ГЛАВА VI

ПЛАСТИНЧАТЫЕ (ЛОПАСТНЫЕ) НАСОСЫ

Пластинчатые насосы (моторы), получившие в практике название лопастных и шиберных, являются наиболее простыми из существующих

типов насосов.

По числу циклов работы за один оборот вала в основном различают насосы и гидромоторы однократного и двухкратного действия, хотя при­ меняются также насосы и гидромоторы трех- и четырехкратного дей­ ствия.

Насосы однократного действия выполняются как в регулируемом, так и в нерегулируемом исполнении,

Подобные насосы обычно имеют 8—12 пластин. При увеличении числа пластин уменьшается действующая на них нагрузка и повышается равномерность потока нагнетаемой жидкости. При уменьшении числа пластин (меньше восьми) недопустимо нарушается равномерность по­ тока.

РАСЧЕТНАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ (ПОДАЧА) НАСОСА

Рабочий объем q (расчетная производительность за один оборот) насоса равен объему, описываемому рабочей частью пластины, контак­ тирующей с верхней разделительной перемычкой, за один оборот.

Из рис. 77 следует, что рабочая высота пластины в нейтральном положении равна h = 2ey где е — эксцентриситет насоса. Допуская, что толщина пластины равна нулю и рабочая высота h ее при повороте

144

Рис. 78. Схемы регулирования производительности пластинчатого насоса

Рис. 79. Схемы пластинчатых насосов

1 4 6

или на один радиан

Величина изменения объема при повороте ротора от нулевого (ней­ трального) положения до угла у равна

т

j (яD —zs) ^sinу= ( я ^ ~ ^5)^(1 — cos у).

о

Следовательно, подача будет уменьшена на 2 (:rtD — z s ) е (1 — cos у)

Расчеты показывают, что в насосе с числом пластин z=17 и z= 12 колебания подачи соответственно равны 1,7 и 3%.

В насосах, у которых направляющая статора на участке между вса­ сывающим и нагнетательным окнами спрофилирована по окружности, описанной из центра вращения ротора (рис. 79,6), колебание подачи отсутствует. Ведение пластин в последнем насосе осуществляется с по­ мощью профильных направляющих Q, выполненных на боковых крыш­ ках насоса.

В том случае, когда пластина прижимается к статору давлением жидкости, подведенным под торец лопасти, создаются неблагоприятные для пластины условия работы по трению. Усилие, с которым пластина, находящаяся в полости всасывания, поджимается к статору, в этом слу­ чае равно

разгружены от радиальных сил давления жидкости, а пластины, разде­ ляющие полости всасывания и нагнетания, — частично. Практически при расчетах нагрузки от давления жидкости, действующего на внут­ ренний торец пластины вдоль ее оси, условно относят, учитывая указан­

Описанные пластинчатые насосы одинарного действия обычно при­ меняются для вспомогательных гидросистем, не требующих высоких давлений, хотя в ряде стран они применяются и в системах силового привода.

Основным недостатком этих насосов является большая нагрузка на ось ротора и пластины.

Поэтому в практике больше распространены ротационные нерегу­ лируемые пластинчатые насосы двухкратного действия (рис. 80). Насос состоит из корпуса 9, в который помещены боковые диски 2, и статора 4, внутренняя поверхность которого фасонной формы (профиля) выпол­ нена так, что участки кривой, расположенные между окнами питания 5, 6, 7 и 8, прорезанными в дисках 2, являются дугами кругов, описанных

из центра ротора, а участки, приходящиеся на эти окна, выполнены сопрягающими кривыми.

На валу насоса находится ротор 1 с наклонными к радиусам паза­ ми (прорезями), в которых помещаются пластины 3. В каждом из боко­ вых дисков 2 имеется по четыре окна, из которых окна 6 и 8 соединены каналами с полостью всасывания, а окна 5 и 7 — с полостью нагнетания.

Рис. 80. Пластинчатый насос двойного действия

При вращении ротора 1 без давления или при малом давлении жид­ кости пластины 3 прижимаются к поверхности статора 4 под действием центробежной силы; при наличии давления на пластину дополнительно действует сила давления жидкости, которая подводится через кольце­ вые проточки на боковых дисках в пазы ротора по торцу пластин.

Благодаря указанной концентричности участков кривых статора относительно центра вращения ротора практически устраняется ком­ прессия жидкости при проходе этих участков пластинами 3 и устраняют­ ся пульсации ее потока. Кроме того, в периоды, когда пластины находят­ ся под боковой односторонней гид­ равлической нагрузкой, они не пере­ мещаются в своих пазах, что умень­

шает их износ.

Участки статора, сопрягающие указанные концентричные кривые (между окнами), обычно выпол­ няются так, чтобы было обеспечено постоянное ускорение пластин при

Рис. 81. Принципиальная схем а пластин­ движении в пазах ротора и соответ­

чатого насоса двойного действия ственно постоянное ускорение жид­ кости в каналах. Применяется так­ же профиль, обеспечивающий сину­

соидальное изменение ускорения пластин. Однако этот профиль допу­ скает меньшее отношение большой г2 и малой гi полуосей статора, чем первый профиль.

148

Из схемы, приведенной на рис. 81, видно, что каждая пластина за один оборот ротора нагнетает жидкость два раза. Поскольку рабочее давление жидкости действует на диаметрально противоположные сто­ роны ротора (со стороны окон 5 и 7), подшипники ротора практически разгружены от сил давления жидкости. Для полной уравновешенности радиальных сил давления жидкости на ротор число камер (число пла­ стин) должно быть четным.

Плотность контакта между пластинами 3 и статором обеспечивает­ ся давлением жидкости, подводимой в пазы ротора под лопасти через кольцевую проточку 10 на крышке корпуса. Боковое уплотнение дости­ гается тем, что бронзовые боковые диски 2 (см. рис. 80) могут быть прижаты к ротору с требуемой плотностью.

950 л/мин. Весовая отдача, приходящаяся на 1 л. с., у этих насосов дове­ дена до 0,5—0,4 кГ/л. с. При последовательной установке двух насосов, рассчитанных на давление 140 кГ/см2, давление может быть повышено до 220 кГ/см2.

Общий к. п. д. насоса средней мощности при давлении 140 кГ/см2 равен 0,85 практически на всем рабочем диапазоне давления. Число оборотов этих насосов от 500 об/мин для насосов большой мощности до 1500—3000 об/мин для насосов средней и малой мощности. Миниа­ тюрные пластинчатые насосы ракетных гидросистем выпускаются на расход 1 л/мин и менее и работают при скоростях до 30 000 об/мин. При качественном исполнении насосы практически бесшумны в работе.

Ограничения по давлению величиной 70 кГ/см2 обусловлены тем, что при более высоком давлении пластины при проходе зоны всасыва­ ния, в которой они не разгружаются давлением, действующим со сто­ роны статорного конца, прижимаются с высоким усилием к профильной поверхности статора, в результате чего они быстро изнашиваются. Уси­ лие, с которым пластина прижимается к статору, в этом случае вычис­ ляется по выражению (193).

В новейших конструкциях этого насоса (см. стр. 152) применен ряд конструктивных мер по разгрузке пластин, что позволило повысить ра­ бочие давления.

149