuni maxime de 250 bari. Ea nu se utilizeaza ca motor decat in cazuri rare datorita cuplului motor redus pe care il dezvolta.

1.2.           Aspecte teoretice

Dupa numarul de roti dintate in angrenare si felul danturii pompele pot fi:

cu doua roti (rotoare), care pot avea dantura exterioara sau interioara;

cu mai multe roti dintate.

Cele mai raspandite sunt pompele cu doua roti dintate (figura 2.1.), cu dantura exterioara.

Figura 2.1.Pompa cu doua roti dintate egale, cu dantura exterioara

Pompa preia agentul hidraulic prin orificiul de aspiratie A si il transporta prin golurile dintre dintii rotilor spre orificiul de refulare R. Cele doua roti dintate, una antrenoare si cealalta antrenata, se rotesc cu turatia n in interiorul carcasei.

Turatia de antrenare a pompelor cu roti dintate nu depaseste 3000 rot/min. De regula, pentru siguranta si cresterea duratei de functionare, se recomanda ca turatia de antrenare sa fie de 1500 rot/min.

Pentru calculul debitului se ia in considerare volumul de fluid ce este transportat intre A si R la o rotatie, de catre o roata dintata. Conform figurii 2.1 acesta este:

V₁=0,5 π D_w1 h l [mm³]                                                                                 (1)

in care: D_w1 - diametrul de divizare al rotii dintate conducatoare [mm]; D_w1 = m z₁

h - inaltimea dintelui [mm]; h = 2 m

l - latimea rotii [mm]; l = _m m

z₁ - numarul de dinti al rotii conducatoare;

n₁ - turatia rotii conducatoare [rot/min];

m - modulul rotii dintate [mm].

Debitul pompei va fi:

Q=π D_w1 h z₁ l n₁ [l/min]                                                                      (2)

Inlocuind in relatia (2) elementele geometrice ale rotii, in functie de modul si numarul de dinti si tinand seama de unitatile de masura se obtine:

Referat: Ferastrau circular cu masa mobila Referat: Criterii pentru aprecierea rezistentei la foc

Q=2 10^-6 π m³ z_{1 m} n₁                                                    (3)

La pompele cu trei rotoare debitul se dubleaza.

Pentru calculul aproximativ al momentului de antrenare al pompei se ia in considerare volumul de agent transportat la o rotatie:

V=2 V₁      (4)

Iar momentul de antrenare va fi:

 [Nm] (5)

in care: p - presiunea de lucru [bari];

V - volumul [mm³]

1.3.           Instalarea pompei volumice

Antrenarea mecanica a pompei se face fie coaxial cu arborele de intrare, prin intermediul unui cuplaj elastic, fie lateral fata de arborele de iesire, cand transmiterea miscarii se face prin angrenaj, roti de curea sau lant.

Conectarea pompei la reteaua hidraulica a instalatiei trebuie sa respecte urmatoarele reguli:

montarea obligatorie in apropierea orificiului de refulare a unei supape de siguranta pentru reglarea presiunii si deversarea excedentelor de debit ale pompei (figura 2.2);

la conectarea  in serie a doua sau mai multe pompe este obligatorie ca cea din amonte sa aiba debitul ceva mai mare decat cea din aval, excedentul urmand a fi eliminat continuu prin supapa (figura 2.3);

la conectarea in paralel a doua sau mai multe pompe se vor folosi supape de sens la conectarea pompelor, supape care fac posibila reglarea pompelor la presiuni diferite,precum si oprirea uneia fara a perturba functionarea celorlalte (figura 2.4).

1.4.      Desfasurarea lucrarii

In cadrul lucrarii vor fi demontate, studiate si relevate diferite pompe cu roti dintate.

In functie de diametrul arborelui de antrenare al pompei se vor alege trei motoare de acelasi diametru cu turatii diferite (n_a=750, 1000 si 1500 rot/min la mersul in gol).

Se vor nota: tipul de motor, puterea si turatia la mersul in sarcina. Pentru fiecare motor se va calcula momentul de antrenare:

M_a=10³ [Nmm]                                                                                   (6)

unde: P_i - puterea la arborele motorului electric [W]

n_i -turatia la arborele motorului electric la mersul in sarcina [rot/min]

Considerand randamentul pompei = 0,9 se va determina puterea la iesirea din pompa:

P_e =P_i [W]                                                                                                (7)

Se vor masura dimensiunile rotilor dintate ale pompei: diametrul exterior al rotii conducatoare (D_a1); numarul de dinti a rotii conducatoare (z₁); latimea rotii (l). Se va stabili si standardiza modulul rotilor, tinand seama ca:

 [mm] (8)

Conform STAS 822-82 modulul poate fi: 1; 1,125; 1,25; 1,375; 1,5; 1,75; 2; 2,25; 2,5; 2,75; 3; 3,5; 4 [mm] s.a.

Se vor calcula debitele furnizate de pompa in conditiile antrenarii ei cu cele trei motoare alese, cu relatia:

Q=2 10^-6 m² z₁ l n_i [l/min]                                                                         (9)

Facand echilibrul puterilor la intrarea si iesirea din pompa:

                                                                                             (10)

Presiunea fluidului la iesirea din pompa va fi:

p== 612 [bari]        (11)

Pentru cele trei motoare alese (cu turatii diferite), avand acelasi diametru cu al pompei se va completa urmatorul tabel: