11. Основные сведения об объёмных гидромашинах
Объёмной называется гидромашина, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении ее из рабочей камеры. Под рабочей камерой объёмной гидромашины понимается ограниченное пространство внутри машины, периодически изменяющее свой объём и попеременно сообщающееся с местами входа и выхода жидкости. Объёмная гидромашина может иметь одну или несколько рабочих камер.
В соответствии с тем, создают гидромашины поток жидкости или используют его, их разделяют на объёмные насосы и гидродвигатели. В объёмном насосе перемещение жидкости осуществляется путем вытеснения её из рабочих камер вытеснителями. Под вытеснителем понимается рабочий орган насоса, непосредственно совершающий работу вытеснения. Вытеснителями могут быть поршни, плунжеры, шестерни, винты, пластины и т.д.
По принципу действия, точнее по характеру процесса вытеснения жидкости, объёмные насосы разделяют на поршневые (плунжерные) и роторные.
В поршневом (плунжерном) насосе жидкость вытесняется из неподвижных камер в результате лишь возвратно-поступательного движения вытеснителей (поршней, плунжеров, диафрагм).
В роторном насосе жидкость вытесняется из перемещаемых рабочих камер в результате вращательного или вращательно-поступательного движения вытеснителей (шестерён, винтов, пластин, поршней).
По характеру движения входного звена объёмные насосы разделяют на вращательные (с вращательным движением входного звена) и прямодействующие (с возвратно-поступательным движением входного звена).
Объёмный гидродвигатель - это объёмная гидромашина, предназначенная для преобразования энергии потока жидкости в энергию движения выходного звена.
По характеру движения выходного (ведомого) звена объёмные гидродвигатели делят на три класса:
- гидроцилиндры с возвратно-поступательным движением выходного звена;
- гидромоторы с непрерывным вращательным движением выходного звена;
- поворотные гидродвигатели с ограниченным углом поворота выходного звена.
Объёмный гидропривод – это совокупность объёмных гидромашин, гидроаппаратуры и других устройств, предназначенная для передачи механической энергии и преобразования движения посредством жидкости. Под гидроаппаратурой понимаются устройства для управления потоком жидкости в гидроприводе, посредством которого осуществляется регулирование гидропривода. Последнее может быть ручным или автоматическим, а с другой стороны – механическим, гидравлическим, электрическим или пневматическим.
2.2. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ОБЪЁМНЫХ ГИДРОМАШИН
К общим свойствам объёмных насосов, которые обусловлены их принципом действия и отличают их от насосов лопастных, относятся следующие.
1. Цикличность рабочего процесса и связанная с ней порционность и неравномерность подачи. Подача объёмного насоса осуществляется не равномерным потоком, а порциями, каждая из которых соответствует подаче одной рабочей камеры.
2. Герметичность насоса, т.е. постоянное отделение напорного трубопровода от всасывающего. Лопастные насосы герметичностью не обладают, а являются проточными.
3. Самовсасывание, т.е. способность объёмного насоса создавать вакуум во всасывающем трубопроводе, заполненном воздухом, достаточный для подъёма жидкости во всасывающем трубопроводе до уровня расположения насоса. Высота всасывания жидкости при этом не может быть больше предельно допустимой. Лопастные насосы без специальных приспособлений не являются самовсасывающими.
4. Жёсткость характеристики, т.е. крутизна её в системе координат р (или h) от Q (рис.8), что означает малую зависимость подачи насоса Q от развиваемого им давления. Идеальная подача совсем не зависит от давления насоса. Характеристики лопастных насосов обычно пологие.
5. Независимость давления, создаваемого объёмным насосом, от скорости движения рабочего органа насоса и скорости жидкости. В принципе, при работе на несжимаемой жидкости объёмный насос, обладающий идеальным уплотнением, способен создать сколь угодно высокое давление, обусловленное нагрузкой, при сколь угодно малой скорости движения вытеснителей. Для получения высоких давлений с помощью лопастного насоса требуются большие частоты вращения колеса и большие скорости жидкости.
О
бъёмные
гидродвигатели, в основном, имеют те же
свойства, что и объёмные насосы, но с
некоторыми отличиями, обусловленными
иной функцией двигателей. Объёмные
гидродвигатели также характеризуются
цикличностью рабочего процесса и
герметичностью. Жёсткость характеристик
объёмных гидродвигателей заключается
в малой зависимости скорости выходного
звена от нагрузки на этом звене (усилия
на штоке гидроцилиндра и момента на
валу гидромотора).
2.3. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ГИДРОНАСОСАМ ЛА
Основные требования, предъявляемые к насосам гидросистем ЛА:
1) обеспечение на всех высотах и режимах полёта заданного давления и расхода жидкости (производительности) при максимальном КПД;
2) минимальный вес и объём;
3) высокая надёжность в течение установленного срока службы;
4) работоспособность в широком диапазоне температур (от –60 до +100 0С для ЛА с дозвуком и от –60 до +250 0С для ЛА со сверхзвуком).
5) повышение манёвренности ЛА вызвало необходимость в высоких требованиях и к быстродействию гидросистемы.
Одним из условий, обеспечивающим быстродействие, является приемистость насоса. Считается, что время достижения регулируемым насосом максимальной производительности от нулевого её значения не должно бытьбольше 0,04 с, а время снижения расхода от номинального значения до нулевого не более 0,02 с.
Одно из основных требований – минимальный вес и объём насоса – обусловило необходимость применения в нём высоких давлений и оборотов. Современные насосы работают при давлении до 300…350 атм, на оборотах 5000 об/мин, а в отдельных случаях 12000…18000 об/мин. Производительность насосов колеблется в широком диапазоне от 1 л/мин и менее для миниатюрных насосов до 8700 л/мин для поршневых насосов тяжёлых промышленных установок. Мощность насосов, применяемых в гидросистемах ЛА, не превышает 250