30. Роторные гидромашины. Классификация. Характеристики.

Вне зависимости от конструкции и принципа действия, любая роторная гидромашина обычно состоит из 3-х частей:

1. Статор

2. Ротор

3. Вытеснители

Перемещение жидкости осуществляется через полости (рабочие камеры), образованные между основными составными частями.

Рабочий процесс обобщённого роторного насоса состоит из 3-х основных этапов:

1. Заполнение рабочих камер жидкостью.

2. Замыкание рабочих камер и их перенос.

3. Вытеснение жидкости из рабочих камер.

Роторные насосы также как и поршневые клапанные относят к классу объёмных гидромашин, однако имеют ряд отличий от клапанно-поршневых:

1. Обратимость (т. е. способность работать как в режиме насоса, так и в режиме гидродвигателя).

2. Быстроходность (способны выдерживать частоту до 15000 об/мин).

3. Высокие требования к качеству жидкостей.

Жидкость должна быть хорошо отфильтрованной, неагрессивной, иметь хорошие смазывающие свойства. Все поверхности деталей таких гидромашин обработаны по высшему классу чистоты поверхности (для уменьшения объёмных потерь). Жидкость не должна способствовать разрушению этих поверхностей.

В зависимости от вида движения вытеснителей, роторные гидромашины можно классифицировать следующим образом:

Роторные гидромашины:

1. Роторно-вращательные

1.1. Шестерённые

1.2. Винтовые

2.Роторно-поступательные

2.1. Шиберные

2.1.1. Пластинчатые

2.2. Роторно – поршневые

2.2.1. Радиально-поршневые

2.2.2. Аксиально-поршневые

Характеристики роторных гидромашин.

Основной характеристикой для роторных гидромашин является зависимость перепада давлений от производительности или от расхода при постоянной угловой скорости вала машины.

при

Существует понятие идеальной подачи насоса, т.е. без учёта потерь. Она определяется рабочим объёмом и частотой рабочего вала.

, где V₀ – рабочий объём машины, n – частота вращения вала насоса.

Р еальная производительность отличается от идеальной на величину утечек: .

Утечки в объёмном насосе объясняются разного рода неплотностями между элементами. Роторные машины работают как правило с вязкими жидкостями. Род течения как правило ламинарный, поэтому утечки можно представить как линейную функцию перепада давлений на насосе:

k – коэффициент объёмных потерь

Т. о. результирующая характеристика будет иметь вид:

31.Радиально-поршневые машины

Р адиально-поршневой насос насос представлен на рис.4.2

Поршни 1 расположены в специальных отверстиях в роторе 2. Ротор вращается вокруг цапфы 3. Цапфа расположена эксцентрично по отношению к обойме 4.

Число поршней обычно:3,5,7,9 (для снижения пульсаций при выталкивании жидкости). Такие насосы способны развивать производительности до 600 л/мин и давления до 30МПа. Находят применение в гидроприводах экскаваторов, прессов, прокатных станов.

Рис 4.2 Ротор приводится во вращение двигателем. Благодаря эксцентричному расположению ротора с цапфой поршни будут совершать возвратно-поступательные движения в своих цилиндрах. Положение поршней в цилиндрах определяется углом поворота ротора. При вращении ротора по часовой стрелке (рнс. 4.2) правее линии а-а будет происходить всасывание жидкости, левее - вытеснение.

Идеальная производительность радиально-поршневого насоса: ,

d- диаметр поршня; e- величина эксцентриситета - т.е расстояние между осью вращения ротора и центром обоймы; z – число поршней; n- частота вращения ротора.

Обычно номинальная частота вращения таких насосов составляет 1000-2000 об мин, что позволяет использовать для них безредукторный привод. Из формулы видно: производительность зависит от знака эксцентриситета. Автоматическое изменение рабочего объёма в таких машинах реализуется за счет изменения взаимного расположения ротора и обоймы. Если эксцентриситет сделать равным нулю, то движения поршней в цилиндре не будет и производительность будет =0.

Радиально-поршневые машины являются обратимыми, то есть, если при наличии эксцентриситета создать перепад давлений между рабочими полостями, то она будет работать в режиме гидромотора. Частота вращения гидромотора будет равна:

; Момент, развиваемый гидромотором: . S – площадь поршня; - перепад давлений на гидромоторе. тогда:

Д ля повышения производительности насоса или момента гидромотора при сохранении прежних габаритов конструктивным образом увеличивают кратность насоса, то есть число циклов всасывания-нагнетания за одни оборот вала. Радиалъно-поршневой насос двукратного действия представлен на рис. 4.3. Здесь обойма имеет овальную форму. При вращении по часовой стрелке в 1 н 3 квадрантах поршнем будет происходить всасывание, а в 2 н 4 квадрантах будет нагнетание.