РОТОРНЫЕ ГИДРОМАШИНЫ

К роторным гидромашинам относятся аксиально-поршневые, шестеренные, винтовые, пластинчатые и радиально-роторные насосы.

Аксиально-поршневые насосы. Аксиально-поршневой насос состоит из ротора (блока цилиндров) 5, соединенного простран­ственным шарниром с наклонным валом (рис. ). Поршни 4 блока цилиндров 2 соединены с шайбой шатунами 3.

Рис. Аксиально-поршневые насосы:

1 — вал; 2 — блок цилиндров; 3 — шатуны; 4 — порш­ни; 5— ротор

За полный оборот вала 1 поршень один раз всасывает и один раз нагнетает жидкость. Ротор 5 вращается относительно непо­движной распределительной плиты, в которой выполнены дуго­вые пазы, соединенные соответственно с каналами всасывания и нагнетания. В процессе вращения ротора 5 цилиндры с поршня­ми последовательно проходят пазы всасывания и нагнетания, что обеспечивает непрерывное движение масла в нагнетательный трубопровод. Таким образом, процессы всасывания и нагнетания происходят без применения клапанов, что выгодно отличает эти насосы от обычных поршневых насосов клапанного типа.

Подача Q (л/с) аксиально-поршневых насосов

где d — диаметр поршня, м; D — диаметр окружности, на которой расположены центры цилиндров, м; z — число поршней (цилиндров); n — частота вращения вала, об/мин; hоб — объемный КПД насоса; a— угол наклона вала (20...25°).

Регулирование подачи достигается изменением угла наклона вала (шага поршней). При a = 0 подача Q=0. Насосы с неиз­менным углом наклона вала (например, НПА-64) не поддаются регулированию.

Как и радиально-поршневые, эти насосы также обратимы: при подаче в них масла под давлением от другого насоса они становятся гидродвигателями вращательного движения. По сравнению с ради­альными осевые поршневые насосы при одинаковой подаче имеют меньшую массу и размеры. Кроме того, из-за меньшего момента инерции вращающихся масс в них допускается большая частота вращения: n³ 5000 об/мин (n = 15 000 об/мин у насосов на самоле­тах). Подача насоса достигает 900 л/с, давление (200...600)×10⁵ Н/м², КПД 0,90...0,95.

Продолжительность непрерывной работы ротационно- поршневых насосов составляет 5000...20 000 ч. Масло нужно менять после перво­го пуска через 10 ч работы, второй раз — после 100 ч работы и в дальнейшем через каждые 500 ч работы, но не реже одного раза в год.

Шестеренные насосы. Их применяют в системах маслоснабжения насосных и электрических станций, гидроприводов сель­скохозяйственных и строительных машин с разомкнутой цирку­ляцией, а также для перекачки различных жидкостей, не содер­жащих твердых частиц.

Шестеренные насосы характеризуются простотой устройства и надежностыо эксплуатации, небольшим числом высокоточных и изнашивающихся деталей, малыми стоимостью, габаритами и массой.

Принцип действия насосов состоит в следующем. Две шестер­ни J и 5 (рис. 6.5) равной ширины и равного модуля находятся в защеплении и располагаются в цилиндрических расточках кор­пуса 7 насосц с минимальным радиальным зазором. К торцам шестерен прибегают боковые стенки корпуса насоса. При враще­нии шестерен жидкость, расположенная между зубьями, перено­сится из полости всасывания 2 в полость нагнетания 4. В напор­ной полости Жидкость из впадин вытесняется зубьями противо­положной шестерни и поступает в напорную линию насоса.

Сопротивление на входе шестеренного насоса обусловлено высотой всасывания, сопротивлением трубопроводов и действи­ем центробежных сил, поэтому в установках с таким насосом частота вращения вала не должна превышать указанной в техни­ческой характеристике насоса, а высота всасывания должна быть не более 0,2...0,5 м.

Шестеренньгй насос желательно устанавливать так, чтобы уровень рабочей жидкости в баке был выше места установки насоса. Это особенно важно, если гидросистема эксплуатируется при пониженной температуре воздуха, когда вязкость рабочей жидкости моя?ет значительно возрасти.

Шестеренные насосы используют также в качестве гид­ромоторов. При этом вследст­вие возможности реверсирова­ния гидромоторы должны иметь симметричные устройст­ва входа и выхода.

Рис. 6.5. Принцип действия шестерея-ного насоса:

/—корпус, 2— полость всасывания, 3, 5— шестерни, 4— полость нагнетания

Основные параметры шестеренного насоса рассчитывают по следующим формулам. Действительная подача (м/с) шестеренного насоса

,

где F—площадь поверхности впадины между зубьями, мг; В— длина шестер­ни,мм; zi и а — число зубьев ведущей и ведомой шестерен; я — частота враще­ния, об/мин, т|об— объемный КПД.

Объемный КПД шестеренного насоса Лоб = Од/От,

ще Ол, От — действительная и теоретическая подача.

Мощность (Вт) шестеренного насоса определяют по формуле N= Одр/г\,

или N= Мкр(йуг/Г|,

ТОе Йд — действительная подача насоса, м^с; р — давление, Па; г\ — КПД; Оуг — угловая скорость, рад/с

Общий КПД шестеренного насоса

Г| = (Ni/N) Доб.

Корпуса шестеренных насосов отливают в зависимости от назначения из различных материалов.

Ведущая и ведомая шестерни имеют спиральный зуб. Каждая шестерня отлита со своим валом. Опорами валов являются брон­зовые втулки, запрессованные в крышки корпуса, а для насоса РЗ-60 — шариковые подшипники.

Смазка трущихся деталей насосов осуществляется перекачи­ваемой жидкостью. Сальниковые уплотнения выполняют из ре­зины. Во избежание осевых смещений шестерни роторов закреп­лены на валах шлицевыми гайками со стопорными шайбами.

В некоторых шестеренных насосах устраивают канавки для разгрузки запертого объема жидкости. Широко применяемые в гидроприводах сельскохозяйственных машин Шестеренные насо­сы типа НШ устроены следующим образом: в выточках корпуса, изготовленного из алюминиевого сплава, в бронзовых втулках вращаются стальные шестерни — ведущая и ведомая.

Корпус закрыт алюминиевой крышкой, привернутой к нему

болтами.

Между торцами крышки и корпуса проложено уплотнитель-ное кольцо из маслостойкой резины, приводной шлицевой вал выполнен заодно с ведущей шестерней и уплотнен сальником.

Трущиеся поверхности цапф шестерен смазываются перекачи­ваемой жидкостью через радиальные канавки на торцах втулок.

Насосы типа НШ могут быть правого и левого вращения. Вы­пускают унифицированные насосы НШУ, которые являются более совершенными.

Винтовые насосы. К группе винтовых герметичных насосов относятся насосы, у которых благодаря специальному профилю нарезки винтов обеспечивается почти полное разобщение напор­ной и всасывающей камер. Рассмотрим конструкцию на примере одновинтового насоса, который применяют для снабжения водой сельскохозяйственных предприятий. Он имеет обрезиненную обойму, полный хромированный винт и карданное устройство для присоединения к электродвигателю (рис. 6.6).

Рабочими органами являются три винта (трехвинтовой насос):

центральный 1 (ведущий и замыкающий), ведомые 2, 3, а также корпус 4. Расточка (сечение А—А) выполнена так, что зазор между корпусом и внешней поверхностью мал. Винты имеют специальную форму резьбы (деталь А), при которой обеспечива­ется непрерывное касание между сопрягающимися поверхностя­ми.

Жидкость у входного патрубка через отверстие в корпусе по­падает к винтам, заполняет полости а, b, с, выносится в правую часть и далее подается к напорному патрубку.

Центр сечения вала несколько сдвинут относительно оси его вращения. При вращении винта в цилиндрической обойме, имеющей профилированную внутреннюю винтовую поверхность, образуются замкнутые полости, заполняемые жидкостью. Созда­ется непрерывное перемещение замкнутых полостей с находя­щейся в них жидкостью вдоль оси винта и происходит перекачи­вание жидкости.

Подача винтовых насосов (м /с) с односторонним входом Од =(Ftn/60) лоб,

где F—площадь живого сечения насоса, равная разности площадей поперечного сечения обоймы и винта, не занятая перекачиваемой жидкостью, м" /—ход винта, м; л — частота вращения, об/мин; rio6 — объемный КПД насоса.

Мощность (Вт), потребляемая насосом, N=pQ/(l02^),

где р — давление, развиваемое насосом, Па; Q -нический КПД насоса.

• подача насоса, л/с; т\м — меха-

Пластинчатые (шиберные) насосы. Такие насосы применяют в гидроприводе автопогрузчиков и гидроусилителях рулевого уп­равления автомобилей.

Пластинчатый (шиберный) насос (рис. 6.7) состоит из бараба­на, приводимого во вращение двигателем, статора 7 и пластин 4. Барабан эксцентрично размещен в корпусе насоса. Пластины

Рис. 6.6. Винтовой насос:

I, 2, 3— вшггы; 4 — корпус

вращаются вместе с барабаном и одновременно совершают воз­вратно-поступательное движение вследствие их эксцентричного расположения в корпусе. Направляющими пластин служат щели в барабане.

При вращении барабана пластины, выдвигаясь, образуют по­лости переменного объема, в которых жидкость перекачивается из всасывающей камеры 5 в нагнетательную 3. Полный ход пластины зависит от эксцентриситета между геометрическими осями ротора 6 и статора 7. Чем больше эксцентриситет, тем больше ход пластины, а следовательно, и подача насоса. Плас-

Рис. 6.7. Пластинчатый насос:

1 — статор, 2, 5 — всасывающие каме­ры, 3, 7—нагнетательные камеры, 4— пластина, 6 — ротор, 8 — вал

тинчатые насосы бывают регулируемыми и нерегули­руемыми. В регулируемых

насосах можно изменять расход жидкости в единицу времени (подачу). Это достигается изменением положения статора насоса относительно ротора. На транспортных машинах и погрузчиках наиболее часто ^нменяют нерегулируемые пластинчатые насо­сы.

Статор насоса представляет собой стальное эллиптическое кольцо, вставленное в корпус. По внутренней поверхности ста­тора скользят пД^т^ны, перемещающиеся, в пазах ротора. За один оборот вал& ^ процесс всасывания и нагнетания происходит дважды.

Радиальные рОЧ^Рйо-поршневые насосы. Такие насосы приме­няют в машинах большой мощности и гидроприводах стационар­ных установок.

Схема роторй⁰¹¹⁰ радиально-поршневого насоса переменной подачи с автом^^ским управлением приведена на рис. 6.8. Принцип деист?™ Засоса состоит в следующем. В роторе 3 цилиндрической Ф°Рмы выполнены радиальные сверления, в которых переменился поршни 6. Число поршней, располо­женных в одной плоскости, обычно составляет 9...72, а число рядов 1...4. К к^ьцу статора 4 всегда прижаты поршни. Для уменьшения треЯ™ кольцо статора вращается в подшипниках. Ось вращения pt^Pa смещена относительно оси статора на величину эксце^ФИситета. При вращении ротора поршни совершают возвр^по-поступательное движение. По мере по­ворота ротора ЯР¹¹ Перемещении поршня от точки А к точке В под поршней °бразуется свободное пространство, куда из всасывающей л^пни поступает жидкость. При дальнейшем повороте ротора поршень, перемещаясь от точки В к точке А, выталкивает жидкость в напорную полость. Перемычки 5 цапкового распределителя, установленные в центральной рас­точке ротора, рйзде^ют напорную и всасывающую полости. Статор насоса ^^".Цится под действием пружины 2, разме­щенной в цилийДРв- Усилие от пружины направлено в сторону увеличения эксй^^иситета. Усилие со стороны поршня уве­личивается при возрастании нагрузки на рабочий орган. Пор­шень перемещай Статор насоса в корпусе 7 в сторону уменьшения эксйвп^иситета, преодолевая усилие пружины, и, следовательно, уменьшает подачу насоса. Наоборот, с падением

Рис. 6.8. Схема радиального роторно-поршневого насоса:

/ — цилиндры, 2— пружины, 3— ротор, 4— статор, 5— перемыч­ки, 6— поршни, 7—корпус

нагрузки усилие со стороны поршня уменьшается, и пружина перемещает статор в сторону увеличения эксцентриситета, повышая подачу насоса.