Лекція № 2 «Гідравлічні об'ємні гідромашини»
План
Класифікація гідравлічних машин та їх загальні властивості.
Насоси, гідромотори, гідроциліндри та їх параметри: тиск, робочий об’єм, подача, крутний момент, потужність, к.к.д.
Швидкісні і силові характеристики насосів і гідромоторів.
Рис. 1. Класифікація гідравлічних машин.
2.1.Класифікація гідравлічних машин та їх загальні властивості.
Об'ємною називається така гідромашина, робочий процес якої базується на поперемінному заповненні робочої камери рідиною і витісненні її із робочої камери.
Під робочою камерою об'ємної гідромашини розуміється обмежений простір в середині машини, який періодично наповнює свій об'єм і поперемінно з'єднується з місцями входу і виходу. Об'ємна машина може мати одну або кілька камер.
У відповідності з тим, створює гідромашина потік рідини чи використовує його, їх поділяють на об'ємні насоси і гідродвигуни.
В об'ємному насосі переміщування рідини здійснюється шляхом витіснення її з робочих камер витіснювачами. Витіснювач - це робочий орган насоса, який безпосередньо здійснює роботу витіснення. В залежності від будови насоса витіснювачами можуть бути поршні, плунжери, шестерні, гвинти, пластини та ін. За характером витіснення рідини об'ємні насоси поділять на поршневі (плунжерні) і роторні.
Ш
естеренний
насос з зовнішнім зачепленням шестерень
1 і 2 - шестерні;
3 - корпус;
4 і 5 – всмоктуюча і нагнітаюча порожнини;
Шестеренні насоси з зовнішнім зачепленням шестерень широко застосовуються в гідроприводах мобільних машин завдяки низькій ціні, відносно високому тиску при невеликій вазі; широким діапазонам частот обертання, температур і в'язкості.
Підшипникові блоки позиціонуються так, що при обертанні шестерні входять в зачеплення з мінімальним зазором. Камери витіснення утворюються між кромками зубців, внутрішньою поверхнею і торцями підшипникових блоків. Ці шестеренні насоси мають спеціальне ущільнення. За рахунок підводу тиску в певні зони між підшипниковими блоками і боковою кришкою 6 забезпечується осьовий підтиск блоків до торців шестерень з силою, пропорційною робочому тиску., що дозволяє мінімізувати об'ємні витоки в насосі.
Шестеренний насос з внутрішнім
зачепленням шестерень
І - ведуча шестерня; 2 - ведена шестерня;
3 - розподільна пластина; 4 - вал; 5 - корпус;
А - порожнина всмоктування;
Б - порожнина нагнітання
Шестеренний насос з внутрішнім зачепленням шестерень
1 – корпус; 2 – кришка; 3 – ведуча шестерня
Особливістю цього насоса є дуже низький рівень шуму, тому вони знаходять застосування насамперед в стаціонарних машинах (пресах, станках та ін.), а також в мобільних установках, працюючих в закритих приміщеннях (навантажувачі і ін.).
Радіальний роторно - поршневий насос
0-вісь; 1-ротор; 2-статор; 3-плунжери; 4-цапфа; 5 і 6 – вікна; 7-перемички; 8-циліндри; 9-отвір.
П
ластинчасті
насоси
1 – ротор; 2 – пластини; 3 – статор; 4 і 5 –вікна.
Схема роботи роторно-гвинтового насоса
Як і шестеренні насоси внутрішнього зачеплення, гвинтові насоси відрізняються особливо низьким рівнем шуму, тому вони використовуються, наприклад, у гідравлічних установках в театрах і оперних залах.
Роторно-гвинтові насоси мають в корпусі два або три ротора.
Ротор з правою різьбою, з'єднаний з приводним двигуном, передає обертання на інші ротори, які мають ліву різьбу. При цьому утворюється замкнутий проміжок між гвинтовими поверхнями роторів, який переміщується без зміни величини об'єму від всмоктуючого отвору до напірного. Таким чином забезпечується рівномірна, майже без пульсацій подача насоса і, тим самим безшумна робота.
В поршневому (плунжерному) насосі рідина витісняється із нерухомих камер в результаті лише зворотно-поступального руху витіснювачів (поршнів, плунжерів).·
У роторному насосі рідина витісняється із переміщуваних робочих камер внаслідок обертового або зворотно-поступального руху витіснювачів (шестерень, гвинтів, пластин, поршнів).
За характером руху вхідної ланки об'ємні насоси поділяють на обертові (з обертовим рухом вхідної лавки; і прямодіючі (зі зворотно-поступальним рухом вхідної ланки).
До загальних властивостей об'ємних насосів, що зумовлені їх принципом дії і відрізняють від лопатевих насосів, належать такі:
Циклічність робочого процесу і пов'язана з нею порційність і нерівномірність подачі. Подача об'ємного насоса здійснюється нерівномірним потоком, а порціями, кожна з яких відповідає подачі однієї робочої камери;
Герметичність насоса - це постійне відділення напірного трубопроводу від всмоктуючого (лопатеві насоси не герметичні, а протічні):
Самовсмоктування - здатність об'ємного насоса створювати вакуум, необхідний для підйому рідини у всмоктуючім трубопроводі до рівня розміщення насоса. Висота всмоктування рідини при цьому не може бути більше гранично допустимої. Лопатеві насоси без спеціальних пристроїв не є самовсмоктуючими.
Незалежність тиску, що створюється об'ємним насосом від швидкості руху робочого органа насоса і швидкості руху рідини.· В принципі при роботі на нестискуємій рідині об'ємний насос з ідеальним ущільненням здатний створювати будь-який високий тиск, обумовлений навантаженням при будь-якій малій частоті руху витіснювачів. Для одержання високих тисків за допомогою лопатевого насоса потрібні великі частоти обертання колеса і великі швидкості руху рідини.
Об'ємний двигун - це об'ємна гідромашина, призначена для перетворення енергії потоку рідини в енергію руху вихідної ланки. По характеру руху вихідної ланки об'ємні гідродвигуни поділяють на три класи:
-гідроциліндри зі зворотно-поступальним рухом вихідної ланки;
-гідромотори з безперервним обертовим рухом вихідної ланки;
-поворотні гідродвигуни з обмеженим кутом повороту вихідної ланки.
Об'ємні гідродвигуни в основному мають ті ж властивості, що й об'ємні насоси, але з деякими відмінностями, зумовленими іншими функціями гідродвигунів. Роторні насоси і гідромотори можуть виготовлятися регульованими за подачею.
