Радиально-поршневые насосы

 

Роторно-поршневой насос — это роторный насос с вытеснителями в виде поршней илиплунжеров.

 

Радиально-поршневые это насосы у которых возвратно-поступательное движение поршнейпроисходит в радиальном направлении.

 

На рис. - схема радиально-поршневого насоса однократного действия. Основным элементом насоса является ротор с плунжерами, который вращается относительно корпуса насоса. Ротор установлен в корпусе со смещением оси (с эксцентриситетом е). Полости всасывания и нагнетания располагаются в центре насоса и разделены перемычкой.

 

При работе насоса плунжеры вращаются вместе с ротором и одновременно скользят по корпусу. За счет этого и пружин внутри рабочих камер обеспечивается возвратно-поступательное движение плунжеров относительно ротора. Когда рабочая камера перемещается из верхнего положения 3 в нижнее 1, ее объем увеличивается. При этом перемещении она через отверстие в роторе 4 соединена с полостью всасывания, поэтому обеспечивается ее заполнение рабочей жидкостью — всасывание. При обратном перемещении — из нижнего положения 1 в верхнее 3 — камера уменьшается и происходит вытеснение жидкости в полость нагнетания.

 

Объем рабочей камеры W_K - произведение площади плунжера S_n и его рабочего хода l (W_K = S_n∙ l). Из анализа рис. следует, что l = 2е. Формула для рабочего объема насоса:

 

 

где k - кратность работы насоса (число подачь жидкости каждой рабочей камеры за один

 

31

оборот вала), z – общее число камер насоса.

Теоретическая (идеальная) подача, при рабочем объемеW₀и данной частоте вращения вала

п

 

 

(Существует при нулевом давлении на выходе насоса, не зависит от давления насоса.) Действительная подача насоса меньше теоретической на величину объемных потерь,

 

вызванных утечками жидкости через зазоры из полостей с высокими давлениями. Утечки q_ут растут пропорционально давлению р, а подача насоса с ростом давления уменьшается.

Q_н = Q _т- q_ут = Q _тη ₀

Зависимость, связывающая давление насоса р с вращающим моментом М на его валу:

 

где η _м — механический КПД насоса.

 

Насосы однократного действия могут быть регулируемыми. В регулируемом насосе изменение рабочего объема обеспечивается за счет смещения ротора 4 относительно корпуса 6, т. е. за счет изменения величины е.

 

Главное отличие от других роторных насосов- большими рабочии объемы. Радиально-поршневые насосы могут быть дву- и многократного действия,за счет создания на

 

внутренней поверхности корпуса специального профиля благодаря которому каждый плунжер совершает два или более рабочих ходов за один оборот ротора.

 

Гидромоторы многократного действия.

 

Гидромотором называется объемный гидравлический двигатель с вращательным движениемвыходного звена.

 

Их конструкции принципиально не отличаются от конструкций одноименных роторных насосов.

 

Мощность к гидромотору подводится спотоком жидкости, преобразуется в нем и затем реализуется в виде вращающего момента на его выходном валу.

 

Радиально-поршневые гидромоторы применяются для получения низких частот вращения и больших вращающих моментов.

Основная характеристика радиально-

поршневого гидромотора - рабочий объемW₀ (определяется так же, как и у насосов). Гидромоторы

могут быть с переменным рабочим объемом, т.е. регулируемыми.

η _н = η_о· η_м, так как гидравлические потери в них малы и η_г= 1. Численные значения КПД роторных гидромоторов не отличаются от соответствующих КПД однотипных насосов.

 

Две основные формулы расчета гидромоторов(отличаются от аналогичных формул дляроторных насосов из-за противоположного направления потока мощности):

Первая связывает момент на валу гидромотора с перепадом давлений ∆р = p ₁ - p ₂:

 

Вторая — расход Q жидкости, проходящей через гидромотор, с частотой вращения его вала

п:

 

 

Роторные гидромашины, которые могут работать как в режиме насоса, так и в режиме гидромотора называют мотор-насосами.

 

Внеаудиторная самостоятельная работа:

 

Проработка конспектов занятий,

 

32

Задание для повторения и самостоятельного изучения материала А.В. Лепёшкин, А.А.

 

Михайлов «Гидравлические и пневматические системы» стр. 141-143, 151-156, 163-166, 169-170.

 

Ответить на контрольные вопросы

 

От какой величины зависит значение напора насоса?

Какими величинами можно пренебречь, при расчете напора насоса?

Единица измерения полезной мощности насоса?

Как рассчитывается полный КПД насоса?

Виды поршневых насосов?

Давление, создаваемое плунжерным насосом.

Где используется плунжерный насос?

Давление, создаваемое диафрагменным насосом.

Недостатки поршневых насосов.

Способы устранения неравномерности подачи жидкости в поршневых насосах?

 

Чему равен гидравлический КПД роторного насоса?

Какой конструкции нет в устройстве роторных насосов?

Какие насосы относятся к роторным насосам?

Как называется роторный насос с вытеснителями в виде поршней или плунжеров?

 

Как называется насос, у которого возвратно-поступательное движение поршней происходит в радиальном направлении?

 

Как называется объемный гидравлический двигатель с вращательным движением выходного звена?

 

Как определяется рабочий объем радиально-поршневого насоса?

Как определяется рабочий объем радиально-поршневого гидромотора?

 

Чему равно гидравлическое КПД гидромоторов?

 

Как называют устройства, которые могут работать как в режиме насоса, так и в режиме гидромотора?

 

Как обозначается на схемах плунжерный гидроцилиндр?

 

33

Раздел 2. Объемный гидропривод.

 

Тема 2.3. Аксиально-поршневые гидромашины с наклонной шайбой и наклонным блоком цилиндров, карданные и безкарданные

 

План.

1. Аксиально-поршневые насосы.

Неравномерность подачи насоса.

Гидромоторы

Содержание

 

1. Аксиально-поршневые насосы.

 

Выполняются с наклонным диском (шайбой) и с наклонным блоком относительно оси вращения насоса.

 

На рис. а - конструктивная схема аксиально-поршневого насоса с наклонным диском и плунжерами в качестве вытеснителей. Основным элементом насоса является блок 4 с плунжерами 5, который приводится в движение валом 8 и вращается относительно корпуса (корпус не показан). Плунжеры опираются на упорный подшипник 6 диска 7, наклоненный под углом γ. Важным элементом насоса является неподвижный торцевой распределитель 1 с окнами 9 и 10. Рабочие камеры 2 и 3 насоса представляют собой замкнутые объемы внутри блока 4.

 

При работе насоса плунжеры 5 вращаются вместе с блоком 4 и одновременно скользят вместе с подшипником 6 по наклонному диску 7. За счет диска 7 и пружин внутри рабочих камер обеспечивается возвратно-поступательное движение плунжеров 5 относительно блока 4. При этом рабочие камеры меняют свой объем от минимального (позиция 3) до максимального (позиция 2) и обратно. Для подвода и отвода жидкости служит неподвижный распределитель 1 с дугообразными окнами 9 и 10. Он устроен таким образом, что при увеличении объема рабочей камеры она соединяется со всасывающим трубопроводом через окно 9, а при уменьшении — с напорным трубопроводом через окно 10.

 

Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком 4 (рис. б) Главное отличие в том, что у него относительно оси вращения (вала 5) наклонен не диск 7, а блок 4. Из-за наклона блока 4 относительно ведущего вала 8 у большинства насосов такой конструкции имеется дополнительный вал 12 с шарнирами для передачи вращающего момента от диска 7 на блок 4. В приведенной конструкции вытеснителями являются поршни 11, которые нагнетают жидкость из рабочих камер 2 и 3 через торцевой распределитель /.

 

Принципы работы насосов с наклонным блоком и наклонным диском не отличаются друг от друга, но в показанной на рис. б конструкции поршни 11 совершают возвратно-поступательное

 

34

движение за счет кинематической связи между ними и диском 7. Такие конструкции вытеснителей используются и в насосах с наклонными дисками.

 

Объем рабочей камеры W_K для обеих разновидностей этих насосов равен произведениюплощади поршня (плунжера) S_n и его рабочего хода l (W_K = S_{n ∙}l ). Однако рабочий ход l для этих насосов будет вычисляться по разным зависимостям. Для их определения на рис. построены треугольники, показывающие связь рабочего хода l с диаметром D. Из геометрических соотношений следует, что для насоса с наклонным диском l = D tg γ, а для насоса с наклонным блоком l = D sin γ. Тогда получим формулы для вычисления рабочих объемов аксиально-поршневого насоса с наклонным диском W_0Дi и наклонным блоком W_{0 Б}:

 

Аксиально-поршневые насосы могут быть регулируемыми. Регулирование обеспечивается за счет изменения угла γ наклона диска 7 (у насоса с наклонным диском,см.рис. а) или угла γ наклона блока 4 (у насоса с наклонным блоком,см.рис. б) что приводит к изменению хода вытеснителя ирабочего объема насоса.

 

Аксиально-поршневые насосы отличаются сложностью изготовления, но имеют хорошие эксплуатационные характеристики. Создают давления до 30...40 МПа, могут работать в широком диапазоне частот вращения (500... 4000 об/мин и более).

 

Полные КПД этих насосов достигают 0,90...0,92, а объемные КПД — 0,95...0,98.

 

Применяются в авиации, машинах для строительных и дорожных работ, а также в сельскохозяйственном машиностроении и станкостроении.