3.3.4 Пластинчасті насоси

Пластинчасті насоси типу ЛФ, застосовувані в гідроприводі верстатів, випускаються вітчизняною промисловістю тиском до 6,5 МПа при подачі від 5 до 200 л/хв.

Пластинчастий насос (рис. 3.8, б) має статор 1, ротор 6 з нахиленими до радіальному напряму лопатками 4 і вал насоса 8. Приводний вал насоса має з одного боку кульковий підшипник, з іншого боку два підшипника ковзання. Підшипник ковзання, маючи значну довжину, забезпечує гарне ущільнення. Внутрішня поверхня статора насоса має еліпсоподібну форму. У бічних дисках насоса передбачені чотири отвори. Через два отвори рідина засмоктується, а через два інших нагнітається.

Завдяки еліпсоподібної формі внутрішньої поверхні статора за кожен оборот ротора його лопатки при обертанні двічі виходять з пазів, захоплюючи рідину, що надходить з всмоктуючих отворів торцевих дисків насоса і двічі входять назад в пази, виштовхуючи при цьому захоплену рідина в отвори нагнітання торцевих дисків. Такі пластинчасті насоси відносяться до насосів подвійної дії. Насоси можуть бути і одинарної дії, у них є один отвір для всмоктування і одне для нагнітання. Внутрішня поверхня статора у таких насосів має круглу форму.

При обертанні ротора насоса за годинниковою стрілкою (рис. 3.8, а) всмоктування відбувається в лівому верхньому і правому нижньому квадрантах 3 і 7, а нагнітання – у правому верхньому і лівому нижньому 5 і 2. Так як нагнітання рідини здійснюється одночасно у двох протилежних квадрантах, радіальний тиск рідини на ротор врівноважується і тим самим зменшується навантаження на підшипники і вал насоса.

Крім одинарних, виготовляють здвоєні лопатеві насоси, що дозволяє отримати тиск до 10 МПа. Здвоєні насоси являють собою два насоси, змонтованих на одному спільному приводному валу. Зазвичай спарюють два насоси різної подачі, що створюють різні тиску. Насос з меншою подачею має більший тиск (6,5 МПа), а насос з більшою подачею створює тиск до 2,5 МПа. Кожен з здвоєних насосів має усмоктувальні і нагнітальні отвори. Пластинчасті насоси можна з’єднати послідовно, що дає можливість отримувати тиск до 10 МПа і вище. Виведемо розрахункову формулу подачі пластинчастого насоса подвійної дії.

Без урахування обсягу пластинок подача пластинчастого насоса подвійної дії буде дорівнювати:                                                     

(3.43)

де Q₁ – подача насоса, л/с;

b – ширина ротора, м;

h – робоча висота пластинки, м;

υ – швидкість руху центру ваги робочої частини пластинки, м/с.

Робоча висота платівки рівна:                                                     

(3.44)

де R_б і R_м – великий і малий радіуси внутрішнього розточення в статорі, м.

Відстань від центру обертання ротора до центру ваги робочої висоти пластинки h₀=(R_б+R_м)/2, тоді швидкість руху центру ваги пластинки буде рівна:                                                     

(3.45)

де ω_уг – кутова швидкість обертання ротора, рад/с.

Щоб уникнути кавітації колова швидкість обертання в пластинчастих насосах, як і в шестеренчастих, не повинна перевищувати 6-8 м/с.

Маючи на увазі, що ω_уг=2πn, отримаємо:                                                     

(3.46)

тут n – частота обертання ротора, об/хв.

Тоді подача насоса буде рівна:                                    

(3.47)

або                                                     

(3.48)

При виведенні формули (3.48) ми не врахували обсяг пластинок. Площа пластинок буде рівна:                                                    

(3.49)

де z – число пластинок в насосі, шт;

δ – товщина пластинки, м;

α – кут нахилу пластинок до радіальному напряму, град, зазвичай α=10 ...15°, в середньому беруть α=13°.

Отже, теоретична подача насоса подвійної дії за вирахуванням обсягу пластинок дорівнюватиме:                                                    

  (3.50)

де Q_т – теоретична подача насоса, л/с.

Дійсна подача насоса Q дорівнює:                                                     

(3.51)

де η_υ – об’ємний ККД насоса, для пластинчастих насосів η_υ=0,75...0,93.

Крутний момент на валу насоса без урахування сил тертя буде рівний:  

  (3.52)

де р – різниця тисків у нагнітальній і всмоктуючій порожнинах насоса, МПа.

Потужність пластинчастого насоса визначають за формулами (3.32), його ККД η=0,5...0,8. Найбільш поширеними пластинчастими насосами є насоси Г-12-21, Г-12-22, Г-12-23 та ін ( табл.5.5).

Таблиця 5.5 – Технічна характеристика пластинчастих насосів

Показники	Г-12-21А	Г-12-21	Г-12-22А	Г-12-22	Г-12-23	Г-12-24	Г-12-25	Г-12-26А
Подача Q, при р=6,5 МПа і n=950 об/хв, л/хв	5	8	12	18	35	70	140	200
Потужність N, при р=6,5 МПа і n=950 об/хв, кВт	1,12	1,5	2	2,8	4,65	9,6	21,2	28
ККД, η	0,5	0,55	0,65	0,7	0,8	0,75	0,7	0,75