Объемные гидромашины. Эпюры давлений в рабочих камерах шестеренного насоса. Схема насоса двукратного действия

ОБЪЕМНЫЕ ГИДРОМАШИНЫ

Насосы и гидродвигатели являются основными элементами гидропривода и носят общее название – гидромашины (ГМ). Общим принципом действия любой ГМ является циклическое изменение объемов рабочих камер. Рабочая камера – это ограниченное изменяемое замкнутое пространство, которое попеременно сообщается с полостью всасывания и нагнетания в насосах и нагнетания и слива в гидродвигателях. Перемещение рабочей жидкости в объемном гидронасосе происходит путем вытеснения ее из рабочих камер вытеснителями. Вытеснителями служат поршни, плунжеры, пластины, зубья шестерен, диафрагмы. В гидродвигателе движение рабочего органа (поршня, вала) осуществляется путем наполнения жидкостью рабочих камер и перемещения вытеснителей. В принципе большинство объемных ГМ обратимы – могут работать в качестве насоса и гидродвигателя. ГМ работающую в режимах как насоса, так и двигателя называются насос-мотором. В гидроприводах различных отраслей промышленности применяются разнообразные конструкции ГМ, классифицировать которые можно по многим признакам: по виду вытеснителя, по направлению потока жидкости, по способу управления, по типу распределителя и др. В гидроприводах технологических машин наибольшее применение получили шестеренные, пластинчатые, аксиально- и радиально-поршневые и винтовые насосы.

Основные рабочие параметры гидромашин

Рабочий объем – суммарное изменение объемов рабочих камер за один оборот ротора при отсутствии объемных потерь: q, см3. У нерегулируемых машин q = const. Теоретическая (идеальная) производительность (подача) насоса, расход гидромотора – суммарное изменение объемов рабочих камер в единицу времени: QТ = q·n = w·z·n, где n – частота вращения ротора, w - объем рабочей камеры, z - число камер. Действительная подача (расход) отличается от теоретической на величину объемных потерь QД = QТ ± ΔQ, + - для гидродвигателя, - - для насоса. ΔQ – объемные потери, возникающие в результате утечек через неплотности, неполного заполнения рабочих камер и сжимаемости жидкости. Объемные потери характеризуются объемным КПД, показывающим насколько фактическая подача (расход) отличаются от теоретической. Теоретическая мощность – мощность, эквивалентная теоретической подаче (расходу): NТ = QТ Δp = q n Δp , где Δp – перепад давления на входе и выходе гидромашины. Полезная (эффективная) мощность соответствует мощности потока рабочей жидкости на выходе из насоса. Nэф = p Qн

Теоретический момент на валу гидромашины: Преобразование энергии в гидромашинах сопровождается потерей энергии на трение механических частей, а также на преодоление вязкости и инерции потока жидкости в каналах. Эти потери характеризуются механическим и гидравлическим КПД. При малых скоростях движения жидкости (до 6 м/с) ηг ≈ 1. Раздельное измерение при испытаниях ηг и ηм затруднено. Любые потери в гидромашинах, не являющиеся объемными, условно считаются механическими. Nпод., Мпод.– мощность и момент на валу насоса. Общий КПД гидромашины η = ηоб · ηм

Гидронасосы Условные графические обозначения гидравлических насосов по функциональным признакам (ГОСТ 2.782-68)

D

Эпюры давлений в рабочих камерах шестеренного насоса

Конструкция шестеренного насоса

Насосные установки с шестеренными насосами

Последовательное включение шестеренных насосов

Схемы насосов с косозубыми (а) и шевронными (б) шестернями

Меньше пульсация и отсутствует запирание жидкости во впадинах, но возникают осевые усилия, вызывающие интенсивный износ по торцу.

Осевые усилия уравновешиваются.

Схема насоса с шестернями внутреннего зацепления

Ведущая шестерня а – серпообразный разделительный элемент.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ НАСОСЫ Принципиальные схемы насосов

е

Схема многопластинчатого насоса однократного действия

е

Схема насоса двукратного действия

Нерегулируемый пластинчатый насос типа Г12

Рабочий комплект пластинчатого насоса

Схема регулирования подачи пластинчатого насоса

Сдвоенный пластинчатый насос

Конструкция регулируемого насоса

Статические характеристики пластинчатого регулируемого насоса

Насосная установка с пластинчатыми насосами

АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ Схема насоса с наклонным диском

Схема действия аксиально-поршневого насоса

Аксиально-поршневой насос типа Г13-3М

Схема насоса с наклонным блоком цилиндров

Регулируемый аксиально-поршневой насос

Регулируемый аксиально-поршневой насос с гидравлическим управлением 2Г15-14

Аксиально-поршневой насос с многоступенчатым планетарным редуктором фирмы «Бош Рексрот» для тяжелых транспортных машин. Момент на выходе до 2000 кН м.

Радиально-поршневые насосы

е

Конструктивная схема радиально-поршневого насоса

Конструктивная схема многопоршневого радиально-поршневого насоса

а и б – окна цапфового распределителя 1; 2 – статорное кольцо; 3 – блок цилиндров; 4 – поршни;

Схема механизма регулирования подачи радиально-поршневого насоса

Регулируемый радиально-поршневой насос типа НР (продольный разрез)

Регулируемый радиально-поршневой насос типа НР (поперечный разрез)

Мощность до 3000 КВт; расход до 8000 л/мин; давление до 100 МПа

Мгновенная расчетная (геометрическая) подача одного поршня радиально-поршневого насоса

• R >>e – правым членном можно пренебречь, и получим синусоидальную гармоническую подачу
• Подача каждого цилиндра является пульсирующей
• Чем больше число поршней, тем меньше амплитуда и больше частота пульсации подачи насоса.
• Амплитуда пульсаций подачи при нечетном числе цилиндров меньше (при четном – цилиндры расположены диаметрально противоположно).
• Пульсация подачи возбуждает вынужденные колебания давления жидкости и может привести к резонансу.
• Фактическая неравномерность превышает расчетную, т. к. при соединении рабочей камеры с полостью нагнетания происходит «заброс» давления, сопровождающийся его колебаниями.

Винтовые насосы Схема двухвинтового насоса

Трехвинтовой насос

Насосная станция