6.5 Шестеренные насосы
Шестеренные насосы получили широкое распространение для подачи масел в системы гидропривода, а также для перекачивания смазочных материалов. Наиболее широко применяются насосы с шестернями внешнего зацепления. На рис. 6.5 приведена схема такого насоса. Он состоит из двух одинаковых шестерен ведущей и ведомой, установленных в корпусе с минимальными зазорами. Шестерни вращаются навстречу другу. При вращении шестерен жидкость заполняет впадины и переносится из полости всасывания в полость нагнетания и далее, при вступлении зубьев в зацепление, вытесняется в напорное окно.
Рисунок 6.5 - Схема шестеренного насоса
Подача шестеренного насоса определяется по формуле
,
(6.7)
где
m-модуль
зацепления; z-число
зубьев; n
- частота вращения ротора;
-объемный
к.п.д. (
).
7 Объемные гидродвигатели и гидроаппаратура
7.1 Объемные гидродвигатели
Объемным гидродвигателем называется объемная гидромашина для преобразования энергии потока жидкости в энергию движения выходного звена (вала, штока). В зависимости от характера движения выходного звена гидродвигатели подразделяются на три класса:
а) гидроцилиндры – объемные гидродвигатели с поступательным движением выходного звена;
б) поворотные гидродвигатели - объемные гидродвигатели с углом поворота меньше 360;
в) гидромоторы - объемные гидродвигатели с вращательным движением выходного звена.
1 Гидроцилиндры. Гидроцилиндры являются простейшими гидродвигателями, которые применяются в качестве исполнительных механизмов гидроприводов различных машин и механизмов с поступательным движением выходного звена.
В гидроцилиндрах одностороннего действия движение выходного звена под действием потока рабочей жидкости осуществляется только в одном направлении, в гидроцилиндрах двустороннего действия – в обоих направлениях. Кроме этого, гидроцилиндры выполняются с односторонним или двусторонним штоком. Преимущественно применяют гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. Схема такого гидроцилиндра показана на рис. 7.1.
Расход гидроцилиндра определяется из соотношения
,
(7.1)
где Sэ – эффективная площадь поршня гидродвигателя;
Vn
– скорость
движения поршня;
- объемный к. п. д.
Рисунок 7.1 – Схема гидроцилиндра с односторонним штоком двустороннего действия
Площадь Sэ зависит от направления движения поршня. При движении поршня вправо Sэ пр = D2/4, при движении влево – Sэ лев = (D2 – d2)/4. При изменении площади соответственно изменяются расход и скорость движения жидкости при ходе влево или вправо.
Усилие на штоке F определяется из уравнения равновесия поршня и для хода вправо будет равно:
F
= (F1-F1)∙
(7.2)
или
∙
,
(7.3)
где р1 и р2 – давления жидкости в рабочей и сливной полостях гидроцилиндра; D – диаметр поршня; d – диаметр штока; - механический к. п. д. гидроцилиндра, учитывающий потерю энергии в гидроцилиндре на преодоление сил трения при движении поршня и штока ( = 0,85-0,95).
Выходная (полезная) мощность гидроцилиндра Nвых определяется из соотношения
Nвых = F Vn, (7.4)
где F – усилие на штоке; Vn – скорость передвижения поршня.
Входная мощность N определяется параметрами на входе в цилиндр:
Nвх = PQ, (7.5)
где р – давление на входе в цилиндр; Q – расход гидроцилиндра. К. п. д. цилиндра – это отношение выходной мощности к входной
,
(7.6)
2 Поворотные гидродвигатели. По конструкции поворотные гидродвигатели бывают поршневые, лопастные и мембранные. Наиболее распространены поршневые поворотные гилродвигатели (рис. 7.2).
|
Для обеспечения поворотного движения рабочую жидкость подают в рабочие камеры гидродвигателя. Поворотное движение осуществляется за счет применения реечно-зубчатой передачи. Угол поворота вала рабочей машины ограничивается ходом поршня двигателя. |
Рисунок 7.2 – Поршневой поворотный гидродвигатель |
3 Гидромоторы. Это объемные гидродвигатели вращательного движения. В машиностроении в качестве гидромоторов используют объемные роторные гидромашины. Благодаря свойству обратимости роторных насосов, любой из них может быть использован в качестве гидромотора. Гидромоторы, как и насосы, классифицируют на шестеренные, винтовые, пластинчатые и поршневые.
В зависимости от возможности регулирования рабочего объема гидромоторы делятся на регулируемые и нерегулируемые. Если выходное звено гидромотора может вращаться в обе стороны, то он называется реверсивным. Условное обозначение реверсивного регулируемого гидромотора показано на рис. 7.3.
|
Гидромотор, как и роторный насос, харак-теризуется рабочим объе-мом V0 , который зависит от его вида. Расход гидромотора определяется по формуле |
Рисунок 7.3 – Условное обозначение гидромотора |
(7.7)
где n – частота вращения вала гидромотора; объемный к. п. д.
Перепад давления на гидромоторе определяется разностью между давлением на входе и на выходе, т. е.
р = р1-р2. (7.8)
Полезная мощность гидромотора равна
Nn = М, (7.9)
где М – крутящий момент на валу гидромотора; - угловая скорость вала, = n/30.
Мощность, потребляемая гидромотором:
N =pQ. (7.10)
Отношение Nп/N определяет общий к. п. д. гидромотора
.
(7.11)