4.5 Объемные гидромашины

4.5.1 Основные понятия

Объемной называется гидромашина, в которой взаимодействие ее рабочего органа с жидкостью происходит в герметичной рабочей камере, попеременно сообщающейся с входом и выходом гидромашины. В объемной гидромашине входная область всегда отсоединена от выходной.

Под рабочей камерой объемной гидромашины понимается ограниченное пространство внутри машины, периодически изменяющее свой объем и попеременно сообщающееся с местами входа и выхода рабочей жидкости. Рабочим органом, непосредственно совершающим работу вытеснения, является вытеснитель – поршень (плунжер), пластины, зубчатое колесо, диафрагма и т. д. Под рабочей средой понимается рабочая жидкость в объемном гидроприводе и рабочий газ в пневмоприводе.

Детали, образующие полости изменяемого объема и отделяющие входную полость от выходной, являются основными деталями всякой объемной гидромашины. Форма вытеснителей и способ замыкания вытесняемого объема определяет кинематику и конструктивный тип гидромашины.

В соответствии с тем создают гидромашины поток жидкости или используют его, их разделяют на объемные насосы и гидродвигатели.

Объемным насосом называют гидравлическую машину, преобразующую приложенную к входному звену (валу) внешнюю механическую энергию в гидравлическую энергию потока жидкости.

Объемный гидродвигатель – машина, предназначенная для преобразования энергии потока рабочей среды в энергию движения выходного звена.

Насосный агрегат (насос с приводным двигателем) с комплектующим оборудованием, смонтированным по определенной схеме, обеспечивающей работу насоса, называют насосной установкой.

Объемные насосы и гидродвигатели являются преобразователями энергии объемных гидравлических приводов.

Общие свойства объёмных гидромашин:

1) Цикличность рабочего процесса и связанные с ней порционность и пульсации подачи и давления.

2) Герметичность, то есть постоянное отделение напорной гидролинии от всасывающей.

3) Самовсасывание, то есть способность объёмных насосов создавать во всасывающей гидролинии вакуум, достаточный для подъёма жидкости вверх во всасывающей гидролинии до уровня расположения насоса.

4) Независимость давления, создаваемого в напорной гидролинии, от подачи жидкости насосом.

5) Возможность перекачивания жидкостей с большой вязкостью.

При работе гидромашин выделяют следующие режимы:

• номинальный режим – режим его работы, обеспечивающий заданные технические показатели;

• оптимальный режим – режим работы при максимальном КПД.

• кавитационный режим насоса – режим работы насоса в условиях кавитации, вызывающей изменение основных технических показателей.

4.5.2 Классификация объемных гидромашин

Объемные гидромашины могут быть нерегулируемые и регулируемые, т.е. с постоянным и с переменным рабочим объемом.

Кроме того, различают нереверсивные и реверсивные гидромашины – с постоянным и с переменным направлением вращения выходного звена.

По назначению объемные гидромашины делят на:

• насосы,

• гидродвигатели,

• насос-моторы,

• преобразователи давления,

• гидровытеснители.

Классификация объемных насосов представлена на рисунке 4.18.

Рисунок 4.18 - Классификация объемных насосов

При использовании в одном механизме различных несмешиваемых сред используют гидровытеснители – устройства для преобразования энергии потока одной рабочей среды в энергию потока другой среды без изменения давления.

Рисунок 4.19 – Гидропреобразователь давления

Гидропреобразователи давления (мультипликаторы) – устройства, в которых изменяется давление рабочей среды (рисунок 4.19). Мультипликаторы работают следующим образом: в полость 1 подается поток жидкости под давлением р₁, из полости 2 при перемещении ступенчатого поршня 3 поток выходит под давлением р₂.

Гидродвигатели по типу движения выходного звена делятся на:

— гидроцилиндры (с возвратно-поступательным движением выходного звена);

— поворотные гидродвигатели (с возвратно-поворотным движением выходного звена);

— гидромоторы (с вращательным движением выходного звена).

По характеру движения рабочего органа объемные насосы делят на возвратно-поступательные (насосы с неподвижными рабочими камерами) и роторные насосы.

Возвратно-поступательные насосы имеют два отличия, которые определяют из свойства и параметры:

— неподвижность рабочих камер относительно корпуса и возвратно-поступательное движение рабочих органов;

— наличие впускного и выпускного клапанов, которые служат для соединения рабочей камеры с полостями всасывания и нагнетания.

В гидроприводах применяют преимущественно роторные насосы, под которыми понимают объемные насосы с вращательным или вращательным и возвратно-поступательным движением рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена насоса. Роторные насосы имеют подвижные рабочие камеры, соединение которых с полостями всасывания и нагнетания обеспечивается за счет их переноса от одной полости к другой и обратно.

Вытеснители этих насосов совершают вместе с ротором вращательное движение, которое может сочетаться с поступательным движением в камерах.

Роторные насосы имеют следующие свойства:

• обратимость;

• быстроходность (частота вращения вала до 3000…5000 об/мин);

• равномерность подачи;

• работа только на чистых неагрессивных жидкостях, обладающих смазывающими свойствами. Не работают на воде.