Насосы без соединительного шатуна

Возможность повышения скоростей и давлений в насосах с кардан­ но-шатунным приводом лимитирована устойчивостью против вибраций и прочностью узлов этого привода, в частности, значением удельного давления в сферической опоре шатуна в теле поршня. При передаче силы от поршней непосредственно на наклонную шайбу или через какой-либо промежуточный элемент указанное ограничение может быть устранено и давления жидкости могут быть повышены.

В системах с высокими давлениями получают распространение на­ сосы бесшатунной схемы (рис. 68). Поршни 4 этого насоса опираются на гидростатически уравновешенные башмаки 2 (см. также рис. 29),

Рис. 68. Бесшатунный аксиально-поршневой насос

которые при помощи кольца 3 и пружины 5 поджимаются к наклонной шайбе 1.

Указанное принудительное ведение плунжеров позволяет насосу работать в режиме самовсасывания. Кроме того, подобная схема веде­ ния плунжеров имеет преимущество перед схемами, в которых пружины размещаются непосредственно в цилиндрах (см. рис. 57,а), поскольку центральная пружина 5 работает при постоянном натяжении, а следо­ вательно, не подвержена усталостным разрушениям. Для работы агре­ гата в режиме насоса усилие этой пружины должно быть достаточно большим, чтобы устранить возможность отрыва башмаков 2 от наклон­ ной шайбы 1 и обеспечить надежное уплотнение стыков башмаков с опорным диском в зоне всасывания для предупреждения подсасывания воздуха. Однако выбор излишне большого усилия ведет к повышенному трению башмаков по шайбе, а также цилиндрового блока 6 по распре­ делительному диску.

Насосы этого типа пригодны для работы на давлении 350 кГ/см2 и выше.

Из принципиальной схемы поршневого элемента бесшатунного на­ соса, представленной на рис. 69 (см. также рис. 56 и 57), видно, что проекция линии, соединяющей центры сферических опорных гнезд, на плоскость, перпендикулярную оси вращения цилиндрового блока, яв­ ляется окружностью, а следовательно, путь х [см. выражение (168)],

135

который прошел поршень от крайнего положения до положения, пред­ ставленного на рис. 69 (при повороте на угол а), будет равен

х = sin у — R cos asinY = /?sinY(l —cos a),

где a — текущий угол поворота цилиндрового блока.

Последнее свидетельствует, что в данной схеме имеет место сину­ соидальное движение поршня.

1 г з

Для разгрузки поршней от боковых сил и улучшения условий рабо­ ты узла распределения связь поршней 4 (рис. 70) с опорными башма­ ками 1 зачастую выполняют через толкатели 2, размещенные в про­ ставке 3, воспринимающей боковые усилия.

Рис. 71. Аксиально-поршневой мотор с опорными башмаками

На рис. 71 представлена конструкция нерегулируемого гидромотора этого типа, который отличается плавной и бесшумной работой с устой­ чивостью в широком интервале скоростей от минимального значения, равного 1 об/мин, до максимального, равного 1600—2000 об/мин. По­ добные моторы изготавливаются на мощность от I до 60 л. с. с механи­ ческим к. п. д. 0,96 практически на всем диапазоне чисел оборотов.

136

НАСОСЫ С НАКЛОННЫ М И ЦИЛИНД РАМ И

Чтобы облегчить перемещение плунжеров при ходе всасывания, оси цилиндров в некоторых насосах располагают под углом ф= 12-М5° к оси цилиндрового блока, благодаря чему плунжеры при вращении цилинд­ рового ротора выталкиваются из цилиндров не только усилиями пружин, но и центробежной силой.

Принципиальная и конструктивная схемы подобного насоса пред­ ставлены на рис. 72. Цилиндровый блок 6 (рис. 72, в), опирающийся на распределительный диск 7, вращается в двух подшипниках: роликовом 3

Рис. 72. Схема и конструкция аксиально-поршневого насоса

сцилиндрами, наклоненными к оси цилиндрового блока

имеднографитовом подшипнике скольжения 5. Производительность насоса регулируется изменением угла наклона диска 2 при помощи тяги 1. Ограничение угла наклона диска 2, а следовательно, и макси­ мальной производительности насоса осуществляется винтом 4. Для улуч­ шения контакта плунжеров с наклонным диском и создания благоприят­ ных условий их нагружения опорная (беговая) поверхность диска вы­ полнена в виде конуса, вершина которого расположена в точке а кача­ ния диска 2.

Нетрудно видеть, что центробежная сила в этой схеме будет способ­ ствовать поддержанию контакта плунжеров с наклонным диском, раз­ гружая тем самым пружины. Практика показывает, что при угле на­ клона оси цилиндра к оси блока 12-М5° перемещение плунжеров

137

можно осуществить небольшим давлением жидкости насоса подкачки или относительно слабыми пружинами, помещенными в цилиндры.

Наклонное расположение цилиндров упрощает также компоновку насоса. При наклонном расположении цилиндров увеличивается при прочих равных условиях ход плунжеров, однако он будет менее равно­ мерным по углу поворота цилиндрового блока, чем в случае параллель­ ного расположения цилиндров.

Центробежную силу R инерции плунжера можно вычислить из

при данном угле у наклона шайбы; т — масса плунжера;

со — угловая скорость вращения цилиндрового блока; ф — угол наклона оси цилиндра к оси цилиндрового блока; х — текущий ход (перемещение) плунжера.

Силу R можно разложить на составляющие: RH— нормальную к оси цилиндра и Ro — аксиальную, которая, складываясь с усилием пружины, способствует ведению плунжера. Пренебрегая трением плунжера, можно написать: R0 = R s in ty .

Расчетную производительность насоса можно подсчитать по общей формуле путем подстановки в нее соответствующего значения h хода плунжера [см. выражение (142)], которое может быть найдено по урав­ нениям:

в случае плоской опорной поверхности наклонной шайбы (см. рис. 72, а)

Величина Lx для последнего случая (рис. 72,6 и в) является рас­ стоянием между точкой пересечения осей цилиндров и вершиной а ко­ нуса, образующего поверхность шайбы, которая одновременно служит также центром поворота шайбы.

Допуская приближенно, что контакт головок плунжеров с наклон­ ным диском происходит в точках, находящихся на оси плунжеров и расположенных по окружности диаметром D (рис. 72, а) теоретическую производительность можно рассчитать с достаточной точностью по фор­ муле:

где D — расстояние между точками контакта плунжера с наклонным диском при верхнем и нижнем мертвом положениях цилиндра.

НАСОСЫ С РАСП РЕД ЕЛ ЕН И ЕМ ПРИ ПОМОЩ И ЦИ Л И Н Д РИ ЧЕСКИ Х ЗОЛОТНИКОВ

К группе насосов, предназначенных для работы при высоких дав­ лениях, относятся насосы, в которых распределение осуществляется ци­ линдрическими распределительными золотниками 4, приводимыми

138