6.3. Крыльчатые насосы

Крыльчатые насосы (четырехкратного действия) отличаются от других ручных насосов меньшей массой и более высокой подачей. Кроме того, чтобы привести их в действие, требуется меньшее усилие. Однако эти насосы могут засасывать жидкость снизу только в том случае, если сам насос и его всасывающая труба будут предварительно залиты перекачиваемой жидкостью.

Корпус крыльчатого насоса (рис. 6.9) представляет собой ци­линдр особой конфигурации, в котором крыльчатка выполняет работу поршня. Крыльчатка и две перегородки разделяют внут­реннюю полость насоса на четыре части. На каждой из перего­родок установлено по два кла­пана, нижние из которых вса­сывающие, а верхние — нагне- ^ т й^ д тательные. Внутри крыльчатки д Ар^" сделано два крестообразных ^?©?^-7

Рис. 6.9. Ручной крыльчатый насос:

/, 2, 3, 4— внутренние полости, 5, 6—вса­сывающие клапаны, 7, 8 — нагнетательные клапаны, /, II— соответственно прямое и об­ратное движение крыльчатки

235

канала, через которые попарно сообщаются внутренние, отде­ленные друг от друга полости корпуса насоса.

При качании рукоятки насоса крыльчатка совершает возврат­но-поступательные движения. Когда она движется по часовой стрелке, объемы внутренних взаимно соединенных полостей 7 и

2 увеличиваются и в них возникает разрежение; при этом всасы­вающий клапан 5 открывается и через него в насос входит жидкость. Во время обратного движения крыльчатки объемы внутренних полостей насоса / и 2 уменьшаются; под действием возникающего избыточного давления закрывается всасывающий клапан 5 и открывается правый нагнетательный клапан 7, а находящаяся в указанных полостях жидкость выталкивается в нагнетательный патрубок насоса. Во внутренних полостях насоса

3 и 4 в то же время происходит обратное явление. Эти полости насоса работают с клапанами — всасывающим 6 и нагнетатель­ным 8.

Контрольные вопросы и задания. 1. Расскажите о гидромоторах поршневого типа (принцип действия, устройство и основные параметры). 2. Расскажите о гидромоторах радиально-поршневого типа (принцип действия, устройство и ос­новные параметры). 3. В чем различие пластинчатых и шестеренных гидродвига­телей? 4. Охарактеризуйте гидродвигатели прямолинейного и поворотного движе­ния (принцип действия, устройство, основные параметры). 5. Расскажите о клас­сификации и принципе действия объемных насосов. Начертите график подачи поршневого насоса.

Глава 7 динамические гидропередачи

7.1. Основные сведения о гидропередачах

Гидропередача — это сочетание в одном агрегате рабочих ор­ганов двух лопастных машин — центробежного насоса и гидро­турбины. Она состоит из рабочих колес, соосно расположенных в непосредственной близости друг от друга и заключенных в общий кожух.

Классификация и основные особенности. Гидропередачи (рис. 7.1) классифицируют на гидродинамические муфты (гидро­муфты) и трансформаторы (гидротрансформаторы). Их использу­ют для переноса энергии от двигателя к приводимой машине потоком жидкости.

Поток жидкости в гидродинамической передаче характери­зуется большим расходом и небольшим статическим давлением, поэтому в качестве ведущего элемента используют центробеж­ные насосы с высокой подачей. Лопастям насосного колеса жидкости сообщается энергия динамического напора. В тур­бинном колесе гидравлическая энергия преобразуется в меха­ническую. Гидродинамическая передача передает вращающий

236

момент с одного вала на другой и мощность при отсутствии жесткого соединения ведущего и ведомого валов. Это обес­печивает защиту двигателя и приводимой машины от вредного влияния пульсаций нагрузки и перегрузок. Данные свойства значительно продлевают срок службы машин вследствие спо­собности гидродинамической передачи плавно изменять вели­чину, а иногда и знак передаваемого крутящего момента при соответственном изменении частоты вращения ведомого вала. Такие трансмиссии могут играть роль бесступенчатых редук­торов, автоматически обеспечивающих нужное передаточное отношение. Эти и ряд других преимуществ привели за пос­ледние десятилетия к широкому распространению гидродина­мических передач в промышленности и на транспорте.

Гидропередачи способны ограничивать момент сопротивле­ния, нагружающего двигатель, и сглаживать пульсации этого мо­мента при пульсирующем изменении сопротивления потребите­ля. Этим они защищают двигатель и механическую часть транс­миссии от перегрузок и ударных нагрузок, увеличивая их долговечность. Гидропередачи устраняют также перегрузку дви­гателей во время пуска, при разгоне приводимых в движение объектов, обладающих большой инерцией, благодаря .чему отпа­дает необходимость в завышении установленной мощности дви­гателей для обеспечения разгона.

Гидротрансформаторы, кроме того, обеспечивают бесступен­чатое изменение передаваемого момента в зависимости от изме­нения частоты вращения выходного вала. При возрастании со­противления потребителя и, следовательно, при уменьшении частоты вращения выходного вала передаваемый момент увеличивается. При этом повышаются эффективность использования мощности двигателей, производительность машин и устраняется необходимость в применении коробок зубчатых передач. Все указанные функции гидропередачи выполняют автоматически без вмешательства человека или какого-либо управляющего уст­ройства.

Гидропередачи широко применяют в дорожных, строительных и транспортных машинах, работающих в особенно тяжелых усло­виях.

Отличие гидромуфты от гидротрансформатора состоит в том, что гидромуфта передает мощность без изменения величины вра­щающего момента, а гидротрансформатор способен изменять (трансформировать) величину передаваемого вращающего мо­мента с одного вала на другой в зависимости от передаточного отношения.

Насосное и турбинное колеса гидромуфты изготовляют в виде штампованных полуколец. Лопатки в насосном и турбинном колесах чаще всего располагают радиально по их внутренней поверхности, наклоненными назад или вперед. К плоскости меридиального сечения лопатки наклонены под углом 45°. При скольжении (3 %) гидромуфта с лопатками, наклоненными впе­ред под углом 45°, передает момент в 2,5 раза больший, а с лопатками, наклоненными назад, — на 5 % меньший, чем гидро­муфта с радиальными лопатками.

Для устранения вибрации лопаток при работе гидромуфты необходимо, чтобы число лопаток в насосном колесе не было равно числу лопаток в турбинном колесе.

Наилучшие показатели работы имеют созданные за последние годы гидромуфты без металлического тора, который ухудшает показатели внешней характеристики: уменьшает КПД и снижает величину передаваемого вращающего момента.

Гвдромуфта. Это — гидродинамическая передача с двумя ко­лесами (рис. 7.2, а) — насосным (6, 8) и турбинным (2, 5). Она имеет одинаковые крутящие моменты на ведущем 7 и ведомом 4 валах, т. е. не происходит трансформации энергии. А чтобы уменьшить передаваемый на ведущий вал вращающий момент, в гидромуфте установлен диафрагмовый порог 3. Передача энергии от насосного колеса на турбинное осуществляется при помощи рабочей жидкости. Чтобы рабочая жидкость не вытекала из внут­ренних полостей гидромуфты, предусмотрены уплотняющие уст­ройства, расположенные между валом и корпусом 1.

При вращении насосное колесо забирает рабочую жидкость из турбинного колеса, она приобретает запас кинетической энер­гии и подвергается закручиванию, что приводит к увеличению количества движения рабочей жидкости. Раскручиваясь, жид-, кость поступает на турбинное колесо, оказывая давление на его лопасти, и при этом теряет часть своей энергии. От турбинного

238

Рис. 7.2. Гидромуфта и гидротрансформатор:

а — гидромуфта: 1— корпус; 2, 5— турбинные колеса; 3 — диафрагмовый порог; 4—ведо­мый вал; 6, 8— турбинные колеса; 7—ведущий вал; б, в—гидротрансформатор (б— ведомая часть: 7— неподвижный направляющий аппарат; 2— насосное колесо; 3— ведущий вал; 4— ведомый вал; 5—турбинное колесо; 6— тор; в—ведущая часть: У—неподвижный направ­ляющий аппарат; 2 — отверстие для пополнения системы маслом; 3 — ведущий вал; 4 — насосное колесо; 5—кожух; 6—ведомый вал; 7—турбинное колесо; 8—тор)

колеса жидкость по его лопастям направляется к центру гидро­муфты и поступает в насосное колесо. Итак, жидкость циркули­рует от насосного к турбинному колесу, образуя вихревое коль­цо, называемое кругом циркуляции.

Гидротрансформатор. Это — гидродинамическая передача с тремя лопаточными колесами (насосным, турбинным и направ­ляющего аппарата), имеющая все свойства гидромуфт. Применя­ют гидротрансформаторы для регулирования крутящего момента или частоты вращения турбинного вала.

Гидротрансформатор (см. рис. 7.2, в) состоит из ведущего вала 3, вращающегося от двигателя, насосного колеса 4, неподвижного направляющего аппарата 7, турбинного колеса 7 в кожухе 5 (кото­рое служит для отведа масла из гидротрансформатора в холодиль­ник), тора — внутреннего кольца 8 подшипника. Ведомый вал 6 передает вращающий момент на силовой орган машины. Отверс­тие 2 в направляющем аппарате предназначено для пополнения системы маслом с помощью вспомогательного насоса.

Различают два варианта исполнения гидротрансформатора, когда неподвижный аппарат установлен за турбинным колесом (рис. 7.2, б) или за насосным (см. рис. 7.2, в). В первом варианте рабочая жидкость циркулирует от насосного колеса 2 (см. рис. 7.2, б) к неподвижному направляющему аппарату 7, затем к лопаткам турбинного колеса 5 и возвращается к насосно­му колесу 2 Во втором варианте рабочая жидкость из насосного колеса 4 (см. рис. 7.2, в) поступает на лопатки турбинного ко­леса 7, откуда идет в направляющий аппарат 1 и возвращается в насосное колесо 4. Второй вариант конструкции гидротрансфор­матора называют гидротрансформатором II класса.