МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА
(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
Ю. И. Кондрашов
Конструкция и проектирование агрегатов и систем
Электронное учебное пособие
С А М А Р А
2011
Стр.1
Автор: Кондрашов Юрий Иванович, заслуженный конструктор России, почетный
авиастроитель, почетный машиностроитель, почетный работник топливноэнергетического
комплекса, к.т.н.
Рецензент: Фалалеев С. В., заведующий кафедрой «Конструкция и проектирование
двигателей летательных аппаратов», д.т.н., профессор.
Компьютерная верстка С. А. Гафуров, К. В. Блюмин, А. Ю. Кондрашов
Кондрашов, Ю. И. Конструкция и проектирование агрегатов и систем [Электронный
ресурс] : электрон. учеб. пособие / Ю. И. Кондрашов; Минобрнауки России, Самар. гос.
аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). - Электрон. текстовые и граф. дан.
(39,8 Мбайт). - Самара, 2011. – 1 эл. опт. диск (CD-ROM).
В данном пособии рассмотрены основные направления и задачи, с решением
которых приходится сталкиваться проектировщикам при конструировании систем,
агрегатов и основных конструктивных элементов, входящих в них.
В электронном учебном пособии даны практические рекомендации по
проектированию, расчету отдельных конструктивных элементов.
Оно может быть использовано не только при изучении теоретического материала по
проектированию агрегатов и систем различного назначения, но и при выполнении
курсовых работ по машиностроительным дисциплинам и дипломных проектов
студентами 4 - 6 курсов. Может быть полезно молодым специалистам авиационной и
ракетно-космической отраслей, энергетического машиностроения.
Пособие разработано для подготовки по специальности 160301 “Авиационные
двигатели и энергетические установки”, изучающих дисциплину «Доводка и эксплуатация
агрегатов и систем». Может быть использовано по дисциплине «Конструкция и
проектирование агрегатов и систем» бакалаврами по направлению 151000.62
“Технологические машины и оборудование”, семестр 8, курс 4; по направлению
бакалавров 141100.62 “Энергетическое машиностроение”, семестр 8, курс 4; магистрами
по направлению160700.1.68 “Двигатели летательных аппаратов”, семестр 9, 10, курс –
первый год обучения магистров.
Факультет «Двигатели летательных аппаратов».
Пособие создано на кафедре «Автоматические системы энергетических установок»
СГАУ.
© Самарский государственный
аэрокосмический университет, 2011
Стр.2
ВВЕДЕНИЕ
В данном учебном пособии рассмотрены основные направления и задачи, с
которыми приходится сталкиваться конструкторам, создающим или модернизирующим
многочисленные по номенклатуре агрегаты для различных систем: пневматических,
гидравлических, топливных, кондиционирования, противопожарных, масляных,
водоснабжения, дренажирования и др., – используемых на различных изделиях
машиностроения.
Широкая номенклатура агрегатов – это клапаны обратные, вентили перекрывные,
краны шаровые, предохранительные, зарядные, дренажные, поплавковые, агрегаты
заправочные, регуляторы давления и расхода, электрогидравлические распределители,
согласующие и электромагнитные клапаны, реле времени, агрегаты наддува,
разнообразные комплексные агрегаты в блочном исполнении, краны кольцевания,
регулирующие агрегаты сред с злектромагнитным и электродвигательным управлением,
поршневым, сильфонным, мембранным, ручным приводом и многие другие для
различных сред широкого диапазона давлений, рабочих и окружающих температур.
В учебном пособии также нашли отражение вопросы технологичности, подхода к
выбору материалов для различных деталей, входящих в агрегаты с учетом их применения
в различных рабочих средах, приведены некоторые рекомендации по методикам расчета
элементов конструкции агрегатов.
Даны рекомендации по повышению надежности,
ресурса
агрегатов
широкой
номенклатуры
агрегатов
конструктивными и технологическими методами, основанными на опыте разработки
многочисленных
специализированного
конструкторского бюро.
Электронное учебное пособие предназначено для студентов, широкого круга
специалистов, занимающихся проектированием агрегатов и систем различного
назначения.
3
Стр.3
СОДЕРЖАНИЕ
1. Системы и агрегаты, требования, предъявляемые к конструкциям
агрегатов.
1.1. Гидросистемы.
1.2. Топливные системы.
1.3. Пневмосистемы.
1.4. Технологическая схема БТПГ системы ГРС.
2. Этапы создания конструкции объекта(системы, агрегата, устройства).
2.1. Разработка вариантов эскизной и рабочей компоновки.
2.2. Методика компанования.
2.2.1. Особенности графики на этапе эскизной компоновки.
2.2.2. Техника компанования.
2.3. Технологичность.
2.3.1. Показатели степени технологичности.
2.3.2. Определение трудоемкости механической обработки.
3. Основные задачи, решаемые при проектировании любого
объекта(летательного аппарата, двигателя агрегата и др.).
4. Чувствительные элементы, используемые в конструкциях агрегатов.
4.1. Пружины.
4.2. Сильфоны.
4.3. Мембраны.
4.4. Биметаллические пластины.
4.5. Дроссельные устройства.
5. Золотниковые распределительные устройства.
5.1. Выбор основных параметров золотника.
5.2. Силы трения плунжеров.
5.3. Влияние на трение загрязнения масла механическими частицами.
5.4. Облитерация щели.
5.5. Требования к золотникам.
5.6. Выбор материалов.
5.7. Плоские золотники.
5.7.1. Технологический процесс доводки плоских золотников и их
контроль.
5.7.2. Контроль.
5.7.8. Расчет основных параметров системы с цилиндрическим
золотником.
6. Рабочие жидкости их влияние на герметичность распределителей,
использующих прецизионные пары.
6.1. Герметичность прецизионных пар.
6.2. Экологические свойства рабочих жидкостей РЖ.
6.3. Чистота рабочей жидкости и методы ее определения, классы
чистоты.
6.4. Разработка конструкции с учетом требований чистоты.
4
7
7
9
12
14
18
20
21
21
23
25
26
27
29
39
39
44
46
49
51
54
62
63
64
64
67
67
68
71
71
72
72
74
77
78
84
Стр.4
7. Неподвижные уплотнения.
8. Подвижные уплотнения.
8.1. Контактные уплотнения.
8.2. Уплотнительные кольца круглого сечения.
8.3. Уплотнительные кольца фасонного сечения.
8.4. Механические уплотняющие устройства.
8.5. Работа механических уплотняющих устройств торцевых
уплотнений.
8.6. Классификация механических уплотняющих устройств.
8.7. Плоскостность и чистота герметизирующих поверхностей.
8.8. Основные материалы для герметизирующих поверхностей.
8.9. Лабиринтные уплотнения. Расчет лабиринтного уплотняющего
устройства( для воздушно-газовых рабочих сред).
9. Клапанные уплотнения.
9.1. КУ типа металл-металл.
9.2. Проектирование КУ.
9.3. Уплотнения с упругой кромкой.
9.4. Клапанные уплотнения с неметаллическими уплотнителями.
9.4.1. КУ с фторопластовыми уплотнителями.
9.4.2. Конструкции КУ с резинометаллическими уплотнителями.
9.4.3. КУ с уплотнителем из смолы “Дифлон” ( ПК-2-М)
10. Конструкционные материалы, применяемые в агрегатостроении
особенности при их использовании.
10.1. Прочностные характеристики материалов.
10.2. Углеродистые стали.
10.3. Легированные стали.
10.4. Цветные металлы и сплавы.
10.5. Особенности конструкций деталей из легких сплавов.
10.6. Полимеры.
11. Пневматические и гидравлические приводы.
11.1. Пневматические приводы.
11.2. Гидравлические приводы.
12. Электрические приводы.
12.1. Электромагнитные приводы.
12.2. Электродвигательные приводы.
12.3. Теплоэлектрические приводы.
12.4. Специальные приводы.
12.5. Энергонакопительные приводы.
13. Некоторые сведения о конструктивных расчетах. необходимых при
проектировании.
13.1. Расчет корпусов и крышек.
13.2. Расчет сферических стенок.
13.3. Расчет цилиндрических стенок.
13.4. Расчет крепления крышек.
13.5. Расчет усилия необходимого для затяга прокладки.
5
85
105
106
118
123
124
124
127
131
131
131
135
141
143
145
147
149
150
154
156
159
164
164
167
168
169
171
171
178
185
185
190
191
194
198
200
202
204
205
207
209
Стр.5
13.5.1. Плоские неметаллические прокладки.
13.5.2. Плоские металлические прокладки.
13.6. Расчет штоков валов шпинделей на продольную устойчивость.
13.7. Расчет усилий действующих на основной орган агрегата.
13.7.1. Определение усилия предварительной затяжки пружин.
13.7.2. Расчет усилия герметизации.
13.7.3. Расчет сил трения в подвижных элементах.
13.7.4. Расчет реактивной силы потока.
13.8. Гидравлические расчеты.
13.9. Рекомендации по выбору и расчету клапанных уплотнений с
упругим седлом.
13.10. Формулы для расчета утечек в контактных уплотнениях.
14. Конструктивные схемы некоторых агрегатов.
14.1. Обратные клапаны.
14.2. Предохранительные клапаны.
14.3. Регуляторы давления газа.
14.4. Быстроразъемные клапаны для жидкостей.
14.5. Приводные клапаны.
15. Констукторско-технологические методы повышения ресурса и
надежности агрегатов.
16. Надежность контроль и прогнозирование технического состояния
систем агрегатов в процессе эксплуатации.
16.1. Обеспечение надежности агрегатов изделий при разработке.
16.2. Обеспечение надежности при производстве изделия.
16.3. Особенности расчета надежности систем агрегатов.
16.4. Влияние режима работы на надежность систем агрегатов.
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
209
210
211
212
213
213
214
218
219
225
227
235
235
240
243
251
252
259
282
283
284
289
289
294
295
6
Стр.6