15.Радиально-поршневые и аксиально-поршневые насосы и гидромоторы

2.4.1. Конструкция радиально-поршневого насоса

Радиально-поршневой насос состоит из цилиндрового ротора 1 с звездообразным расположением цилиндров (рис. 8.1), оси которых находятся в общей плоскости и пересекаются в одной точке, а также смещённого на величину е относительно ротора статорного кольца 3.

При работе агрегата в качестве насоса поршни 2 связываются со статором 3 при помощи различных механических устройств или пружин, помещённых в цилиндры, а также при помощи давления жидкости вспомогательного насоса.

При вращении цилиндрового блока 1 поршни 2 увлекают обойму 3 статорного кольца, помещённую на роликах. Благодаря наличию роликов практически устраняется трение скольжения поршней о статорное кольцо, которое заменено трением качения роликов 4.

В радиальных насосах применяют главным образом цапфовое распределение жидкости, которое осуществляется через распределительные окна а и b (рис. 8.2), выполненные в цапфе 5, с которыми поочерёдно соединяются при своём поворотном движении цилиндры. Окна а и b через осевые каналы цапфы соединяются с всасывающим и нагнетающим трубопроводами.

При ходе поршней от центра жидкость при вращении ротора 1 в направлении стрелки (рис. 8.1) будет засасываться поршнем через окно а, а при ходе к центру – нагнетаться через окно b. При переходе поршней через нейтральное положение (вертикальную ось) каналы цилиндров перекрываются уплотнительной частью (перемычкой) распределительной цапфы 5.

Величина хода поршней равна двойной величине эксцентриситета е:

При работе агрегата в качестве мотора поршни во время рабочего хода перемещаются от центра под действием рабочего давления жидкости, поступающей от насоса, и во время холостого хода – к центру вследствие эксцентричного расположения ротора 1 относительно обоймы (статора) 3.

Объёмный КПД радиально-поршневых насосов при номинальном расходе и максимальном давлении колеблется от 0,96…0,98 и выше, механический КПД – от 0,80…0,95.

2.4.2. Производительность радиально-поршневого насоса

Р асчётная (теоретическая) производительность насоса за один оборот (рабочий объём) равна объёму, описываемому его поршнями:

где d и h – диаметр и ход поршня; z – число поршней.

Учитывая, что ход поршня равен двойному эксцентриситету, h=2·e, получим выражение для объёма, описываемого поршнями насоса

Теоретическая (расчетная) производительность насоса равна:

[м³/с] (8.1)

где n – число оборотов вала.

Фактическая (полезная) производительность равна:

где η_об – объёмный КПД.

Регулирование величины и реверс подачи жидкости насосом осуществляется путём изменения величины и знака эксцентриситета е.

2.4.3. Число оборотов радиально-поршневого гидромотора

Соединив трубопроводом два поршневых насоса, получим схему поршневого привода (трансмиссии) ротативного действия.

Т еоретическое число оборотов гидромотора подобного привода (выхода трансмиссии) n_М.теор получим, приняв значения теоретических (расчётных) производительностей (расходов) насоса и мотора, вычисляемых по выражению (8.1):

г де

Для привода, у которого размеры насоса и мотора одинаковы, коэффициент k_констр=1, поэтому:

Моторы этого типа устойчиво работают при минимальном числе n = 5…10 об/мин.

2.4.4. Радиально–поршневой гидромотор многократного действия

Для увеличения крутящего момента применяются гидромоторы многократного действия (рис. 8.3) с профильным статорным кольцом 1.

Нетрудно видеть, что в зависимости от профиля этого кольца каждый из поршней 3 гидромотора совершит за один оборот цилиндрового ротора 2 несколько (до 10) двойных ходов.

Объём, описываемый поршнями такого гидромотора за один оборот (рабочий объём), составит:

где k и h – количество ходов поршня за один оборот цилиндрового ротора и величина хода

Крутящий момент гидромотора будет в k раз больше, а число оборотов при том же расходе жидкости в k раз меньше при прочих равных условиях числа оборотов мотора одинарного действия.

Для уменьшения трения поршней 3 о статорное кольцо 1 они снабжены роликами 4, помещёнными на игольчатых подшипниках. На внешних сторонах цилиндров выфрезерованы прямоугольные пазы, в которые входят сухари (ползунки) 5, несущие ролики 4, благодаря чему устраняется возможность поворота поршней в цилиндрах и обеспечивается их управление.

Для увеличения крутящего момента применяют также гидромоторы с несколькими (два-три) рядами цилиндров.

2.4.5. Конструкция аксиально-поршневых гидромашин

Насосы (и гидромоторы) с аксиальным расположением цилиндров получили в практике название пространственных или насосов с наклонным диском (шайбой).

Их по сравнению с другими поршневыми гидромашинами при передаче равной мощности отличают наибольшая компактность, и следовательно, минимальная масса. Имея рабочие органы с малыми радиальными габаритными размерами и поэтому с малым моментом инерции, они способны быстро изменять частоту вращения.

Эти специальные свойства обусловили их широкое применение в качестве регулируемых и нерегулируемых насосов и гидромоторов для гидропередач летательных аппаратов и спецтехники.

По кинематическим схемам, заложенным в основу конструкции, аксиально-поршневые гидромашины разделяют на гидромашины с