Тема 4. Маркировка рабочих жидкостей

Следует отметить, что применяемые в гидроприводах ра­бочие жидкости (несколько десятков) не имеют единого принципа маркировки. Более того, масла одной марки, получаемые на разных нефтеперегонных заводах, не име­ют строго одинаковых свойств.

В гидросистемах самоходных машин с шестеренными насосами широко используются моторные масла. По эк­сплуатационным свойствам масла делятся на шесть групп, которые отличаются одна от другой количеством и про­центным содержанием присадок:

А (до 1%) - малофорсированные автомобильные дви­гатели;

Б (до 5%) - суперфорсированные карбюраторные и дизельные двигатели;

В (до 8%) - то же;

Г (до 11%) - высокофорсированные карбюраторные и дизельные двигатели;

Д (до 18%) - высокофорсированные теплонапряженные дизели с наддувом;

Е (до 22%) - малооборотные дизели, работающие на высокосернистом дизельном топливе.

Масла группы Б, В и Г делятся на две подгруппы: 1 - для карбюраторных, 2 - для дизельных двигателей. На­пример, М-10В₂ - моторное масло вязкостью 10·10^-6 м²/с (сСт) при температуре 100 ^оС, содержанием присадок до 8% используется в дизельных двигателях в летнее вре­мя. Масло М-8В₂ используется в дизельных двигателях в зимнее время. Оба эти масла широко используются в гид­роприводах самоходных машин.

Специально для гидроприводов самоходных машин с аксиально-поршневыми, а иногда и шестеренными насо­сами вырабатываются рабочие жидкости марок ВМГЗ и МГ-30. ВМГЗ - высокомолекулярное масло гидравличес­кое зимнее чаще всего применяется в гидроприводах с аксиально-поршневыми регулируемыми и нерегулируемы­ми насосами в зимнее время. В северных районах России оно используется всесезонно. МГ-30 - масло гидравли­ческое вязкостью 30·10^-6 м²/с (сСт) при температуре 50°С используется также в гидроприводах с аксиально-поршневыми насосами в летний период, а в южных районах Рос­сии и зимой.

В качестве заменителя масла ВМГЗ рекомендуется при­менять авиационное масло АМГ-10, а заменителем масел МГ-20 и МГ-30 могут служить индустриальные масла селективной очистки ИС-20 и ИС-30.

В таблице 3 приведены технические характеристики на­иболее распространенных рабочих жидкостей, применяе­мых в гидроприводах самоходных машин различного тех­нологического назначения.

Раздел 3. Насосы и гидромоторы

Гидравлическое оборудование по функциональному назначению можно условно подразделить на четыре группы:

—Объемные гидромашины (насосы, гидромоторы, гидроцилиндры, моментные гидроцилиндры);

• Гидравлическая аппаратура (направляющая и регу­лирующая);

• Кондиционеры (гидробаки, гидроаккумуляторы, фильтры, теплообъемники, дегазаторы).

• Вспомогательное гидрооборудование: трубопроводы, рукава высокого давления, соединительная арматура, быстроразъемные муфты, поворотные соединения, клапаны выпуска воздуха, эжекторы, приборы измерения: давления, температуры, расхода, уровня жидкости, частоты вра­щения вала, крутящего момента и др.

Тема 6. Назначение, принцип действия

Насосом называется гидромашина, предназначенная для преобразования механической энергии в энергию по­тока жидкости. По величине потока жидкости насосы бывают регулируемые и нерегулируемые. Почти все нере­гулируемые насосы являются обратными, т. е. могут эксплуатироваться и в режиме гидромоторов.

Гидромотором называется гидромашина, предназначен­ная для преобразования энергии потока жидкости пол давлением в механическую энергию на валу. На рис. 5 приведены схемы гидромашины, работающей в режиме насоса и гидромотора. Насосу от первичного двигателя (ДВС или электродвигателя) передается крутящий

Таблица 3 – Техническая характеристика рабочих жидкостей.

Марка масла	ГОСТ, ТУ	Плотность при 20оС, кг/м3	Вязкость 10-6м2/с		Температура, С		Температурные пределы примене-ния, оС	Условия применения
			при 50оС	при 0оС	застыва-ния	вспышки
1	2	3	4	5	6	7	8	9
АМГ-10	ГОСТ 6794-75	870	10	42	-70	92	-45…+60	При отрицательных и положительных температурах в ответственных гидросистемах
ВМГЗ	ТУ 38-101-479-74	860	10	66	-60	135	-40…+35	То же
МГ-20	ТУ 38-1-01-50-70	885	20	300	-40	180	-15…+50	В закрытых помещениях
МГ-30	ТУ 38-1-01-50-70	890	30	760	-35	190	-10…+60	При положительных температурах на открытом воздухе
М-10В2	ГОСТ 8581-78	890	82	7000	-15	190	-10…+90	При положительных температурах в тракторных гидросистемах
М-8В2	ГОСТ 8581-78	886	52	2500	-25	200	-20…+50	При отрицательных температурах в тракторных гидросистемах
ИС-20	ГОСТ 20799-88	890	20	300	-15	200	-10…+60	Заменитель масла МГ-20
ИС-30	ГОСТ 20799-88	890	28	760	-15	190	-10…+60	Заменитель масла МГ-30
Веретен-ное АУ	ГОСТ 1642-75	890	12	190	-45	163	-15…+60	Заменитель масла ВМГЗ

Рисунок 5 – Схема объемной гидромашины: а – насос; 2 – гидромотор; - давление нагнетания, всасывания и слива; - поток жидкости от насоса.

момент, а насос выдает поток рабочей жидкости. К гидромотору, наоборот, подводится поток жидкости, а выдается крутя­щий момент на валу.

К основным параметрам насосов и гидромоторов от­носятся:

1. Рабочий объем насоса или мотора (геометрическая постоянная) — разность наибольшего и наименьшего за­мкнутого объема за один оборот вала или двойной ход рабочего органа (q, м³/об или см³/об). Таким образом, рабочий объем определяет количество рабочей жидкости, проходящей через насос (мотор) за один оборот вала при отсутствии утечек. Стандартом установлен ряд рабочих объемов насосов и гидромоторов.

2. Номинальное давление — наибольшее манометри­ческое давление, при котором насос работает в течение установленного срока службы с сохранением параметров в пределах, установленных нормативно-технической до­кументацией. Стандартом установлен ряд номинальных давлений для гидросистем (см. табл. 10).

3. Номинальная подача (для насосов) или расход (для гидромоторов — объем подаваемой или потребляемой ра­бочей жидкости за единицу времени. , м³/с. Это теоретическая подача насоса. Действительная подача всегда меньше теоретической на ве­личину внутренних утечек и величину неполного запол­нения жидкостью камер насоса. Внутренние утечки возникают в результате перетекания жидкости из камеры высокого давления во всасывающую камеру насоса. Ве­личина внутренних утечек определяется размером зазора в сопряженных парах насоса и вязкостью рабочей жид­кости. Неполное заполнение жидкостью рабочих камер насоса обусловлено инерционностью вязкой жидкости, - внутренним трением и трением ее о стенки всасывающе­го трубопровода, а также конструктивными особенностя­ми всасывающего трубопровода: высотой всасывания, дли­ной и диаметром трубы, количеством и величиной мест­ных сопротивлений и т. д. Таким образом, действитель­ная подача насоса определится:

.

Оптимально спроектированным всасывающим трубо­проводом, размещением гидробака выше всасывающей ли­нии, применением гидробака с давлением выше атмос­ферного, использованием устройств, повышающих вса­сывающую способность насоса, регулированием темпера­туры рабочей жидкости и другими конструктивными ме­роприятиями можно свести к минимуму и даже к нулю неполное заполнение жидкостью камер насоса.

4. Номинальное число оборотов — наибольшее число оборотов, при котором насос работает в течение установ­ленного срока службы с сохранением параметров в пре­делах, установленных нормативно-технической докумен­тацией.

5. Номинальная мощность насоса — мощность, пот­ребляемая насосом при номинальных давлении и подаче:

, Вт. (10)

4. Номинальный крутящий момент на валу гидромотора:

, Н · м, (11)

где - угловая скорость вала гидромотора, с^-1.

7.Общий КПД насоса (гидромотора) равен произведению объемного, механического и гидравлического КПД:

; (12)

. (13)

Для анализа коэффициентов полезного действия рас­смотрим процесс преобразования механической энергии на валу насоса в энергию потока жидкости под давлением (гидравлическую энергию) [115]. Это можно сделать по схеме, например, шесте­ренного насоса (рис. 6). К ведущей шестерне от двигателя передается вра­щение с угловой ско­ростью и крутящим моментом М_кр. В напорной камере в зоне зацепления шестерен возникает давле­ние Р_к, которое в несколь­ко уменьшенном виде (за счет потерь на деформа­цию и трение масла о стенки насоса) передается в напорный трубопровод. Обозначим давление в напорном трубопроводе Р_н и расход жидкости Q_н. Следует всегда помнить, что

Рисунок 6 – Схема шестеренного насоса: 1 – полость всасывания; 2 – полость нагнетания.

давление в насосе Р_н возникает как отклик на нагрузку на гидродвигателях и сопротивление потоку жидкости в гидроаппаратуре, сливном и напорном трубопроводах.

Баланс мощности в насосе и коэффициенты полезного действия нагляднее всего рассмотреть на схеме, представ­ленной на рис. 7.

Рисунок 7 – Баланс мощности насоса.

Мощность, которую подводим к ведущей шестерне (валу) насоса, называется подведенной. Она равна произ­ведению крутящего момента на валу на его угловую ско­рость:

.

Мощность, которую получаем в виде потока жидкости под давлением, называется полезной мощностью насоса (в дальнейшем просто мощность насоса):

. (14)

Отношение мощности насоса к подведенной мощнос­ти называется общим КПД насоса:

,

а разность называется потерями мощ­ности в насосе. В зависимости от вида потерь мощности различают объемный, механический и гидравлический ко­эффициенты полезного действия.

Потери мощности на внутренние утечки и неполное заполнение камер насоса

.

Объемный КПД насоса определится из соотношения:

,

Для современных насосов объемный КПД находится в пределах 0,92—0,96. Значения коэффициентов полезного действия приведены в технических характеристиках насо­сов.

Механический КПД характеризует потери на трение в подвижных деталях насоса. При относительном переме­щении соприкасающихся поверхностей в зоне их контак­та всегда возникает сила трения, которая направлена в сторону, противоположную движению. Эта сила расходу­ется на деформацию поверхностного слоя, пластическое оттеснение и на преодоление межмолекулярных связей соприкасающихся поверхностей.

Мощность, затраченная на преодоление сил трения, определится:

,

где - момент трения в насосе; - угловая ско­рость вала насоса.

Механический КПД определяется из соотношения:

.

Для современных насосов механический КПД также находится в пределах 0,92—0,96.

Гидравлический КПД характеризует потери на дефор­мацию (мятие) потока жидкости в напорной камере и на трение жидкости о стенки насоса. Эти потери примерно на порядок ниже механических потерь на трение и часто в инженерных расчетах не учитываются или объединяют­ся с механическими потерями на трение. В этом случае объединенный КПД называют гидромеханическим.

Мощность, затраченная на гидравлические потери, определится:

,

где Р_к - давление в напорной камере насоса, в зоне за­цепления шестерен; Р_н - давление в напорной гидроли­нии на выходе из насоса.

Гидравлический КПД определяется из соотношения:

.

Таким образом, баланс мощности насоса (см. рис. 46) дает представление о потерях, возникающих в насосе, общем КПД и всех его составляющих.

Аналогичные рассуждения лежат в основе построения баланса мощности гидромотора (рис. 8). В этом случае происходит обратный процесс преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию на валу.

Рисунок 8 – Баланс мощности гидромотора.

Подведенная на гидромоторе мощность мо­жет быть определена:

; (15)

Где и - расход жидкости и давление в напорной линии гидромотора.

Полезная мощность на валу гидромотора определяет­ся:

, (16)

где и - крутящий момент и угловая скорость вала гидромотора.

Общий КПД мотора равен отношению полезной мощ­ности на валу к подведенной мощности.

.

Как и в режиме насоса, общий КПД мотора опреде­лится как произведение объемного, механического и гид­равлического коэффициентов полезного действия.

. (17)

При расчете и выборе гидромоторов общий КПД и его составляющие берутся из технических характеристик ана­логичных насосов.

В гидроприводе самоходных машин наибольшее рас­пространение получили шестеренные и аксиально-пор­шневые насосы и гидромоторы, реже - пластинчатые и радиально-поршневые.

Гидромоторы подразделяются на высокомоментные и низкомоментные. К высокомоментным относятся тихо­ходные ( = 0-7 об/с) гидромоторы, передающие боль­шие крутящие моменты = 500-100000 Н·м. Они могут быть использованы в механизмах хода гусеничных и колесных машин, механизмах поворота универсальных экскаваторов и кранов с редуктором небольшого переда­точного отношения (2-5) или без него. К низкомоментным гидромоторам относятся быстроходные ( = 8-50 об/с) гидромоторы, предназначенные для создания небольших крутящих моментов = 10-600 Н·м. Эти гидромоторы широко распространены на самоходных машинах в механизмах хода и поворота. Их применяют в соче­тании с редукторами с передаточным отношением от 100 до 200.

Все типы гидромоторов позволяют регулировать обо­роты выходного вала за счет изменения подачи рабочей жидкости, поступающей от насоса. Максимальное число оборотов вала определяется по паспортным данным гид­ромотора, а минимальное число оборотов (когда мотор работает устойчиво) можно выбрать из следующих реко­мендаций:

- аксиально-поршневые - 2 об/с;

- шестеренные - 5 об/с;

- пластинчатые - 10 об/с.

Следует помнить, что пропорционально числу оборо­тов уменьшается крутящий момент гидромотора.

Регулируемые гидромоторы позволяют без изменения подачи насоса автономно регулировать обороты вала за счет изменения угла наклона блока.

Мощность привода и подачу насоса определяют по формулам:

, Вт, (18)

где - подача насоса, м³/с; - давление насоса, Н/м² (Па);

; м³/с, (19)

где - рабочий объем насоса, см³/об; - число обо­ротов вала насоса, об/с; - объемный КПД насоса.

Крутящий момент на валу и расход гидромотора опре­деляют по формулам:

, (20)

где - рабочий объем гидромотора, см³/об; - давле­ние на гидромоторе, Па; - гидромеханический КПД гидромотора;

, м³/с, (21)

где - обороты вала гидромотора, об/с; - объем­ный КПД гидромотора.

Подачу насоса для обеспечения заданных скоростей движения выходного звена гидродвигателей определяют по формулам, м³/с:

а) для привода гидроцилиндра

, (22)

б) для привода гидромотора

, (23)

в) для привода моментного цилиндра

, (24)

где - площадь поршня, м²; - скорость поршня, м/с; - угловая скорость вала моментного гидроци­линдра, с^-1, R, г, В - радиусы внутренней поверхности вала и ширина пластины моментного цилиндра, м.

Рассмотрим конструкции, принцип действия и техни­ческие характеристики наиболее распространенных насо­сов и гидромоторов.

Тема 7. Аксиально-поршневые и шестеренные насосы и гидромоторы Бывают с шестернями внешнего и внутреннего зацепле­ния, прямозубыми, косозубыми и шевронными шестер­нями, односекционные, двухсекционные и трехсекционные.

Принцип действия шестеренных насосов весьма прост (см. рис. 6). При вращении шестерен рабочая жидкость из камеры всасывания во впадинах между зубьями посту­пает в нагнетательную камеру. В камере всасывания зуб­чатые колеса выходят из зацепления, освобождая для ра­бочей жидкости впадины между зубьями, а в нагнетатель­ной камере входят в зацепление и вытесняют жидкость из впадин. За счет этого создастся перепад давления между всасывающей и нагнетательной гидролиниями. Рабочий объем насоса зависит от модуля, числа зубьев и ширины зубчатых колес.

В гидроприводах самоходных машин наибольшее рас­пространение получили односекционные шестеренные насосы с прямыми колесами внешнего зацепления. Применяют в основном такие марки шестеренных насосов: НШ-10, НШ-32, НШ-46, НШ-32-2, НШ-50-2, НШ-71, НШ-100-2 в различных исполнениях. Первые три и пос­ледние четыре между собой по конструкции аналогичны. Различия насосов заключаются в конструкциях корпусов и втулок крепления ведущей и ведомой шестерен. В пер­вых трех насосах применена только осевая компенсация зазора. Жидкость из напорной камеры поступает по кана­лам в торцевые пазухи между втулками и корпусом насоса и поджимает втулки к шестерням, что позволяет за счет уменьшения внутренних утечек повысить объемные КПД насоса. В остальных насосах, кроме компенсации осевого зазора, предусмотрена и радиальная разгрузка насоса. В зону трения втулок и осей шестерен подводится жидкость из напорной линии. Это позволяет уравновесить шестер­ни с противоположной напорной камере стороны и по­высить долговечность насосов. На рис. 9 и 10 представ­лен общий вид, а в табл. 3 даны технические характерис­тики шестеренных насосов.

Преимущества шестеренных насосов заключаются в простоте конструкции, компактности, малой стоимости и надежности в эксплуатации. Эти насосы допускают боль­шие кратковременные перегрузки и менее чувствительны к низким температурам.

К недостаткам шестеренных насосов можно отнести значительный шум, чувствительность к перегреву, малый объемный КПД при высоких температурах (выше +60°С), пульсацию потока жидкости, недостаточную долговечность при повышенном давлении.

По конструктивному исполнению шестеренные гидро­моторы аналогичны шестеренным насосам. Принцип дей­ствия гидромотора также прост: поток жидкости поступа­ет к гидромотору, действует на неуравновешенные зубья шестерен и обеспечивает их вращение. Применительно к самоходным машинам выпускаются специальные реверсивные мотор-насосы типа МНШ-32 и МНШ-46, присо­единительные и габаритные размеры которых совпадают с параметрами насосов НШ-32 и НШ-46. Кроме них, в качестве гидромотора может быть использован любой шестеренный насос.

Рисунок 9 – Шестеренный насос НШ-46: 1 – дренажное отверстие; 2 – крышка; 3 – втулка; 4 – корпус; 5 – ведущая шестерня; 6 – ведомая шестерня; 7 – разгрузочная пластина.

Рисунок 10 - Шестеренный насос НШ-100: 1 – корпус; 2 – обойма-подшипник; 3 – поджимная обойма; 4 – ведущая шестерня; 5 – ведомая шестерня; 6,8 – манжета; 7 – платики; 9 – крышка; 10-12 – уплотнительные кольца и манжеты.

Таблица 3 – Технические характеристики шестеренных насосов типа НШ.

Показатели	Марки насосов
	НШ-4	НШ-6	НШ-10	НШ-32	НШ-40	НШ-46	НШ-50	НШ-71	НШ-100	НШ-140	НШ-250	НШ-400
Рабочий объем: см3/об	4	6,3	10	31,5	40	45,7	49,1	69,7	98,8	140	250	400
Давление на выходе, МПа: номинальное максимальное	20 25	20 25	16 20	16 20	16 20	16 20	16 20	16 20	16 20	16 20	16 20	16 20
Давление на входе, МПа: минимальное максимальное	0,08 0,15	0,074 0,15	0,08 0,15	0,08 0,15	0,08 0,15	0,08 0,15	0,08 0,15	0,08 0,15	0,08 0,15	0,08 0,15	0,08 0,15	0,08 0,15
Частота вращения, об/мин номинальная минимальная максимальная	2400 1200 3000	1980 720 2520	2400 960 3000	1820 1200 2400	1500 1200 1920	1500 1200 1920	1920 960 2400	1500 960 1920	1500 960 1920	1500 960 1920	1500 960 1920	900 750 1170
Номинальная мощность, кВт КПД: объемный* механический общий	3,9 0,9 0,9 0,8	6,0 0,91 0,91 0,82	7,5 0,92 0,9 0,82	17,6 0,94 0,91 0,83	20,9 0,92 0,9 0,82	24,1 0,92 0,9 0,82	28,2 0,92 0,9 0,82	30,53 0,94 0,91 0,85	43,15 0,94 0,91 0,85	60 0,94 0,91 0,85	106,2 0,94 0,91 0,85	170 0,94 0,91 0,85
Масса, кг	1,7	2,13	2,48	6,4	6,8	7,0	7,47	16,8	16,8	-	44,5	45

*При работе насосов на масле М-10В₂ (ГОСТ 8581-78) при температуре +50^оС и номинальном давлении.

Аксиально-поршневые нерегулируемые насосы и гидромоторы.

В гидроприводах самоходных машин широко приме­няются аксиально-поршневые насосы и гидромоторы. Преимущественный рост производства аксиально-поршне­вых насосов объясняется целым рядом факторов, среди которых можно выделить следующие: стабильность пара­метров при длительной эксплуатации на высоких давле­ниях, высокие объемный и механический КПД, жесткость характеристик и устойчивость к внешним воздействиям, малая чувствительность к высоким температурам, доста­точная долговечность при соблюдении требуемых усло­вий эксплуатации. К недостаткам этих насосов можно отнести высокую стоимость, необходимость весьма точ­ной установки их на машинах, высокую чувствительность к вибрациям, повышенные требования к тонкости филь­трации рабочей жидкости, худшую всасывающую способ­ность, чем у шестеренных насосов, при низких темпера­турах.

На рис. 11 приведена схема нерегулируемого аксиаль­но-поршневого насоса, принцип действия которого за­ключается в следующем. Вращение от двигателя переда­ется на приводной вал 1 насоса. Одновременно с валом насоса вращается и блок цилиндров 2, в котором разме­щены поршни 3.

Рисунок 11 – Схема аксиально-поршневого насоса: 1 – приводной вал; 2 – блок цилиндров; 3 – поршень; 4 – распределительный диск; 5,6 – дуговые окна.

При этом за счет угла наклона между осью вала и осью блока цилиндров поршни за каждый оборот вала совершают один двойной ход относительно блока цилиндров.При возвратно-поступальном движении поршня за первую половину оборота вала происходит вса­сывание, а за вторую — нагнетание рабочей жидкости. С этой целью распределительный диск 4 имеет два дуговых окна 5 и 6, через одно из которых происходит всасывание жидкости от гидробака, а через другое подача ее в напор­ную гидролинию.

Промышленность России и стран СНГ производит не­регулируемые аксиально-поршневые насосы нескольких марок и типоразмеров. Наибольшее распространение име­ют насосы и гидромоторы типа 210, гидромоторы типа 310 и насосы типа 311. По диаметру поршня качающего узла насос-моторы типа 210 изготавливаются пяти типо­размеров с различным конструктивным исполнением (шпоночным или шлицевым валом, резьбовым или флан­цевым присоединением трубопроводов и др.). В табл. 4 приведены технические характеристики этих насосов, а на рис. 12 показана конструкция насоса.

Рисунок 12 – Аксиально-поршневой нерегулируемый насос и гидромотор типа 210: 1 – вал; 2 – поршень; 3 – блок цилиндров; 4 – распределитель; 5 – корпус; 6,7 – крышки; 8 – шатун; 9 – центральный шип; 10 – шарикоподшипник; 11 – сдвоенный радиально-упорный подшипник; 12,13,14 – уплотнительные кольца; 15 – манжета.

Выбор типа и типоразмера насоса или гидромотора при расчете гидросхемы осуществляется по техническим характеристикам, которые представлены в данном учебном пособии. Присоединительные размеры насосов и гидро­моторов даны в специальной литературе [3, 18] или инструкциях по эксплуатации.

Таблица 4 – Технические характеристики насосов и гидромоторов типа 210.

Параметры	Марки насосов и гидромоторов
	210.12	210.16	210.20	210.25	210.32
1	2	3	4	5	6
Рабочий объем, см3/об	11,6	28,1	54,8	107	225
Давление, МПа: номинальное максимальное	20 35	20 35	20 25	20 25	20 25
Частота вращения, об/мин: номинальная максимальная	2400 5000	1920 4000	1500 2240	1400 1800	1120 2000
Мощность, потребляемая насосом при номинальном числе оборотов и давлении, кВт	9,8	19,1	31,2	46,8	76
Крутящий момент, развиваемый гидромотором, Н·м: номинальный максимальный	36,2 46	87,6 113	174 218	340 425	715 895
Температура рабочей жидкости, оС: минимальная максимальная	-25 +70	-25 +70	-25 +70	-25 +70	-25 +70
КПД при вязкости рабочей жидкости 33·10-6м2/с, номинальных числе оборотов и давлении: объемный механический (насоса) механический (гидромотора) общий насоса	0,96 0,92 0,93 0,88	0,96 0,92 0,93 0,82	0,95 0,92 0,93 0,87	0,95 0,92 0,93 0,87	0,94 0,92 0,93 0,86
Марка рабочей жидкости: зимой летом	ВМГЗ или АМГ-10 МГ-20; МГ-30 или ИС-20; ИС-30
Масса, кг	5,5	12,5	23	44	88

Насосы и гидромоторы типа 310 и насосы типа 311 по принципу действия и конструктивным схемам аналогичны гидромашинам типа 210. Они выпускаются трех типоразмеров со шпоночным и шлицевым соединением выходного вала. Технические характеристики этих насосов приведены в таблицах 24 и 25.

Таблица 5 – Технические характеристики нерегулируемых насосов и гидромоторов типа 310.

Параметры	Марки насосов и гидромоторов
	310.56	310.112	310.224
1	2	3	4
Рабочий объем, см3/об	56	112	224
Давление, МПа: номинальное максимальное	20 25	20 25	25 32
Частота вращения, об/мин: номинальная максимальная	1500 3000	1500 3000	960 1200
Мощность, потребляемая насосом при номинальных числе оборотов и давлении, кВт	26,6	53,2	85,1
Крутящий момент, развиваемый гидромотором, Н·м: номинальный максимальный	171 270	342 540	838 1320
Температура рабочей жидкости, оС: минимальная максимальная	-25 +70	-25 +70	-25 +70
КПД при вязкости рабочей жидкости 33·10-6м2/с, номинальных числе оборотов и давлении: объемный механический (насоса) механический (гидромотора) общий насоса	0,95 0,96 0,94 0,92	0,95 0,96 0,94 0,92	0,95 0,96 0,94 0,92
Диаметр условный, м·10-3: напорного отверстия всасывающего отверстия	22 30	28 38	50 68
Марка рабочей жидкости: зимой летом	ВМГЗ или АМГ-10 МГ-20; МГ-30 или ИС-20; ИС-30
Масса, кг	17	31	53

Таблица 6 – Технические характеристики нерегулируемых насосов типа 311.

Параметры	Марки гидромотора
	311.20	311.25	311.32
1	2	3	4
Рабочий объем, см3/об	56	112	224
Давление, МПа: номинальное максимальное	20 25	20 25	20 25
Частота вращения, об/мин: номинальная максимальная	1500 3000	1200 2400	960 1920
Мощность, потребляемая насосом при номинальных числе оборотов и давлении, кВт	28,9	46,3	74,1
Температура рабочей жидкости, оС: минимальная максимальная	-40 +70	-40 +75	-40 +75
КПД при вязкости рабочей жидкости 33·10-6м2/с, номинальных числе оборотов и давлении: объемный механический общий	0,96 0,95 0,91	0,96 0,95 0,91	0,96 0,95 0,91
Марка рабочей жидкости: зимой летом	ВМГЗ или АМГ-10 МГ-20; МГ-30 или ИС-20; ИС-30
Масса, кг	23	41	86

Аксиально-поршневые регулируемые однопоточные насосы и гидромоторы.

В гидроприводах самоходных машин с тяжелым режи­мом работы (универсальные экскаваторы, стреловые кра­ны, зерноуборочные комбайны и др.) применяются регу­лируемые аксиально-поршневые насосы и гидромоторы.

Регулирование величины и реверсирование потока жидкости осуществляется за счет изменения угла наклона между осью качающего узла и осью приводного вала. По­дача регулируется в зависимости от давления в напорной линии, при этом мощность насоса остается постоянной. Менять величину потока жидкости можно вручную или автоматически (в зависимости от нагрузки на гидродвигателе). Для автоматического регулирования потока жидкости и давления насосы комплектуют регуляторами мощности.

Вследствие того что для изменения угла наклона пово­ротного корпуса требуются усилия, достигающие 1000 Н и более, регулирование осуществляют при помощи меха­нического или гидравлического сервопривода с ручным или автоматическим управлением.

На рис. 13 представлен насос типа 207, изготавливае­мый трех типоразмеров (табл. 7), отличающихся диамет­ром поршня качающего узла и, как следствие, подачей рабочей жидкости. Насосы типа 207 применяются в одно­ковшовых универсальных экскаваторах пятой и шестой размерных групп, выпускаемых Воронежским экскаватор­ным заводом. Каждый поток двухпоточной гидросистемы экскаватора питается от одного (пятая размерная группа) или двух (регулируемого и нерегулируемого) насосов (шестая размерная группа). Преимущество таких гидросистем перед

Рисунок 13 - Аксиально-поршневой регулируемый насос типа 207: 1 - вал; 2, 13 - крышка; 3 - корпус; 4, 6 - шарикоподшипники; 5 - сдвоенный радиально-упорный подшипник; 7 - фланец; 8 - шатун; 9 - цапфа; 10 - поршень; 11 - блок цилиндров; 12 - распределитель; 14 - поворот­ный корпус; 15 - центральный шип; 16, 17, 18, 19 - уплотнительные кольца; 20 – манжета.

гидросистемами с двухпоточными регулируемыми насосами состоит в том, что они позволяют осуществить независимое регулирование каждого потока. Это обеспе­чивает более рациональное использование мощности при­вода при максимальной скорости гидродвигателей.

Таблица 7 – Технические характеристики насосов типа 207.

Параметры	Марка насосов
	207.20	207.25	207.32
1	2	3	4
Максимальный рабочий объем, см3/об	54,8	107	225
Давление, МПа: номинальное максимальное	20 25	20 25	20 25
Частота вращения, об/мин: номинальная максимальная	1800 3200	1400 2500	1120 2000
Мощность, потребляемая насосом при номинальных числе оборотов и давлении, кВт	31,5	47,7	78,5
Температура рабочей жидкости, оС: минимальная максимальная	-25 +70	-25 +70	-25 +70
КПД при вязкости рабочей жидкости 33·10-6м2/с, номинальных числе оборотов и давлении: объемный механический общий	0,965 0,935 0,9	0,97 0,935 0,905	0,975 0,935
Марка рабочей жидкости: зимой летом	ВМГЗ или АМГ-10 МГ-20; МГ-30 или ИС-20; ИС-30
Масса, кг	37	67	130

На рис.14 приведена зависимость действительной подачи насосов типа 207 трех типоразмеров от давления. При расчете гидросистемы следует учитывать изменение подачи насоса и выполнять этот расчет для двух режимов: максимальной подачи (точка а) и номинального давления (точка б). На максимальной подаче определяют диаметры трубопроводов, вместимость гидробака и др., а мощность привода, усилие на гид­родвигателях определяют при номинальном давле­нии.

Промышленностью вы­пускаются аналогичные по конструкции предыдуще­му аксиально-поршневые регулируемые однопоточные насосы типа 311.112 и 311.224. Их техническая характеристика дана в табл. 8.

Рисунок 14 – Зависимость действительной подачи насосов от давления: 1 – 207.20; 2 – 207.25; 3 – 207.32.

Таблица 8 – Техническая характеристика регулируемых насосов типа 311.

Параметры	Марка насосов
	311.112		311.224
1	2		3
Максимальный рабочий объем, см3/об	112		224
Давление, МПа: номинальное максимальное	25 32		20 25
Частота вращения, об/мин: номинальная максимальная	1200 2400		1200 2400
Мощность, потребляемая насосом при номинальных числе оборотов и давлении, кВт	33,6		53,8
Температура рабочей жидкости, оС: минимальная максимальная	-25 +70		-25 +70
Продолжение таблицы 8
1		2	3
КПД при вязкости рабочей жидкости 33·10-6м2/с, номинальных числе оборотов и давлении: объемный механический общий	0,95 0,96 0,92		0,95 0,96 0,92
Марка рабочей жидкости: зимой летом	ВМГЗ или АМГ-10 МГ-20; МГ-30 или ИС-20; ИС-30
Масса, кг	116		205

Кроме того, для самоходных машин различного техно­логического назначения выпускается гамма регулируемых насосов и гидромоторов типов 209, 309, 312, 313, 303. Они предназначены для поворота платформы, привода лебе­док, стреловых кранов и подъемников, привода пильной цепи валочно-трелевочных машин, привода гусеничного и колесного движителей экскаваторов и других машин.

Н а рис. 15 представлен регулируемый насос-мотор типа 313. Он имеет унифицированный качающий узел шатун­ного ведения наклонного блока

Рисунок 15 - Аксиально-поршневой регулируемый насос-мотор типа 313: 1 – пружина; 2 – крышка; 3 - рычажный механизм; 4 - шарнир; 5 - диф­ференциальный поршень; 6 - палец; 7 - башмак; 8 - подпятник; 9 - двухкромочный распределительно-дросселирующий золотник; 10 - по­воротный распределитель.

цилиндров. Для обеспе­чения высокой стабильности регулирования применен однокаскадный следящий гидроусилитель с двухкромочным распределительно-дроссельным золотником 9. Пос­тоянство потребляемой мощности (при изменении по­дачи и давления) достигнуто применением рычажного ме­ханизма 3, на одно плечо которого через башмак 7 и под­шипник 8 опирается золотник 9, а на другое плечо дей­ствует пружина 1. Золотник 9 является одновременно из­мерителем рабочего давления жидкости. Канал высокого давления постоянно соединен с малым цилиндром диф­ференциального поршня 5. Через отверстие в поршне 5 и пальце 6 рабочая жидкость под давлением подается в сред­нюю часть золотника 9 [16]. Конструкция насоса-мотора типа 313 разработана на основе предыдущего поколения регулируемых гидромоторов типа 209 и 309.

В табл. 9, 10 и 11 приведены технические характерис­тики регулируемых гидромоторов типа 209, 309, 312, на­сосов и гидромоторов 313 и 303.

Таблица 9 – Технические характеристики регулируемых гидромоторов типа 209 и 309.

Параметры	Марка гидромоторов
	209.25	309.25	309.32
1	2	3	4
Рабочий объем, см3/об: максимальный минимальный	113 31	107 31	225 75
Давление на входе, МПа: номинальное максимальное	20 32	20 32	20 28
Частота вращения, об/мин: номинальная максимальная минимальная	1200 2500 50	1500 3000 50	900 1920 50
Крутящий момент, развиваемый гидромотором, Н·м: номинальный максимальный	341 546	323 517	679 952
Продолжение таблицы 9
1	2	3	4
Температура рабочей жидкости, оС: минимальная максимальная	-25 +70	-25 +70	-25 +70
КПД при вязкости рабочей жидкости 33·10-6м2/с, номинальных числе оборотов и давлении: объемный механический общий	0,95 0,95 0,91	0,95 0,95 0,91	0,95 0,95 0,91
Марка рабочей жидкости: зимой летом	ВМГЗ или АМГ-10 МГ-20; МГ-30 или ИС-20; ИС-30
Масса, кг	42	60	115

Таблица 10 – Технические характеристики регулируемых гидромоторов типа 312.

Параметры	Марка гидромотора
	312.20		312.25		312.32
1	2		3		4
Рабочий объем, см3/об: максимальный минимальный	56 16,1		112 32,2		224 73,6
Давление на входе, МПа: номинальное максимальное	20 32		20 32		20 32
Частота вращения, об/мин: номинальная максимальная минимальная	1500 3000 37,8		1200 2400 60		960 1920 75
Расход жидкости, л/мин: максимальный минимальный	82,5 25,2		140 50,3		224 73,6
Номинальная полезная мощность, кВт	26,0		41,7		66,8
КПД при вязкости рабочей жидкости 33·10-6м2/с, номинальных числе оборотов и давлении: объемный механический общий	0,95 0,95 0,91		0,95 0,95 0,91		0,95 0,95 0,91
Температура рабочей жидкости, оС: минимальная максимальная	-40 +75		-40 +75		-40 +75
Продолжение таблицы 10
Марка рабочей жидкости: зимой летом	ВМГЗ или АМГ-10 МГ-20; МГ-30 или ИС-20; ИС-30
Масса, кг	30	77		116

Таблица 11 – Технические характеристики регулируемых насосов и гидромоторов типа 303 и 313.

Параметры	Марка насоса
	313.16	303.112
1	2	3
Рабочий объем, см3/об: максимальный минимальный	28 11,2	112 31
Давление на входе, МПа: номинальное максимальное	16 25	20 32
Частота вращения, об/мин: номинальная максимальная минимальная (гидромотор)	1920 3000 50	1200 2400 60
Подача жидкости номинальная, л/мин	50	140
Номинальная мощность (насос), кВт	13,6	42,6
Номинальный крутящий момент (гидромотор), Н·м	71,2	338
КПД при вязкости рабочей жидкости 33·10-6м2/с, номинальных числе оборотов и давлении: объемный механический общий	0,96 0,95 0,92	0,95 0,95 0,91
Температура рабочей жидкости, оС: минимальная максимальная	-40 +75	-40 +75
Марка рабочей жидкости: зимой летом	ВМГЗ или АМГ-10 МГ-20; МГ-30 или ИС-20; ИС-30
Масса, кг	20	48

На рис. 16 приведено условное графическое изображе­ние гидромотора типа 303 при бесступенчатой регулиров­ке рабочего объема. Поток рабочей жидкости от насоса поступает в гидролинию Р_н, а через клапан с логической функцией «ИЛИ» к двухпозиционному распределителю 3. Если давление Р_у в линии управления незначительное, гидромотор работает на максимальных Рисунок 16 - Условное графическое обозначение гидромотора типа 303: 1 - гидромотор; 2 - плунжер; 3 - двухпозиционный распределитель; 4 - клапан с логической функцией «ИЛИ»; 5 – пружина.

оборотах и осу­ществляет вращение рабочего органа с максимальной скоростью. При увеличении давления Р оно передастся на торцевую поверхность золотника распределителя 3, кото­рый, преодолев усилие пружины, направит жидкость из напорной линии Р_и, в правую полость плунжера 2. Пос­ледний, изменив положение распределительного диска, уменьшит обороты гидромотора. При реверсировании клапан с логической функцией «ИЛИ» соединит новую напорную линию насоса с двухпозиционным распредели­телем.

На рис. 17 приведено условное графическое изображе­ние насоса типа 313. Регулирование подачи осуществля­ется следующим образом. Давление Р_н из напорной ли нии насоса по каналу передается в подпружиненную по­лость однокамерного следящего гидроусилителя 2, с ко­торым каналами соединен распределительно-дроссельный золотник непрерывного действия 3. Таким образом, су­ществует постоянная связь между напорной линией насо­са 1 и торцевой поверхностью золотника 3 и его каналами управления. При повышении давления Р_н золотник 3 пе­редвигается вправо, преодолев усилие пружины, и давле­ние Р передается в поршневую полость гидроусилителя 2. За счет разности поршневой и штоковой площадей гид­роусилителя поршень последнего переместится вправо и изменит положение распределительного диска, уменьшив подачу насоса.

Рисунок 17 - Условное графическое обозначение насоса типа 313: 1 – насос; 2 - однокаскадный следящий гидроусилитель; 3 - распределительно-дрос­сельный золотник.

Аксиально-поршневые регулируемые двухпоточные насосы применяются в гидравлических приводах одноковшовых универсальных экскаваторов третьей и четвертой размер­ных групп, бурильных и валочно-пакетирующих маши­нах. Эти насосы используются в том случае, когда необ­ходимо обеспечить работу регулируемого по подаче двухпоточного гидропривода. Промышленностью выпускает пять типов двупоточных насосов: 223, 224, 321, 323 и 333. Первые три насоса состоят из двух унифицирован­ных узлов насоса типа 207, установленных в одном литом чугунном корпусе и объединенных между собой цапфой (рис. 18). Насосы

3 23 и 333 также состоят из двух унифи­цированных узлов насосов типа 309, установленных в од­ном литом корпусе из высокопрочного алюминиевого спла­ва. В отличие от насосов 223 насосы 323 и 333 имеют ав­тономное регулирование подачи каждого потока, что поз­воляет оптимально использовать мощность приводного двигателя внутреннего сгорания.

Рисунок 18 - Аксиально-поршневой двухпоточиый регулируемый насос типа 223: 1 - редуктор; 2, 3 - качающие узлы; 4, 5 - напорные линии; 6 - цапфа; 7 - пружина; 8 – золотник.

Р исунок 19 - Аксиально-поршневой двухпоточный регулируемый насос типа 323: 1 - вал качающего узла; 2 - вал привода насоса; 3 - корпус насоса; 4 - блок цилиндров; 5 - поворотный распределитель; 6 - корпус рас­пределителя; 7 - датчик давления; 8 - следящий золотник; 9 - диффе­ренциальный плунжер; 10 - поршень; 11 - шатун; 12 - вал-шестерня; 13 - радиально-упорные подшипники; 14 - радиальный подшипник.

На рис. 19 представлен насос 323. Конструкцией этого насоса предусмотрена возможность установки третьего нерегулируемого насоса, который может быть использо­ван для питания рулевого управления, привода вентиля­тора калорифера и других вспомогательных механизмов. Насос 333 снабжен третьим нерегулируемым насосом типа 210.12.

Обозначение насосов 223 приведено в гидравлических схемах машин. Обозначение насоса 323 показано на рис. 20, а насоса 333 – на рис. 21.

Рисунок 20 - Условное графическое обозначение насоса типа 323: 1 - вал качающего узла; 2 - вал привода насоса; 3 - датчик давления; 4 - следя­щий золотник; 5 - дифференциальный плунжер; 6 - рычаг обратной связи; 7 - пружина регулятора; 8 - качающий узел; 9 - напорная гидро­линия; 10 - обратный клапан.

Рисунок 21 – Условное графическое обозначение насоса типа 333: 1 - вал качающего узла; 2 - вал привода насоса; 3 - нерегулируемый насос; 4 - качающий узел; 5 - напорная гидролиния; 6 - гидробак; 7 – гидроусилитель.

Таблица 12 – Технические характеристики регулируемых двухступенчатых насосов типа 223, 224 и 321.

Параметры	Марка насосов
	223.20	223.25	224.20	321.224
1	2	3	4	5
Максимальный рабочий объем, см3/об	54,8+54,8	107+107	54,8+54,8	112+112
Давление, МПа: номинальное максимальное	20 32	20 32	20 32	20 32
Частота вращения, об/мин: номинальная максимальная	1800 2700	1400 2350	1800 2400	1200 1800
Мощность, потребляемая насосом при номинальных числе оборотов и давлении, кВт	55	79	55	88
Температура рабочей жидкости, оС: минимальная максимальная	-25 +70	-25 +70	-25 +70	-25 +70
КПД при вязкости рабочей жидкости 33·10-6м2/с, номинальных числе оборотов и давлении: объемный механический общий	0,96 0,88 0,85	0,97 0,88 0,85	0,96 0,89 0,85	0,97 0,89 0,86
Марки рабочей жидкости: зимой летом	ВМГЗ или АМГ-10 МГ-20; МГ-30 или ИС-20; ИС-30
Масса, кг	180	270	101	280

Таблица 13 – Технические характеристики регулируемых двухпоточных насосов типа 323 и 333.

Параметры	Марка насосов
	320.20	333.20
1	2	3
Максимальный рабочий объем, см3/об:	56+56	56+56+112
Давление, МПа: номинальное максимальное	20 32	20 32
Частота вращения, об/мин: номинальная максимальная	1500 2400	1500 2400
Мощность, потребляемая насосом при номинальных числе оборотов и давлении, кВт	64	80
Температура рабочей жидкости, оС: минимальная максимальная	-40 +75	-40 +75
КПД при вязкости рабочей жидкости 33·10-6м2/с, номинальных числе оборотов и давлении: объемный механический общий	0,96 0,90 0,86	0,96 0,90 0,86
Марка рабочей жидкости: зимой летом	ВМГЗ или АМГ-10 МГ-20; МГ-30 или ИС-20; ИС-30
Масса, кг	90	90

Как уже указывалось выше, в насосах 323 и 333 приме­нено независимое регулирование потоков. Каждый кача­ющий узел 4 имеет автономный механизм изменения по­ложения блока цилиндров, выполненный в виде диффе­ренциального плунжера 5. Поршневая и штоковая полос­ти этого плунжера соединены каналами с напорной гид­ролинией 10 через следящий золотник 4 непрерывного действия. Применение регулятора непрямого действия позволило осуществить раздельное регулирование пото­ков.

В табл. 13 даны технические характеристики двухпоточных насосов типа 223, 224 и 321, а в табл. 32 - насосов 323 и 333.

Высокомоментные радиально-поршневые нерегулируемые гидромоторы используются для привода механизма хода гусеничных машин, поворота платформы экскаваторов и кранов, вра­щения цепи многоковшовых экскаваторов, вращения ро­тора роторных экскаваторов и т. д. Преимущество высокомоментных гидромоторов перед широко применяемы­ми в настоящее время низкомоментными гидромоторами состоит в том, что они могут развивать значительный крутяший момент (до 25·10³ Н·м) при малой угловой ско­рости (до 0,15 об/с). Поэтому их применяют без редук­тора или с редуктором небольшого передаточного числа (i = 2 - 5).

На плакатах изображен высокомоментный радиально-поршневой гидромотор. Обозначение этого мотора на схе­мах аналогично низкомоментным гидромоторам. Принцип действия гидромотора заключается в следу­ющем. Поток жидкости от насоса поступает в крышку 5 распределителя и через реактивный 6 и распределитель­ный 7 диски по каналам в корпусе 9 и крышке 4 в торце­вую полость поршня 2, который противоположной сфе­рической поверхностью опирается на эксцентриковый вал 11. За счет эксцентриситета создается крутящий момент, обеспечивающий вращение эксцентрикового 11 и про­межуточного 12 валов. Вал 12, поворачивая распредели­тельный диск 7, направляет поток жидкости от насоса к другому поршню, эксцентрично расположенному по от­ношению к валу 11. Таким образом, за счет попеременно­го соединения поршней 2 с напорной линией насоса про­исходит вращение эксцентрикового вала 11.

Применительно к самоходным машинам промышлен­ностью выпускается семь типоразмеров высокомоментных радиально-поршневых гидромоторов, однако до на­стоящего времени широкого распространения они не по­лучили. Технические характеристики их приведены в табл. 14.

Выбор типоразмера гидромотора осуществляется по требуемому крутящему моменту и угловой скорости, ко­торые определяются из силового и кинематического рас­чета машины. Крутящий момент и требуемый расход жид­кости определяют по формулам 3 и 4. Эти гидромоторы эксплуатируются на тех же рабочих жидкостях, что и ак­сиально-поршневые насосы.

Таблица 14 – Технические характеристики высокомоментных гидромоторов типа МР.

Параметры	Марки гидромоторов
	МР 450	МР 700	МР 1100	МР 1800	МР 2800	МР 4500	МР 7000
1	2	3	4	5	6	7	8
Рабочий объем, см3/об	452	707	1126	1809	2780	4500	6993
Давление, МПа: номинальное максимальное пиковое	21 25 32	21 25 32	21 25 32	21 25 32	21 25 32	21 25 32	21 25 32
Частота вращения, об/мин: минимальная номинальная максимальная	1,5 140 400	1 120 340	1 100 280	1 80 220	1 60 170	1 40 120	1 30 80
Номинальный расход, л/мин	62	90	119	153	176	192	222
Крутящий момент при номинальной угловой скорости, Н·м: при 21 МПа при 25 МПа	1386 1650	2160 2570	3530 4160	5680 6700	8740 10300	14000 15480	21700 25600
Номинальная эффективная мощность, кВт	19,30	26,17	34,74	44,65	51,46	55,57	64,74
КПД при номинальных параметрах: гидромеханический общий	0,89 0,84	0,90 0,85	0,9 0,8	0,90 0,85	0,90 0,85	0,90 0,85	0,90 0,85
Температура рабочей жидкости, оС: минимальная максимальная	-25 +75	-25 +75	-25 +75	-25 +75	-25 +75	-25 +75	-25 +75
Масса, кг	75	100	140	210	310	510	680