Санчугов Валерий Иванович, профессор кафедры «Автоматические системы и энергетических установок», доктор технических наук
г. Самара, ул. Московское шоссе, 34
34, Moskovskoye Shosse, Samara
Рекадзе Павел Дмитриевич, инженер-конструктор НИИ-201
г. Самара, ул. Московское шоссе, 34
34, Moskovskoye Shosse, Samara
Introduction. Some of the major factors in the occurrence of vibration of units, causing fatigue failure of the housings of elements, pipelines, and failure of pump elements, are pulsations of the working medium in the hydraulic systems of machine tools, fuel feed systems of aircraft engines and liquid-propellant engine supply. This study aimed at the implementation of a method for determining the dynamic characteristics of a volumetric pump using special bench systems, and the comparison of the calculation results to the experimental data. The stages of calculating the dynamic characteristics of a volumetric pump were described, taking into account the pre-developed special bench systems on the example of an external gear pump with a capacity of 14 cm3 /rev. The implementation of V. P. Shorin's load variation method using special bench systems developed by the authors with predetermined dynamic characteristics was shown. The main stages of the methodology for determining the dynamic characteristics of a gear pump were described.
Materials and Methods. Methods of spectral analysis of pulsating pressure were applied in the work. Pulsations of fluid flow at the pump outlet were determined using the impedance method, the method of load variation, and special bench systems.
Results. The paper implemented a technique for determining the dynamic characteristics of a gear pump in the drive shaft speed range of 500-2500 rpm for four harmonic components of the vibration spectrum in a wide range of dynamic loads (from inertial to capacitive nature). The bench systems yielding the calculation of the dynamic characteristics of the pump with a minimum error based on the condition of matching the dynamic load and the source of vibrations were analyzed. The developed approach to the evaluation of the dynamic characteristics of the pump was verified through comparing the calculated and experimental data of pressure pulsations in the bench systems with choke, cavity and an extended pipeline at the pump outlet.
Discussion and Conclusions. The method for determining the dynamic characteristics of a volumetric pump was implemented using special bench systems developed by the authors. The research results show that the gear pump under study can be considered as an independent source of flow fluctuations, for which the deviation of its own dynamic characteristics from the average values does not exceed 10% for the first harmonic component.
Введение. Пульсации рабочей среды в гидросистемах станков, системах топливоподачи авиационных двигателей и подачи жидкостного ракетного двигателя являются одним из главных факторов возникновения вибрации агрегатов, приводящей к усталостному разрушению корпусов элементов, трубопроводов и выходу из строя элементов насосов. Целью работы являлись реализация метода определения динамических характеристик объёмного насоса с использованием специальных стендовых систем и сравнение результатов расчёта с экспериментальными данными. Описаны этапы расчёта динамических характеристик объёмного насоса с учётом разработанных ранее специальных стендовых систем на примере шестерённого насоса внешнего зацепления производительностью 14 см3 /об. Показана реализация метода вариации нагрузок В. П. Шорина с использованием разработанных авторами специальных стендовых систем с заранее определёнными динамическими характеристиками. Излагаются основные этапы методики определения динамических характеристик шестеренного насоса.
Материалы и методы. В работе применены методы спектрального анализа пульсирующего давления. Пульсации расхода жидкости на выходе из насоса определялись с помощью импедансного метода, метода вариации нагрузок и специальных стендовых систем.
Результаты исследования. В работе реализована методика определения динамических характеристик шестеренного насоса в диапазоне оборотов приводного вала 500–2500 об/мин для четырёх гармонических составляющих спектра колебаний в широком диапазоне динамических нагрузок (от инерционного до емкостного характера). Представлен анализ стендовых систем, приводящих к расчёту динамических характеристик насоса с минимальной погрешностью на основании условия согласования динамической нагрузки и источника колебаний. Проведена проверка разработанного подхода к оценке динамических характеристик насоса посредством сравнения расчётных и экспериментальных данных пульсаций давления в стендовых системах с дросселем, полостью и протяжённым трубопроводом на выходе насоса.
Обсуждение и заключения. Реализован метод определения динамических характеристик объёмного насоса с использованием разработанных авторами специальных стендовых систем. Результаты исследований показывают, что исследуемый шестерённый насос может рассматриваться как независимый источник колебаний расхода, для которого отклонение собственных динамических характеристик от средних значений не превышает 10 % по первой гармонической составляющей.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.