Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Гідравлічні машини Ч 1.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
9.47 Mб
Скачать

3.3 Роторні насоси

3.3.1 Класифікація роторних насосів

Роторні насоси відносяться до об’ємним і поділяються за характером руху робочих органів-витискувачів на роторно-обертальні і роторно-поступальні. Роторно-обертальні насоси мають витискувачі, які вчиняють тільки обертальний рух. До них відносяться зубчасті й гвинтові насоси. У свою чергу зубчасті насоси підрозділяють на шестеренчасті і коловоротні. Роторно-поступальні насоси по виду робочих органів і робочих камер діляться на шиберні і роторно-поршневі. Шиберні насоси в свою чергу по виду шиберів поділяють на пластинчасті і фігурно-шиберні. Роторно-поршневі насоси по розташуванню робочих камер поділяються на радіально-поршневі і аксіально-поршневі. По розташуванню ротора аксіально-поршневі насоси виготовляють з похилим блоком і з похилим диском. У роторних насосах відсутні всмоктувальні і напірні клапани. Цим вони відрізняються від поршневих насосів. Крім того, роторні насоси мають відмінні від поршневих насосів властивості, завдяки яким вони об’єднані в самостійну підгрупу. До таких властивостей відносять: оборотність, високу швидкохідність, більшу рівномірність подачі, ніж у поршневих насосів; крім того, вони працюють тільки на неагресивних рідинах, що володіють змащувальні властивості. Нижче розглядаються найбільш поширені роторні насоси.

3.3.2 Шестеренчасті насоси

Шестеренчасті насоси виготовляють із зовнішнім або внутрішнім зачепленням шестерень. Насоси з зовнішнім зачепленням простіші у виготовленні, тому їх застосовують значно частіше. Компактні насоси з внутрішнім зачепленням застосовують в установках малих розмірів.

Шестеренчастий насос (рис. 3,7, а) має корпус, дві кришки і пару зубчастих коліс, насаджених на валики. У кришках розміщені підшипники і сальники ведучого і веденого валиків. У корпусі насоса 1 передбачені два отвори: всмоктувальне 2 з того боку, де зуби шестерень при обертанні розходяться, і нагнітальне 3 з протилежного боку.

Рисунок 3.7 – Шестеренчастий насос

Принцип дії насоса полягає в наступному. Ведучий валик насоса з насадженої на ньому шестерінкою приводиться в обертання від двигуна. Від ведучої шестерінки отримує обертальний рух і ведена шестерня. При обертанні шестерень зуби їх в порожнині всмоктування В розходяться. При цьому рідина, що знаходиться в западинах між зубами, переміщається і у всмоктувальній порожнини утворюється розрідження, завдяки якому забезпечується надходження рідини до отвору всмоктування. Перенесена западинами між зубами рідина з порожнини всмоктування В в порожнину нагнітання Н при вході зубів у зачеплення витісняється і надходить далі в нагнітальний трубопровід.

При роботі шестеренчастого насоса в западинах між зубами може розвиватися високий тиск, який передається на валики і опори насоса. Для розвантаження насоса необхідно уникати замикання рідини в западинах між зубами. Для цієї мети в насосах високого тиску в западинах влаштовують радіальні канали для відведення замкненою рідини і забезпечення розвантаження валиків і опор насосів (рис. 3.7, б). Шестеренчасті насоси виготовляють для низького (до 1 МПа), середнього (до 3 МПа) і високого (10 МПа) тиску. Насоси низького тиску зазвичай використовують в системах змащення й охолодження верстатів і машин. Насоси середнього тиску застосовують в гідроприводу верстатів, силовому органу яких потрібно повідомляти швидкі переміщення, наприклад для свердлильних та шліфувальних верстатів. Насоси високого тиску використовують в гідроприводу в разі необхідності передачі робочому органу верстата великого зусилля. Шестеренчасті насоси випускають як з електродвигуном, так і без нього. Вал насосів з’єднується з приводним валом за допомогою еластичної муфти. Найбільш поширеними шестеренчастими насосами є НШ- 39-2, НШ-39М, НШ- 39-2И та ін. (табл. 3.3). Шестеренчасті насоси при роботі створюють пульсацію витрати, а отже, і пульсацію обертального моменту, що негативно впливає на конструкцію насоса. Цей недолік усувається у гвинтових насосів. Шестеренчасті насоси бувають двошестерінчасті (рис. 3.7, а, б) і тришестерінчасті (рис. 3.7, в). При обертанні середньої провідної шестерні тришестерінчасті насоси за годинниковою стрілкою в каналах 1 і 3 відбувається всмоктування рідини, а в каналах 2 і 4 – нагнітання. Канали 1 і 3, а також канали 2 і 4 з’єднуються між собою. У порівнянні з двошестерінчастим тришестерінчастіий насос має велику подачу, але менший об’ємний ККД.

Насоси з чотирма, п’ятьма і великим числом шестерень, практично не випускають через низький ККД.

За останній час з’явилися шестеренні насоси з гідравлічною компенсацією торцевих зазорів, що забезпечує підвищення об’ємного ККД. Такі насоси можуть працювати з тиском до 10 МПа і більше. Гідравлічна компенсація торцевих зазорів в шестеренних насосах здійснюється наступним чином (рис. 3.7, г). Рідина під тиском р, створеним в насосі, підводиться в порожнину D і притискає рухливу втулку В до шестерні Ш із зусиллям, що забезпечує достатню ущільнення по торця. Для нормальної гідравлічної компенсації необхідно, щоб втулка притискалася до шестерні, не викликаючи сильного тертя і підвищеного зносу торців втулки і шестерні.

Крім гідравлічної компенсації торцевих зазорів, застосовують спосіб зменшення їх за допомогою бічних прокладок, що мають осередки з еластичними стінками. Прокладку у вигляді шайби ставлять між шестернею і корпусом насоса. При роботі насоса через отвір прокладки в стінках комірки заповнюють маслом. Під тиском масла, що знаходиться в осередках, перегородки останніх деформуються і притискаються до торців шестерні, вибираючи зазори.

Подачу шестеренчастого насоса визначають за формулою:        

                                         (3.27)

де ω – площа западини зуба, м2;

b – ширина зуба (ширина шестерні), м;

z – число зубів на одній шестірні;

n – частота обертання, об/хв;

ηυ – об’ємний ККД насоса, значення якого приймається в межах 0,8...0,9, в залежності від щільності пригону деталей, швидкості обертання і в’язкості рідини.

Враховуючи труднощі при вимірі площі западини зуба ω, подачу шестеренчастого насоса з двома однаковими шестернями визначають і за іншою формулою:

                                                             (3.28)

де Dндіаметр початкового кола шестерні, м;

m – модуль зачеплення;

k1 – поправочний коефіцієнт, що враховує різницю між дійсним обсягом западин зубів і розрахунковим кільцевим обсягом (в середньому k1=1,1).

Так як                                                                                                           

(3.29)

тоді                                                                                                            

(3.30)

Колова швидкість шестеренчастих насосів повинна бути не вище 6-8 м/с. При великих колових швидкостях виникає надмірне розрідження у підстав западин між зубами, що призводить до явища кавітації і погіршення роботи насоса.

Швидкість течії рідини у всмоктуючому патрубку шестеренчастого насоса зазвичай допускається в межах 1...2 м/с.

Таблиця 3.3 – Технічна характеристика шестеренчастих насосів

Показники

Г11-12

Г11-13А

Г11-13

Г11-14А

Г11-14

Г11-15А

Г11-15

Подача при тиску 1,3 МПа, л/хв

18

25

35

50

70

100

125

Максимальний тиск, МПа

1,3

1,3

1,3

1,3

1,3

1,3

1,3

Максимальна частота обертання, об/хв

1450

1450

1450

1450

1450

1450

1450

Привідна потужність при тиску 1,3 МПа, кВт

0,8

1

1,5

1,85

2,7

3,7

4,5

Показники

Ш-18

Ш-25

Ш-35

Ш-50

Ш-70

Ш-100

Ш-125

Подача при тиску 2,5 МПа, л/хв

18

25

35

50

70

100

125

Максимальний тиск, МПа

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

Максимальна частота обертання, об/хв

1450

1450

1450

1450

1450

1450

1450

Привідна потужність при тиску 2,5 МПа, кВт

1,2

1,6

2,2

2,8

4,0

5,5

6,8

Показники

НШ-39-2

НШ-39М

НШ-39-2И

НШ-39

НШ-40

Подача при тиску 12 МПа, л/хв

28

30 (при р=7,5) МПа

28

30

50

Максимальний тиск, МПа

15

9

15

15

13,5

Максимальна частота обертання, об/хв

2500

2900

2900

2500

2700

Привідна потужність при тиску 12 МПа, кВт

11

9,2 (при р=7,5) МПа

11

13,2

16,3

Тиск рідини Р на шестерню визначають за формулою:                                                                                                           

(3.31)

де Dг – діаметр кола головок зубів шестерень, м;

b – ширина шестерні, м;

р – тиск, що створюється насосом, Па.

Потужність шестеренчастого насоса визначається за формулою:

                                         (3.32)

де Q – подача насоса, л/хв;

ωуг=πn/30 – кутова швидкість, рад/с;

nчастота обертання, об/хв;

μкр – крутний момент на валу насоса, Н∙м;

η – ККД насоса;

р – тиск насоса, МПа.

У розвантажених насосах (рис. 3.7, б) тиск на шестерню наближається за величиною до кутовому зусиллю обертання насоса.

Надалі є тенденція до створення шестеренних насосів з великим числом оборотів і тиском більше 10 МПа. Наприклад, в США шестеренчасті насоси з зовнішнім зачепленням виготовляються з подачею Q=0,75...550 л/хв і тиском р=0,7...17,5 МПа при частоті обертання n=1200...3600 об/хв.