6.3.10 Класифікація вузлів гідроприводу
6.3.10.1 Насоси
У приводах КШМ застосовують насоси високого тиску – кривошипно-, ротаційно- і ексцентриково-плунжерні, які нагнітають рідину до тисків понад 10 МПа, а також насоси середнього тиску – лопатеві, шестеренні, гвинтові і відцентрові, які в основному використовують для створення тисків до 10 МПа (при більш високому тиску різко знижується їх об’ємний ККД).
6.3.10.1.1 Кривошипно-плунжерні насоси
Ці насоси використовують в індивідуальному і груповому приводах гідравлічних пресів. Вони працюють з будь-якою рідиною: з водою, мінеральним маслом та ін.
Кривошипно-плунжерний насос (рис. 6.14) складається з насосної камери 2 з входять до неї через сальник плунжером 6 і кривошипно-шатунного механізму. Камера з одного боку має всмоктуючий клапан 7, а з іншого – нагнітальний 3. Перед всмоктувальним клапаном 1 розташована труба, що підводить рідину через фільтр 8 і повітряний клапан 7 в насосну камеру 2, а після нагнітального клапана 3 – напірна труба 5, що відводить рідину. Плунжери розташовують вертикально або горизонтально. У насосі простої дії рідина нагнітається при русі плунжера (поршня) тільки в одному напрямку і всмоктується при зворотному. У насосі подвійної дії рідина нагнітається при русі плунжера (поршня) в обох напрямках. Насос подвійної дії, як правил , поршневий, всмоктує і нагнітає обома сторонами плунжера, завдяки чому його продуктивність збільшується, а подача стає більш рівномірною за повний оборот кривошипного валу.
Рисунок 6.14 – Схема кривошипно-плунжерного насоса
Плунжерні насоси застосовують у всіх випадках, коли необхідно створити високий тиск при малій в’язкості нагнітаючої рідини, а поршневі – для низьких тисків. Останні вимагають ущільнення поршня, так як рідина може просочуватися через нього з нагнітаючої камери у всмоктувальну.
Дійсний об’єм рідини, що подається насосом, завжди менший розрахункового (теоретичного). Відношення кількості дійсно поданої рідини Qд до розрахункової Q називають об’ємним ККД або коефіцієнтом подачі насоса:
(6.37)
Різниця між розрахунковою і дійсною подачами рідини насоса залежить від витоків у результаті запізнювання відкриття і закриття всмоктуючого і нагнітального клапанів, відсутність щільної посадки клапана в сідло, витоків через сальник та інших причин. Об’ємний ККД кривошипно-плунжерних насосів, що застосовуються в приводі гідравлічних пресів, дорівнює 0,92...0,94 . Для його підвищення на всмоктуючі магістралі насоса встановлюють повітряний ковпак 7 (рис. 6.14 ) або створюють деякий напір, для чого використовують насос низького тиску (наприклад, відцентровий). Призначення повітряного ковпака полягає в тому, щоб зменшити довжину всмоктуючого трубопроводу, а значить, зменшити інерційні сили і втрати на тертя по довжині трубопроводу при всмоктуванні. При цьому всмоктування рідини відбувається з повітряного ковпака, в результаті тиск у ньому стає нижче атмосферного і рідина з резервуара самопливом спрямовується в нього, щоб відновити колишній рівень.
Повітряний ковпак 4 встановлюють також і на напірної трубі 5, завдяки чому усувається небезпека розриву струменя в напірній магістралі. При цьому зменшується геометрична висота напору в результаті збільшення втрат на тертя в довшій магістралі, з’являється можливість збільшення частоти обертання кривошипного валу у зв’язку із зменшенням інерційного напору.
Повітряні ковпаки для найбільш ефективної їх дії встановлюють по можливості ближче до плунжеру, крім того, у ковпаку необхідно підтримувати певний обсяг повітря. Надлишок повітря видаляють через всмоктувальні труби, які мають невеликі отвори. Розміри цих отворів зроблені з таким розрахунком, щоб повітря не засмоктувався великими порціями для запобігання гідравлічних ударів.
Повітряний ковпак на напірній магістралі повинен бути досить міцним зважаючи на можливі підвищень тиску при пуску насоса. Що знаходиться в напірному ковпаку повітря частково розчиняється в рідині при високих тисках. Для підтримки постійного об’єму повітря в напірному ковпаку недостатньо повітря, засмоктуваного з всмоктуючого ковпака, тому для великих насосів додатково встановлюють повітряні компресори.
Для періодичного відключення насосної камери від всмоктуючої і нагнітаючої магістралей застосовують автоматичні клапани. Їх розміри і висоту підйому визначають за допустимим швидкостям течії рідини в клапані. Робота клапанів при певних кількостях ходів плунжера в хвилину супроводжується стуком. Частоту обертання кривошипного валу насоса, при якій виникає стукіт клапанів, називають критичною. Через неузгодженості відкриття і закриття клапанів при русі плунжера подача рідини стає нестійкою, зростають витоку, можливий розрив струменя. Все це приводить до швидкого зносу деталей клапанів.