Лабораторная работа Аксиально-поршневые гидромашины

1. Принципы работы

Рис. 1. Нерегулируемая машина с конусными пор­шнями

Функция насоса

При вращении приводного вала ротор приводится во вращение шарнирно расположенными поршня­ми. Поршни перемещаются в роторе на величину хода, которая определяется углом наклона блока. Рабочая жидкость всасывается поршнями из вса­сывающей линии (вход) и подается под давлением в напорную линию (выход).

Функция гидромотора

В отличие от функции насоса в данном случае к вхо­ду подводится рабочая жидкость под давлением. В результате часть поршней выдвигается из ротора и через шарнир воздействует на фланец приводно­го вала, создавая крутящий момент, а другая часть принудительно вдвигается в ротор, вытесняя рабо­чую жидкость в сливную линию.

Угол наклона

Угол наклона нерегулируемой машины является постоянным (определяется корпусом). В регулиру­емых машинах этот угол может бесступенчато ре­гулироваться в определенных пределах. Изменение угла наклона приводит к изменению хода поршней и, следовательно, — к изменению рабочего объе­ма гидромашины.

2.1. Описание функций

Р егулируемые или нерегулируемые аксиально-порш­невые машины с наклонным блоком могут работать как в качестве насоса, так и в качестве гидромотора. При применении в качестве насоса объемная подача пропорциональна частоте вращения и углу наклона. Если гидромашина применяется в качестве гидро­мотора, частота вращения пропорциональна расхо­ду подводимого потока рабочей жидкости.

Рис. 2. Принцип наклонного блока

Рис. 3. Принцип наклонного блока –

конструктив­ные элементы

Крутящий момент, потребляемый насосом или со­здаваемый гидромотором, увеличивается пропор­ционально перепаду давлений между линиями вы­сокого и низкого давления. При эксплуатации в ре­жиме насоса механическая энергия преобразуется в гидростатическую; при эксплуатации в режиме гидромотора - наоборот. Регулируемые машины могут изменять свой рабочий объем за счет изме­нения угла наклона, т.е. объемная подача насоса или расход гидромотора могут изменяться.

Функции

. . . в качестве насоса в открытой системе цир­куляции:

При вращении приводного вала ротор также приво­дится во вращение через семь шарнирно установлен­ных на приводном фланце поршней. При этом ротор прижимается к сферической поверхности распредели­тельного диска, на которой предусмотрены два серпо­видных паза. Во время вращения каждый из семи пор­шней перемещается в отверстиях ротора и осуществ­ляет заданный углом наклона ход. При повороте рото­ра от нижней до верхней мертвой точки через серпо­видный паз, соединенный со всасывающей линией, за­сасывается количество рабочей жидкости, пропорци­ональное площади поршня и величине его хода. При дальнейшем повороте от верхней до нижней мертвой точки рабочая жидкость вытесняется в напорную ли­нию через второй серповидный паз, соединенный с напорной линией. Поршни, нагруженные гидравличес­ким давлением, опираются при этом на приводной вал.

...в качестве гидромотора:

Функция гидромотора обратна функции насоса. В данном случае рабочая жидкость через серповид­ный паз распределительного диска подводится в поршневые камеры. Три или четыре поршня нахо­дятся в зоне серповидного паза напорной линии, а оставшиеся поршни — в зоне паза сливной линии. При этом поршни, соединенные с напорной линией, развивают усилия, которые, воздействуя на привод­ной вал, создают крутящий момент.

Регулирование (для регулируемых машин)

Изменение угла наклона блока может осуществлять­ся, например, механически с помощью винтовой передачи или гидравлически с помощью установоч­ных поршней.

При увеличении угла наклона от нулевой (началь­ной) позиции увеличивается рабочий объем и кру­тящий момент, при уменьшении угла значения со­ответственно уменьшаются.

Если угол наклона отсутствует, рабочий объем ра­вен нулю. Обычно применяются механические или гидравлические управляющие механизмы, которые в свою очередь приводятся в действие механичес­ким, электрическим или гидравлическим способом. Известные примеры: регулирование с помощью маховичка, электрическое пропорциональное управ­ление, регулирование давления или мощности.

Общие положения

При эксплуатации машины в режиме насоса или гидромотора крутящий момент на приводном валу возникает в результате наклонного положения ро­тора (наклонного блока). Поршни нагружают ротор лишь незначительными поперечными силами, что положительно сказывается на износостойкости, ко­эффициенте полезного действия и пусковом момен­те. За счет применения сферической опорной по­верхности распределительного диска имеет место безмоментная опора ротора, т.к. все воздействую­щие на ротор силы проходят через одну точку. Бо­ковые сдвиги за счет упругой деформации не вы­зывают повышенных утечек в сопряжении ротора с распределительным диском.

В режиме холостого хода или при запуске ротор прижимается к распределительному диску встроен­ными тарельчатыми пружинами. При возрастании давления ротор так уравновешивается гидравличес­кими силами, что между опорной поверхностью рас­пределительного диска и ротором постоянно оста­ется пленка жидкости, а уровень утечки минимален.

Приводной вал удерживается комплектом подшип­ников, которые воспринимают возникающие в ак­сиальном и радиальном направлениях усилия. Для герметизации внутренней полости гидромашины применяются радиальное уплотнительное кольцо и О-образные кольца, для закрепления приводного механизма в корпусе — стопорное кольцо.