Радиально плунжерный насос принцип работы

Радиально-поршневые насосы

Типы радиально-поршневых насосов

Различают несколько типа радиально-поршневых насосов.

По количество ходов поршня за один оборот:

  • одноходовые;
  • многоходовые.

По механизму распределения:

  • с цапфовым распределением;
  • с клапанным распределением.

По типу конструкции:

  • с эксцентриковым валом;
  • с эксцентриковым ротором.

Принцип работы радиально-поршневого насоса с цапфовым распределением

Схема радиально-поршневого насоса показана на рисунке.

Ротор 1 установлен в статоре 2 с эксцентриситетом e. Поршни 3 установлены в отверстия в роторе и прижимаются к статору под действием центробежной силы и усилия пружин. При вращении ротора поршни перемещаются внутри отверстий на величину 2e. Получается, что поршни совершают возвратно-поступательное движение в отверстиях, тем самым увеличивая, а затем уменьшая объем рабочей камеры. При увеличении объема распределительный узел соединяет полость под поршнем с линией всасывания 5, при уменьшении — с линией нагнетания 4.

Цапфовый узел распределения расположен в центральной части ротора.

Распределение потоков жидкости осуществляется через окна 4 и 5, соединенные с напорной и всасывающей линиями. Полости под поршнями при всасывании сообщаются сообщаются с окном 5, а при нагнетании — с окном 4 через отверстия.

Радиально-поршневые насосы, как правило, изготавливают с нечетным количеством поршней, это позволяет снизить пульсации подачи.

Устройство радиально-поршневого насоса с клапанным распределением

Поршни 1 размещены в гильзах 2, которые установлены в корпусе 3. Вал 4 выполнен с эксцентриковой цапфой 5 (шейкой). По действием усилия пружин 6 поршни прижимаются к эксцентриковой поверхности.

При вращении вала за счет эксцентриситета поршни совершают линейное перемещение, изменяя объем рабочей камеры. В момент увеличения объема камеры открывается всасывающий клапан, жидкость через канавку, выполненную на цапфе попадает в рабочую камеру. Пройдя крайнее положение, поршень начинает перемещаться в обратном направлении, приближаясь к статору — объем рабочей камеры уменьшается. В этот момент открывается напорный клапан (всасывающий клапан закрыт), жидкость из камеры вытесняется поршнем в напорную линию.

Регулируемый радиально-поршневой насос

Регулирование рабочего объема проще всего осуществить за счет изменения эксцентриситета статора.

Винт 1 позволяет перемещать статор внутри корпуса насоса, тем самым меняя эксцентриситет между ротором и статором.

При нулевом эксцентриситете подача насоса будет равна 0. При увеличении величины эксцентриситета насоса подача будет увеличиваться.

Расчет подачи радиально-поршневого насоса

Подача поршневого насоса определяется частотой вращения вала, диаметром и ходом и количеством поршней. Ход поршня в рассматриваемом случае составляет два эксцентриситета.

Характеристики радиально-поршневых насосов

  • Максимальное рабочее давление до 100 МПа;
  • Рабочий объем от 0,5 до 100 см 3 ;
  • Частота вращения от 1000 до 3000 об/мин;
  • Максимальная мощность до 3000 кВт;
  • Уровень шума — средний.

Применение радиально-поршневых насосов

Радиально поршневые насосы используют в гидроприводах прессов, прокатных станов, зажимных устройств станков, и других системах где требуется обеспечить высокое давление.

Основы гидравлики

Радиально-поршневые роторные насосы

Роторными радиально-поршневыми насосами, согласно ГОСТ 17398-72, называют объемные насосы, у которых ось вращения ротора перпендикулярна осям рабочих органов или составляет с ними угол более 45°. Т. е. рабочие камеры таких насосов образованы поверхностями цилиндров и поршней, оси которых перпендикулярны (радиальны) оси блока цилиндров или составляют с ней значительный угол. Если угол между ротором и осями рабочих органов меньше указанного, то такие насосы относят к аксиальному типу.
Радиально-поршневые насосы иногда называют насосами Холла , по имени изобретателя этого вида объемных насосов — американца Генри Холла, жившего в XIX в и создавшего много интересных конструкций гидро- и пневмомашин.

Как и для аксиальных насосов подобной конструкции, для радиально-поршневых насосов, имеющих поршни малого диаметра (плунжеры) , применяют термин радиально-плунжерные насосы .

Радиальные роторно-поршневые насосы (как и их близкие «родственники» — аксиально-поршневые насосы) изготовляются для постоянной и регулируемой подачи.
Применение радиальных роторно-поршневых насосов предпочтительно для малых частот вращения и больших крутящих моментов, а аксиальных — для высоких частот вращения и малых крутящих моментов.
Роторно-поршневые насосы используют в гидросистемах с высоким давлением рабочей жидкости. Обычно их используют в приводах, работающих при давлении жидкости до 32 МПа, но они допускают и более высокие давления — в некоторых конструкциях — до 100 МПа.
У большинства радиально-поршневых гидромашин частота вращения ограничена величиной 1500 об/мин. Это связано с увеличением осевого момента инерции в таких конструкциях из-за значительного расстояния между вращающимися массами (поршнями, цилиндрами) и осью вращения.

На рисунке 1 показана конструктивная схема радиально-поршневого насоса.

Насос содержит обойму 1 , расположенную в корпусе (на схеме не показан) с возможностью перемещения вдоль оси а – а .
В цилиндрической расточке обоймы на неподвижной распределительной оси 2 расположен вращающийся блок цилиндров 4 , приводной вал 5 которого соединен с электродвигателем. В блоке 4 в радиальных расточках (цилиндрах) свободно (без закрепления) расположены поршни 3 .

Поршни могут располагаться в блоке в несколько рядов, а общее число поршней иногда достигает нескольких десятков.
В рабочем положении ось обоймы O2 и ось вращения блока цилиндров O1 смещены на величину е , что обеспечивает неравномерный зазор между внутренней поверхностью обоймы и внешней поверхностью блока.

При работе насоса поршни, постоянно прижатые центробежными силами к обойме, совершают вращательное движение вокруг оси O1 и возвратно-поступательное движение в цилиндрах блока.
Если блок вращается по часовой стрелке, то поршни, находящиеся выше оси а – а перемещаются от оси O1 , что приводит к увеличению объемов рабочих камер, падению давления p2 до величины меньше атмосферного давления и обеспечивает всасывание масла из бака насосной станции.
Одновременно поршни, располагающиеся ниже оси а – а перемещаются к оси O1 и вытесняют жидкость из рабочих камер с избыточным давлением p1 через отверстие в распределительной оси 2 в напорную линию привода.
Зоны всасывания и нагнетания разделены перегородкой, совпадающей с осью а – а .

Теоретическая производительность радиально-поршневого насоса может быть определена по формуле:

Qm = hSnzn = ezn πd 2 /2 , м 3 /с

где:
h = 2e — ход поршня в цилиндре;
S = πd 2 /4 — площадь поршня;
d — диаметр поршня (плунжера);
e — эксцентриситет O1O2 ;
z — число поршней в блоке;
n — частота вращения блока (обычно равна частоте вращения вала электродвигателя).

Производительность в регулируемых насосах зависит от настроенной величины эксцентриситета, который можно изменять не только по величине, но и по направлению (знаку) смещения обоймы 1 в направляющих корпуса. Изменение знака эксцентриситета вызывает изменение направления (реверс) потока масла в насосе.

Радиально-поршневые насосы характеризуются значительными габаритами и массой, большой инерционностью вращающихся частей, сравнительно малой (до n = 16 с -1 ) частотой вращения ротора. Благодаря способности создавать высокое рабочее давление (до 32 МПа и более) , а также высокому КПД (до 85%) , эти насосы нашли применение в протяжных станках, гидравлических прессах и подъемных машинах, т. е. в условиях работы в гидроприводах с высокими давлениями.

Достоинства радиально-поршневых насосов:

  • способность создавать высокие рабочие давления в гидроприводе;
  • возможность плавно и в широких пределах регулировать рабочий объем и объемную подачу;
  • высокий КПД при большом давлении;
  • значительная энергоемкость на единицу массы (в некоторых высокооборотных конструкциях до 12 кВт/кг) ;

Недостатки радиально-поршневых насосов:

Основные недостатки радиально-поршневых насосов аналогичны таковым у аксиально-поршневых насосов:

  • сложность конструкции и связанная с этим низкая надёжность;
  • высокие требования к обработке поверхностей и подгонке сопрягаемых деталей, что сказывается на высокой стоимости данного типа гидромашин;
  • необходимость в тонкой фильтрации рабочей жидкости;
  • значительные пульсации подачи (для насосов) и расхода (для гидромоторов) , что приводит к скачкам давления в гидросистеме.

Кроме того, эти насосы имеют ряд специфических недостатков, связанных с особенностями конструкционной компоновки, и приводящих к увеличению осевого момента инерции вращающихся масс.
Характерные недостатки радиально-поршневых насосов, не присущие аксиально-поршневым насосам:

  • в сравнении с аксиально-поршневыми насосами радиально-поршневые не допускают высоких частот вращения;
  • меньшая компактность;
  • сравнительно высокая инерционность (момент инерции вращающихся масс) ;
  • большие радиальные размеры и габариты.

Радиально поршневой насос: устройство, принцип работы

Радиально-поршневой насос получил достаточно обширное распространение в различных сферах хозяйства и производства. Стоит более подробно рассмотреть принципы его действия, а также внутреннее устройство.

Внутреннее устройство насоса и общий принцип его работы

Прежде всего, под радиально поршневыми насосами подразумевают такие насосные агрегаты, у которых ось вращения на ведущих звеньях располагается под прямым углом по отношению к осям рабочих органов, либо под углом, равным больше 45 градусов. Также эти насосы относятся к так называемому виду объемных гидромашин.

Читайте также  Принцип работы делителя КПП Камаз

Их конструктив может различаться деталями, в зависимости от той или иной модели машины. Однако в общем виде он выглядит следующим образом:

На представленной схеме указаны основные рабочие элементы насоса:

  • роторная часть, которая, соответственно, устанавливается в статорной части;
  • статорная часть, оснащенная эксцентриситетом;
  • рабочий поршень, которых в данной схеме пять, однако в реальности их может быть разное количество. Их прижимают к статорной части посредством естественной центробежной силы, а также специальных пружин. Во время вращения роторной части насоса поршень перемещается внутри своего отверстия, таким образом, совершая возвратные и поступательные движения, что приводит к увеличению и уменьшению объема в рабочей камере. При этом во время увеличения рабочего объема распределительным узлом осуществляется соединение полости, расположенной под поршнем, с так называемой линией всасывания;
  • линия нагнетания – с ней осуществляется соединение вышеупомянутой полости во время уменьшения рабочего объема камеры;
  • линия всасывания.

Цапфовый узел распределения располагается на центральной части роторной части. Потоки рабочей жидкости распределяются посредством окон на линиях нагнетания и всасывания. Полости, которые располагаются под поршневой частью, во время фазы всасывания соединяются с окном позиции 5, а на фазе нагнетания – с окном позиции 4 через соответствующие отверстия.

Почти всегда насосные машины такого типа изготавливаются с числом поршней, равным нечетному количеству (три, пять, семь и т.д.). Благодаря этому, удается значительно уменьшить уровень пульсации во время подачи. Как раз пульсированную подачу часто и относят к наиболее существенным минусам радиально поршневых насосов.

Разновидности радиально поршневых насосов

Данный тип насосов не является устоявшимся. Конструкторы постоянно работают над улучшением конструктива оборудования. Это приводит к тому, что на сегодняшний день существует несколько типов таких насосов.

В частности, по числу рабочих ходов поршней за одно вращение выделяют одноходовые и многоходовые варианты. Если же проводить классификацию по механизмам распределения, то это будет насос либо с распределением клапанного типа, либо с цапфовым.

Можно предложить классифицировать насосы по типам их конструкций – насосы с эксцентриковым валом, либо оборудованные эксцентриковым ротором. Каждый из этих видов имеет свои особенности и позволяет расширять возможности его владельца.

Более подробно о видах этих насосов можно узнать у специалистов «Центра технического обеспечения и сервиса», который занимается производством гидрооборудования и изготовлением печатных плат.

Как рассчитать подачу для такого насоса

Под подачей подразумевается показатель расхода жидкостей, проходящих через напорные патрубки, то есть через линию напора. Можно встретить самые разные методики расчета данного показателя. В то же время, существует достаточно простая формула, позволяющая точно рассчитать подачу в случае с радиально поршневым насосом: Q = Vzn = 2eSzn.

В приведенной формуле переменным присваиваются следующие значения:

  • Q – подача для насоса;
  • V – показатели рабочего объема каждой из его камер;
  • n – показатель частоты оборотов вала привода;
  • e – показатель эксцентриситеты;
  • z – число поршней, которые установлены в насосе;

Подачу в этом случае определяют через показатель частоты обращения вала, диаметр и показатель хода, а также количество поршней, предусмотренных конструктивом. Показатель хода поршней здесь составляет 2 эксцентриситета, однако он может быть и другим.

Переменная S является в приведенном способе расчета показателем кратности работы. Данное насосное оборудование может быть как двух-, так и неоднократного действия. Это возможно путем создания на внутренних частях корпуса специализированного профиля, обеспечивающего за каждый оборот роторной части 2 и больше рабочих ходов.

Кроме того, можно заметить, что такая разновидность гидронасосов, как конструкции однократного действия, часто является регулируемой. В таких машинах показатели рабочих объемов изменяют через смещение роторной части относительно корпусной части.

Характеристики

В зависимости от конкретной модели и его разновидности, технические характеристики насоса могут различаться между собой. Однако в усредненном виде они выглядят примерно так:

  1. Показатель максимального рабочего давления – 100 мегапаскалей – здесь все зависит от физических габаритов насоса.
  2. Показатели рабочего объема составляют от 0.5 до 100 кубических см.
  3. Скорость вращения обеспечивается от 1 000 до 3 000 оборотов в минуту.
  4. Развиваемая мощность – до 3 мегаватт.

Что же касается уровня шумности, то можно охарактеризовать его как средний – даже при достаточно высоких рабочих нагрузках.

Преимущества и недостатки радиально поршневого насоса

Данный вид насосного оборудования является надежным. Конструкторы постарались, чтобы каждый составной элемент исправно выполнял свою функцию. Таким образом, насосы радиально поршневого типа позволяют длительное время работать в условиях повышенного давления. Там, где ни один другой вид насосов долго не выдержит, на помощь может прийти как раз радиально поршневой.

Кроме того, такой насос отличается продолжительным сроком бесперебойной эксплуатации. Изготовители дают гарантию 40 000 часов работы на отказ, а то и больше. Зафиксированы случаи, когда такие насосы функционировали на протяжении 15 лет без ремонтных работ.

Наконец, можно гибко регулировать рабочие объемы насоса – это также немаловажное преимущество перед остальными типами насосов – как в конструктивном плане, так и в экономическом.

Есть, впрочем, и недостатки. Прежде всего, потребители отмечают пульсированный характер подачи. В некоторых случаях данный момент действительно является критически важным. Отсюда вытекает и еще один минус – пульсированное давление. Можно также отметить повышенные инерционные показатели поворотных элементов.

Радиально поршневое насосное оборудование нельзя назвать малогабаритным. В особенности, в радиальном направлении. Да и вес его для каждой предлагаемой единицы развиваемой мощности несколько больше, нежели в случае с остальными видами гидронасосов.

Сфера применения

Выше уже было отмечено, что данный вид насосов активно используется там, где требуется работа под высоким давлением – причем, в течение весьма продолжительного времени. Не каждый вид насосов справится с этим, поэтому надежда остается именно на насосы радиально поршневого вида.

Это различные гидравлические прессы, станковое оборудование, прокатные станы, а также многие другие системы, функционирующие под достаточно высоким давлением – от 400 бар и выше. Как правило, это машиностроительная сфера. Часто зажимные устройства и прессы требуют давления не ниже 700 бар, а то и больше.

В любом случае, данный тип насосного оборудования используют значительно реже, нежели, к примеру, насосы аксиально-поршневого типа, оборудованные качающим узлом. Главным их отличием от прочих насосов роторного типа является то, что производят их с большим рабочим объемом.

Для частного применения данные насосы практически не подходят в силу их сравнительно высокой конструктивной сложности. Да и мощности, как правило, с избытком для повседневного частного использования.

Если у Вас остались вопросы, заполните форму:

Назначение, устройство и принцип работы радиально-поршневого насоса. Типы конструкций, основные расчетные формулы и условные графические обозначения на схемах

РАДИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ И ГИДРОМОТОРЫ

Радиально-поршневым насосом называют поршневой насос, у которого рабочие камеры образованы рабочими поверхностями поршней и цилиндров, а оси поршней расположены перпёндикулярно к оси блока цилиндров или составляют с ней угол более45°.

Схема радиально-поршневого насоса однократно. действия Статор 1 расположен эксцентрично относительно ротора 2 (е—эксцентриситет). В цилиндрах, радиально расположенных в роторе, находятся поршни 3, которые опираются сферической головкой на опорную поверхность статора. Оси цилиндров расположены в одной плоскости и пересекаются в одной точке. Распределение рабочей жидкости осуществляется неподвижным цапфенным золотниковым распределителем 4, в котором А — всасывающая и Б — нагнетающая полости, аб — перемычка. Вал 5 жестко соединен с ротором 2.

Принцип работы насоса следующий. При вращении ротора, например, по часовой стрелке, поршни совершают сложное движение — они вращаются вместе с ротором и движутся возвратно поступательно в своих цилиндрах так, что постоянно контактируют с направляющёй статора. Поршни прижимаются к статору центробежными силами, давлением жидкости (при наличии под питки) и иногда пружинами. В рабочих камерах, расположенных выше горизонтальной осёвой линии, поршни перемещаются в направлении от распределителя 4. Рабочие камеры соединены со всасывающей полостью А. Так как объемы этих рабочих камер увеличиваются, рабочая жидкость заполняет их. Так происходит процесс всасывания. На участке перемычек аб цапфенного распределителя поршни не совершают поступательное движёние и, следовательно, объемы рабочих камер не изменяются. Рабочие камеры, расположенные ниже горизонтальной осевой линии; соединены с полостью Б. Поршни в этих камерах перемещаются в направлении к цапфенному распределителю и вытесняют рабочую жидкость из рабочих камер на выход из насоса. Так происходит процесс нагнетания.

Читайте также  Принцип работы воздушного ресивера

При необходимости увеличения рабочего объема используют радиально-поршневые насосы многократного действия, в которых

за один оборот вала происходит несколько рабочих циклов.

Рабочий объем радиально-поршневого насоса однократного действия

где S— площадь поршня; е — экcцентриситет; z—число поршней; k—число рядов поршней,

Рабочий объем радиально-поршневого насоса многократного действия

где m — число циклов.

Так как эксцентриситет е определяет ход поршня (h = 2е), то изменением эксцентриситета е регулируют рабочий объем насоса. При возможности смещения статора в обе стороны от оси ротора появляется возможность реверсирования потока рабочей жидкости.

Конструкция высокомоментного радиально-поршневого гидромотора шестикратного действия. Его основными конструктивными’ элементами являются корпус (статор) 7 с крышками 6 и 9, блок цилиндров (ротор) 10 с двумя подшипниками качения, одиннадцать поршней 8 в сборе, торцовый распределительный диск 5 с втулками З и 4, крышка 2 распределителя со штуцерами 1 и 12, уплотнительные кольца и уплотнительная манжета 11. Рабочие камеры А гидромотора образованы рабочими поверхностями блока цилиндров и поршней. Каждая рабочая камера при помощи каналов и отверстий блока и торцового распределительного диска соединена со штуцерами 1 или 12, предназначенными для подвода и отвода рабочей жидкости. Торцовый распределительный диск 5 прижат к торцу блока цилиндров 10 через компенсационную шайбу пружиной втулки З. В распределительном диске установлены втулки З и 4, которые соединяют каналы распределительного диска с каналами крышки 2. При работе каждый из одиннадцати поршней совершает за один оборот вала в определенной последовательности шесть двойных ходов, при которых в рабочих камерах происходит сначала нагнетание, а затем вытеснение.

Принцип работы гидромотора следующий. При подсоединении напорной линии к штуцеру 12 рабочая жидкость под давлением поступает через соединительные втулки 4 к распределитель ному диску 5 и далее через шесть торцовых отверстий распредёлительного диска и торцовые отверстия блока цилиндров 1О в те рабочие камеры, поршневые группы которых в этот момент расположены на рабочих участках (участках скатывания по профилю) копира корпуса 7. В этих камерах начинается процесс нагнетания. Под действием силы давления жидкости поршни выдвигаются из цилиндров. При этом каждый поршень. развивает усилие, которое передается через ось двум подшипникам качения поршневой группы. В точке контакта подшипников с копиром возникает сила N, нормальная к рабочему участку копира. Поскольку сила N направлена под углом к оси поршней, возникает тангенциальная сила Т, которая создает момент, вращающий блок цилиндров и вал гидромотора.

При вращении блока цилиндров в других рабочих камерах гидромотора происходит вытеснение рабочей жидкости В этот момент подшипники качения поршнёвых групп расположены на холостых участках (участках накатывания на профиль) копира. Поршни под действием возникающих сил вдвигаются в цилиндры, и происходит вытеснение рабочей жидкости из рабочих камер, которая через соответствующие торцовые отверстия блока цилиндров и распределительного диска поступает на выход гидромотора через штуцер 1.

Частота вращения вала нерегулируемого гидромотора прямо пропорциональна. расходу жидкости, через гидромотор

Для изменения направления вращения вала необходимо изменить направление подвода рабочей жидкости под давлением к гидромотору. При подводе рабочей жидкости к штуцеру 1 вал гидромотора вращается в противоположную сторону. При этом принцип работы гидромотора остается прежним.

Кулачковые радиально-поршневые насосы выполняют с клапанным’ распределением

Рабочая камера насоса заполняется жидкостью через всасывающий клапан 2 с пружиной 1; Вытеснение жидкости производится поршнем 5 через нагнетательный клапан3. Движение поршню 5 передается кулачком 6, к которому поршень поджимается пружиной 4. Ось 01, вокруг которой вращается кулачок, смещена относительно его геометрической оси 02 на эксцентриситет е. При вращении кулачка поршень совершаёт в цилиндре возвратно-поступательное движение. Ход поршня равен 2е. По такой схеме выполняются насосы серии ВНР для гидропривода механизированных крепей в горной промышленности. Максимальное давление 32 МПа, подача до 10 л/с; насосы работают на водной эмульсии.

Кулачковые радиально-поршневые насосы с клапанным распределением являются необратимыми гидромашинами, т. е. они не могут работать в режиме гидромоторов. Кроме того, подобные насосы не допускают изменения направления вращения.

Материалы основных деталей радиально-поршневых гидромашин выбирают с учетом режимов и условий эксплуатации, а также в зависимости от типа конструкции. для повышения антифрикционных свойств распределительного диска и блока цилиндров соответственно применяют бронзу или сталь с цементацией рабочей поверхности на глубину 0,7- 0,9 мм и закалкой до твердости НRС 58—62. Поршни изготовляют из стали 20Х или ШХ 15 с твердостью поверхности после термообработки НRС.58—62, а для стали 40Х с наибольшей возможной твердостью. Копир выполняют из стали ШХ 15 с твердостью НRC 56—62. Статор изготовляют из чугуна СЧ 12 или стали.

№16 НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ШЕСТЕРЕННОГО НАСОСА. ТИПЫ КОНСТРУКЦИЙ,ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ НА СХЕМАХ.

Шестеренным называется роторный насос с рабочими звёньями в виде шестерен (зубчатых колес), обеспечивающих геометрическое замыкание рабочих камер и передающих вращающий момент. Шестеренные насосы применяю в гидроприводах как самостоятельные источники питания невысокого давления, или как вспомогатёльные насосы для подпитки гидросистем.

В расточках корпуса 2 размещены ведущая шестерня 1 и ведомая 3,находятциеся в зацеплении. Шестерни имеют одинаковые модули и число зубьев. Корпус, является статором, ведущая шестерня ротором, а ведомая — замыкателем. В насосе имеются вал 7, ось 6 и боковые крышки 4 и 5. Рабочие камеры образуются рабочими поверхностями корпуса, двух боковых крышек и зубьев ше-стерен. Корпус 2 имеет полость всасывания А и нагнетания Б. Принцип работы шестеренного насоса следующий. В насосе полость всасывания расположена с той стороны, где. зубья шестёрен выходят из зацепления. При вращении вала к ведущей шестерни, например,. по часовой стрелке, в полости всасывания А создается разрежение, так как при выходе из зацепления зубьев шестерен объем полости увеличивается. Под действием перепада давлений рабочая жидкость заполняет освободившееся. пространство в полости А. Так происходит процесс всасывания. После этого каждая из шестерен перемещает в противоположных кольцевых направлениях рабочую жидкость,. находящуюся во впадинах зубьев, из полости А в полость Б. Происходит процесс вытеснения (нагнетания), при котором встречные объемы жидкости сначала соединяются в полости В, а затем жидкость вытесняется из полости Б на выход насоса зубьями шестерен, входящими в зацепление.

Обычно не вся жидкость вытесняется из полости нагнетания. Часть жидкости по радиальным зазорам (между расточкой корпуса и наружным диаметром шестерни), торцовым зазорам (между торцами шестерен и боковых крышек) и в местах зацепления перетекает в полость всасывания, а часть ее запираётся при зацеплении шестерен во впадинах между ними, что может привести к поломке насоса. Для устранения резкого увеличения давления (для разгрузки) предусматривают специальные разгрузочные канавки. Например, в боковых крышках втулок и в других местах, с которыми запертый объем жидкости соединяется с полостями А или В.

Рабочий объем шестеренного насоса

V=

где б =(3…6)m — высота зуба; m — модуль зубьев; z — число зубьев шестерни; b — ширина венца шестерни.

Число зубьев шестерен следует выбирать меньшим (z = 6 .. 16), а модуль большим (при этом значительно уменьшаются габариты насоса). Ширину венца шестерни обычно принимают равной b = (3 . 6) m.

Так как параметры, определяющие рабочий объем шестеренного насоса, постоянные, то шестеренные насосы являются нерегулируёмыми.

В расточках корпуса 1 размещены две шестерни 8 и 11, которые через шпонки 6 связаны с ведущим валом З и осью 5.

В осевом направлении шестёрни фиксируют на валу и оси пружинными кольцами 4. Посадка колес на валу и оси допускает возможность самоустановки их относительно сопряженных торцовых поверхностей втулок 2, одновременно выполняющих роль подшипников скольжения.

Корпус 1 имеет крышки 7 и 9 В крышке 9 установлена уплотнительная манжета. 10 для предотвращения утечек по валу З. В валу и оси выполнены отверстия Е, а на крышке — канавки Ж для отвода утечек во всасывающую линию. Для исключения за- пирания рабочей жидкости в замкнутых объемах на торцовых поверхностях втулок 2 со стороны рабочих камер выполнены разгрузочные канавки Г. Полость А по сравнению с полостью Б выполнена большего диаметра с целью улучшения условий всасывания.

Корпуса шестеренных насосов изготовляют из чугуна, стали или алюминия. для изготовления шестерен используют легированные стали (20Х, 40Х, 18Х НЗА и др.) с применением цементации и закалки или азотирования. Боковые крышки. выполняют, как и корпуса, из чугуна и стали, иногда из бронзы.

Читайте также  Камаз 65115 n3 технические характеристики

Радиально-поршневые гидромашины. Их принцип действия и кинематика

Радиально-поршневым насосом называют поршневой насос, у ко­торого рабочие камеры образованы рабочими поверхностями поршней и цилиндров, а оси поршней расположены перпендикулярно оси блока цилиндров или составляют с ней угол более 45°,

Конструктивная схема радиально-поршневого насоса одно­кратного действия показана на рисунке. Статор 1 расположен эксцентрично относительно ротора 2 (е — эксцентриситет). В ци­линдрах, радиально расположенных в роторе, находятся поршни 3, которые опираются сферической головкой на опорную поверхность статора. Оси цилиндров расположены в одной плоскости и пере­секаются в одной точке. Распределение рабочей жидкости осуществляется неподвижным цапфенным распределителем 4, в кото­ром А— всасывающая и Б — нагнетающая полости, аб — пере­мычка. Вал 5 жестко соединен с ротором 2.

Радиально-поршневой насос однократного действия

Принцип работы насоса заключается в следующем. При вра­щении ротора, например по часовой стрелке, поршни совершают сложное движение — они вращаются вместе с ротором и движутся возвратно-поступательно в своих цилиндрах так, что постоянно контактируют с направляющей статора. Поршни прижимаются к статору центробежными силами, давлением жидкости (при на­личии подпитки) и иногда пружинами. В рабочих камерах, рас­положенных выше горизонтальной линии, поршни перемещаются в направлении от цапфенного распределителя 4. Рабочие камеры соединены со всасывающей полостью А. Так как объемы рабочих камер увеличиваются, то рабочая жидкость заполняет их объемы. Так, происходит про­цесс всасывания.

На участке перемычек аб цапфенного распределителя поршни не совершают поступательного движения и, сле­довательно, объемы рабочих камер не изме­няются, Рабочие камеры расположенные ниже горизонтальной линии, соединены с полостью нагнетания Б. Поршни в этих каме­рах перемещаются в направлении к цапфенному распределителю и вытесняют рабочую жидкость из рабочих камер на выход из насоса. Так происходит процесс нагнетания.

Для увеличения рабочего объема радиально-поршневые на­сосы делают иногда многорядными. Оси поршней располагают в нескольких параллельных плоскостях. К полостям Л и £ в этом случае подводят, как правило, для уменьшения скоростей потока по два канала.

Расчётная схема насоса (вращающейся кулисы)

Некоторые расчеты. В основу кинематики радиально-поршневого насоса положена схема вращающейся кулисы, которая включает неподвижный кривошип 12, шатун О2A, пол­зун (поршень) и направляющую (цилиндр) О1А. Точка О1 соответ­ствует оси ротора, точка 2 — оси опорной поверхности статора; O12 = e.

При вращении направляющей вокруг точки 1 ползун совер­шает два движения: вращательное вокруг точки 0Х и возвратно-поступательное по направляющей (вдоль радиуса). Положение поршня в любой момент времени определяется углом j и перемен­ным радиусом

r= R cosb +е cos (180 —j). (14)

Практически угол b мал, поэтому cos b @1 и

r= R –е cos (j). (15)

Ход поршня определяется выражением х — е (1 — cosj), пол­ный ход поршня

х = 2е.

Изменение радиуса r при вращении определяет относительную скорость vn перемещения поршня по цилиндру:

(16)

где w— угловая скорость ротора.

Мгновенная подача одним поршнем рабочей жидкости определяется произведением площади поршня Sn на относительную скорость Vп: тогда для радиально-поршневого насоса с числом поршней z м гновенная подача насоса

(17)

где

Следовательно, радиально-поршневой насос обеспечивает неравномерную подачу рабочей жидкости Для снижения неравномерности подачи необходимо увеличивать число поршней, причём нечетное их число предпочтительнее

Рабочий объем радиально-поршневого насоса однократного действия

где Sn — площадь поршня; h— полный ход поршня, е — эксцентриситет; z— число поршней; k— число рядов.

Так как эксцентриситет еопределяет ход поршня h, изменением эксцентриситета регулируют рабочий объем. При возможности смещения статора в обе стороны от оси появляется возможность реверса насоса и направления потока рабочей жидкости. Подачу насоса определяют по фор­муле

В радиально-поршневыых машинах поршни опи­раются на опорную повперхность статора сфери­ческой головкой или че­рез подшипниковую пару. Такой простой контакт имеет ряд недостатков.

Схемы контактов порш­ня с опорным кольцом статора

Вследствие больших контактных напряжений в точке контакта по оси поршня (см. рис. а) появляются большие потери на трение и происходит нагрев головки поршня. Для уменьшения потерь на трение головки об опорное кольцо и поршня о стенки цилиндра и для улучшения смазки поршню сообщают поворотное движение вокруг его оси. Для этого опорную поверхность статора выполняют под углом ф = 15 . 20° (рис. б). Так как точка контакта смещена от оси, то при работе машины поршень еще поворачи­вается вокруг своей оси под действием силы трения. Возникающая при этом сила Т, нагружая поршень, стремится сместить ротор п осевом направлении. Для компенсации этой осевой силы уста­навливают второй ряд поршней с опорой на симметричную опор­ную поверхность с встречным наклоном поверхности (рис. в).

На рис. ниже показан высокомоментный радиально-поршневой гидромотор шестикратного действия. Основные конструктивные элементы: корпус (статор) 7 с крышками 6 и 9, блок цилиндров (ротор) 10 с двумя подшипниками качения, одиннадцать поршней в сборе 8, торцовый распределительный диск 5 со втулками 3 и 4, крышка 2 распределителя со штуцерами / и 12, уплотнительные кольца и уплотнительная манжета 11. Рабочие камеры Л гидро­мотора образованы рабочими поверхностями цилиндров блока и поршней. Каждая рабочая камера при помощи каналов и отвер­стий блока и торцового распределительного диска соединена со штуцерами 1 или 12, предназначенными для подвода и отвода рабочей жидкости. Торцовой распределительный диск 5 прижат к торцу блока

Радиально-поршневой высокомоментный гидромотор

цилиндров 10 через компенсационную шайбу пру­жиной втулки 3. В распределительном диске установлены по три втулки 3 и 4, которые соединяют каналы распределительного диска с каналами крышки 2.

При работе каждый из одиннадцати поршней совершает за один оборот вала в определенной последовательности шесть двойных ходов, при которых в рабочих камерах происходит сначала нагнетание, а затем вытеснение.

Принцип работы гидромотора. При подсоединении напорной линии к штуцеру 12 гидромотора рабочая жидкость под давлением поступает через соединительные втулки 4 к распределительному диску 5 и далее через шесть торцовых отверстий распределитель­ного диска и торцовые отверстия блока цилиндров 10 поступает в те рабочие камеры, поршневые группы которых в этот момент расположены на рабочих участках (участках скатывания по про­филю) копира корпуса 7. В этих рабочих камерах начинается процесс нагнетания. Под действием давления жидкости поршни выдвигаются из цилиндров. При этом каждый поршень развивает? усилие Р, которое передается через ось двум подшипникам каче­ния поршневой группы. В точке контакта подшипников с копи­ром возникает усилие N, нормальное к рабочему участку копира. Поскольку усилие N направлено под углом к оси поршней, возни­кает тангенциальное усилие Т, которое создает крутящий момент, вращающий блок цилиндров и вал гидромотора. При вращении блока цилиндров в других рабочих камерах гидромотора происхо­дит вытеснение рабочей жидкости. В этот момент их подшипники качения поршневых групп расположены на холостых участках (участках накатывания на профиль) копира. Поршни под действием возникающих сил вдвигаются в цилиндры и происходит вытесне­ние рабочей жидкости из рабочих камер, которая через соответ­ствующие торцовые отверстия блока цилиндров и распределитель­ного диска поступает на выход гидромотора через штуцер 1. Частота вращения нерегулируемого гидромотора прямо про­порциональна расходу жидкости через гидромотор: п = Q/V.

Чтобы произвести реверс вращения вала, необходимо изменить направление подвода рабочей жидкости под давлением к гидромотору. При подводе рабочей жидкости к штуцеру / вал гидромотора вращается в противоположную сторону. При этом принцип ра­боты гидромотора прежний.

Схема принципа работы кулачкового радиально-поршневого насоса

Кулачковые радиально-поршневые насосывыполняют с распределением, состоящим из гидравлических клапанов. Рабочая камера насоса заполняется рабочей жидкостью через всасывающий кла­пан 2 с пружиной 1, а вытеснение жидкости производится порш­нем 5 через нагнетательный клапан 3. Движение поршню 5 пере­дается кулачком 6, к которому поршень поджимается пружи­ной 4. Ось 0j, вокруг которой вращается кулачок, смещена отно­сительно его геометрической оси 02 на величину эксцентриси­тета е. При вращении кулачка поршень совершает в цилиндре возвратно-поступательное движение. Ход поршня 2е.

Кулачковые радиально-поршневые насосы с клапанным рас­пределением являются необратимыми гидромашинами, т. е. они не могут работать в режиме гидромоторов. Кроме того, подобные насосы не допускают изменения направления вращения.

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 94 ; Нарушение авторских прав