Кинематическая и принципиальная схема многопоршневого радиально-поршневого насоса

Насос имеет свободно посаженный на цапфу 1 цилиндровый блок 3 (рис. б) со звездообразным расположением нескольких (5–9) цилиндров, смещенных один относительно другого на угол 360/z, где z – число цилиндров. Цилиндры 3 отверстиями донышках соединяются с осевыми сверлениями а и б распределительной цапфы, через которые отводится и подводится жидкость. Поршни 4 прижимаются к статорному кольцу 2 под действием центробежных сил и усилий пружин 5.

При ходе поршней 4 от центра блока 3 жидкость будет засасываться поршнями через окно a, а при ходе к центру – нагнетаться через окно b.

Для снижения сил трения поршней о статорное кольцо последнее выполняется в виде обоймы роликового подшипника 2 (рис. б). Поршни при своем движении увлекают эту обойму, благодаря чему трение скольжения головок поршней заменено здесь трением качения роликов.

При работе гидромашины в качестве гидромотора поршни во время рабочего хода перемещаются от центра под действием рабочего давления жидкости, поступающей от источника питания (насоса).

Радиально-поршневые насосы и гидромоторы изготовляют мощностью до 3000 кВт и выше с расходом жидкости до 8000 л/мин. Насосы этого типа малых размеров выполняют для давлений до 100 МПа. Эти насосы выпускаются преимущественно в регулируемом варианте.

Эти насосы более громоздки, чем насосы с аксиальным расположением цилиндров и имеют более высокие моменты инерции вращающихся частей, поэтому они более тихоходны.

Вопрос №8 Регулируемый радиально-поршневой насос. Устройство и принцип действия. Расчетная подача, характерный объем и параметр регулирования.

Р егулирование величины и реверсирование подачи жидкости насосом осуществляется изменением соответственно величины или знака эксцентриситета е. Регулирование осуществляется угловым смещением качалки 6, несущей статорное кольцо 7, с помощью силовых цилиндров 2 и 4, которые размещаются обычно в корпусе насоса. При повороте статорного кольца 7 относительно оси 8 изменяется положение центра кольца относительно неподвижной оси ротора 9 (изменяется величина эксцентриситета). Ход поршней, и величина эксцентриситета ограничивается винтовыми упорами 1 и 5. Для управления обычно применяют электромагнитный распределитель 3.

Рабочий объем насоса: ,

где d, h и z – диаметр, ход поршня и число поршней;

– площадь поршня; - ход поршня.

В соответствии с этим средняя теоретическая подача насоса в единицу времени будет равна .

Рабочий объем регулируемого насоса можно представить, введя безразмерное значение эксцентриситета: ,

где – относительный (безразмерный) эксцентриситет, изменяющийся от 0 до ±1, находится по формуле ; и – максимальный и текущий рабочие объемы; и – максимальное и текущее значения эксцентриситета.

Расчётная подача регулируемого насоса: .

Характерный (удельный) объем машины .

Вопрос №9 Радиально-поршневой насос с цапфенным распределением жидкости. Устройство и принцип действия. Определение размеров цапфы.

Узел распределения насоса обеспечивает подвод жидкости из всасывающей магистрали к цилиндрам насоса и направляет жидкость в напорную магистраль из цилиндров. Узел распределения определяет во многом качество и надежность гидромашин, фактический уровень пульсаций давления в полостях нагнетания. Утечки жидкости через зазоры в распределительном узле определяют объемные потери в насосах и гидромоторах.

Насос имеет свободно посаженный на цапфу 1 (рис. а) цилиндровый блок 3 со звездообразным расположением нескольких (5–9) цилиндров, смещенных один относительно другого на угол 360/z, где z – число цилиндров. Цилиндры 3 отверстиями донышках соединяются с осевыми сверлениями а и б распределительной цапфы, через которые отводится и подводится жидкость. Поршни 4 прижимаются к статорному кольцу 2 под действием центробежных сил и усилий пружин 5.

Для снижения сил трения поршней о статорное кольцо последнее выполняется в виде обоймы роликового подшипника 2. Поршни при своем движении увлекают эту обойму, благодаря чему трение скольжения головок поршней заменено здесь трением качения роликов.

При ходе поршней 4 от центра блока 3 жидкость будет засасываться поршнями через окно a, а при ходе к центру – нагнетаться через окно b. Окна отделены друг от друга двумя перемычками шириной s, которые обычно расположены симметрично относительно нейтральной (вертикальной) оси.

Распределение цилиндрической цапфой (золотником) отличается компактностью и простотой изготовления. Но из-за гарантированного зазора, затруднена герметизация и давление насосов обычно не превышает 20–25 МПа. Скорости скольжения втулки ротора по распределительной цапфе обычно принимают для насосов до 3 м/с и для гидромоторов – до 4,5 м/с.

Диаметр D распределительной цапфы (рис. б) от количества и диаметра d₀ выполненных в ней осевых отверстий a и b, которые определяются расходом жидкости, проходящей через машину.

Для самовсасывающих насосов площадь этих отверстий рассчитывают, исходя из скорости потока жидкости, равной 3 – 4 м/с; в гидромоторах, а также в насосах с поддавливанием, эта скорость может быть доведена до 6 м/с.

Обычно диаметр D распределительной цапфы (в см) выбирают по эмпирическому выражению, исходя из рабочего объема q насоса: ,

где k = 0,206 и b₀ = 1,31 для давлений до 7,5 МПа; k = 0,04 и b₀ = 1,5 для давлений до 15 МПа.

Диаметр цилиндрической направляющей статорного кольца 2 (рис. а) принимается при предварительной конструктивной проработке равным: ,

где b_н = 0,9 для давлений до 7,5 МПа; b_н = 7,8 для давлений до 15 МПа.

Расположение и размеры s разделительных перемычек (рис. б) выбираются такими, чтобы при переходе через них окон в донышке цилиндров последние надежно отсекались от распределительных окон a и b цапфы, а также обеспечивалось надежное заполнение цилиндров жидкостью при проходе зоны всасывания и устранялась компрессия жидкости в цилиндрах в зоне нагнетания. Для этого ширина s перевальной перемычки должна быть немного больше ширины k окна; в свою очередь, эта ширина меньше диаметра d цилиндра (k < d).

Распределительная цапфа обычно несет на себе цилиндровый блок, воспринимая равнодействующую усилий N реакции сил давления жидкости на нагруженные поршни. Следовательно, цапфа должна быть рассчитана на прогиб под действием этой нагрузки. Расчет ведут обычным способом, рассматривая цапфу как консольную балку (рис. б).

При конструировании цапфы обычно выдерживают следующие соотношения:

; ; .

Перекрытие перевальной перемычкой канала k цилиндра обычно выбирается равным .

Вопрос №10 Радиально-поршневые насосы с клапанным распределением. Устройство и принцип действия. Особенности применения клапанного распределения в радиально-поршневых гидромашинах.

Чугунный корпус 13 вместе с крышками 11 и 19 образует картер насоса, который заполняется маслом из бака. Крышки прикреплены к корпусу винтами 7. Места соединений крышек с корпусом уплотнены бумажными прокладками 12. В расточках корпуса помещены роликоподшипники 14, в которых во втулках 18 вращается приводной вал 8 с насаженными на него эксцентриками 17. Втулки и эксцентрики закреплены на валу шпонками 10.

Для устранения трения скольжения между эксцентриками и клапанами установлен игольчатый подшипник 6. Составной поршень состоит из полого поршня 5, в котором перемещается всасывающий клапан 4, и пружины 3. Расточки под поршни в корпусе закрыты резьбовыми пробками 2 с прокладками 1 из меди. В корпусе имеется пробка 16 для выпуска воздуха. Против каждого поршня, перпендикулярно к нему, размещен обратный клапан.

Масло под небольшим давлением поступает через отверстие А в картер, в котором вращается вал с тремя эксцентриками, смещенными друг относительно друга на 120°.

При постепенном переходе эксцентрика из нижнего положения в верхнее пружина, прижимающая всасывающий клапан к обойме эксцентрика, выдвигает его из поршня до упора в кольцевой выступ, образованный разностью внутренних диаметров поршня. При этом между клапаном и его седлом в поршне образуется кольцевой зазор, через который масло из картера поступает в камеру поршня. При дальнейшем уменьшении эксцентриситета пружина выдвигает одновременно клапан и поршень на величину, равную двойному эксцентриситету, — происходит всасывание. При изменении знака эксцентриситета эксцентрик, преодолевая сопротивление пружины прижимает клапан к седлу в поршне и закрывает вход в камеру, после чего начинается процесс нагнетания.

Масло из камеры поршня поступает в отверстие Г обратного клапана, отжимает шарик, преодолевая сопротивление пружины, и далее через канал Б выходит в гидросистему.

Камеры клапанов соединены между собой сверлением. Клапан состоит из корпуса 24 с отверстиями для прохода масла, шарика 23 и пружины 22. Корпус клапана прижат к корпусу насоса пробкой 21, стыки уплотнены прокладками 20 и 25. Нагнетательный трубопровод крепится к насосу при помощи штуцера 27 с фланцем 26, который уплотняется прокладкой 28. Для крепления трубопровода подвода масла служат шпильки 15. Вал 8 уплотняется в крышке насоса манжетой 9.

Особенности применения клапанного распределения. Клапанное распределение отличается большой надежностью и долговечностью, а также высоким объемным КПД. Кроме того, насосы с этим распределением свободны от гидравлических ударов и компрессии жидкости в цилиндрах, а также пригодны для работы при высоких температурах и давлениях. Утечка жидкости в таких насосах происходит в основном в результате перетекания ее через проходные щели всасывающих клапанов из-за запаздывания их закрытия и открытия в момент изменения направления хода плунжеров, что обусловлено в основном инерционностью затворов клапанов. В насосах гидросистем применяют самодействующие клапаны, которые поднимаются в направлении, нормальном к опорной поверхности, под действием потока жидкости и опускаются на эту поверхность под действием пружины.

Вопрос №11 Радиально-поршневые высокомоментные гидромоторы, устройство и принцип действия. Кратность действия. Рабочий объем и расчетный крутящий момент.

При необходимости получения большого крутящего момента применяют высокомоментные гидравлические двигатели (гидромоторы) однократного и многократного действия, причем в моторах многократного действия в каждой рабочей камере совершается за один оборот выходного вала соответственно несколько рабочих циклов. Эти гидромоторы нашли применение в строительных и дорожных машинах, в горных машинах и др.

Эти высокомоментные двигатели представляют собой машины, пригодные для работы лишь в режиме двигателя с малой частотой вращения, начиная с долей оборотов в минуту. Для машин четырехкратного действия частота вращения обычно не превышает 400 об/мин.