Радиалды-поршеньді гидромашинаның құрылымын зерттеу

Жұмыстың мақсаты: радиалды гидромашиналардың схемасын, құрылымын және жұмыс істеу принциптерін зерттеу.

Радиалды-поршеньді гидромашиналар деп сұйықтықты цилиндрде орналасқан поршеньдер арқылы ауыстырып құюға арналған машиналарды айтамыз, ал поршеньдер мен цилиндрлердің осьтері ротор осьтеріне радиалды орналасады.

Радиалды-поршеньді гидромашиналар салыстырмалы түрде жоғары қысымда қолданылады (10 МПа және одан жоғары). Осы типтес сорғылардың басқалардан ерекшелігі олардың жай жүрістілігінде, бұл типтегі сорғылардың айналу жиілігі әдетте 1500-2000 айн/мин аспайды. 3000 айн/мин дейінгі айналу жиілігін тек жұмыс көлемі 2-3см³ сорғылар үшін ғана кездестіруге болады.

Әрекет ету принциптері бойынша радиалды-поршеньді гидромашиналар бір-, екі- және көп ретті қозғалыста кездеседі. Бірретті қозғалыстағы машиналарда ротор бір айналғанда поршеньдер бір қайтарымды-үдемелі қозғалысқа түседі.

1-сурет - Бір ретті қозғалыстағы радиалды-поршеньді сорғының схемасы

Сорғыдағы жұмыс камералары радиалды орналасқан цилиндрлер, ал ығыстырғыш – поршеньдер болып табылады.

1 –тұғырдағы (посадка) ротор (цилиндрлер блогы);

2 – ротор орнатылған ось;

3, 4 – ось арналары (біреуі сору гидрожелісіне (гидролиния), екіншісі – қысымды гидрожелісіне қосылады);

5 – каналдар саңылауы;

6 – цилиндрлер;

7 – статор, роторға эксцентриситетпен орналасады;

8 – муфта, бұл арқылы ротор жетекті білікпен айналады;

9 – поршеньдер: бастапқыда цилиндрлермен айналады (сору жүргізіледі), одан соң жылжытылады (айдайды). Тиісінше жұмыс сұйықтығы басында цилиндрді толтырады, одан соң поршеньдермен ол жерден 4 каналға ығыстырылады және одан әрі гидрожүйенің қысымды желісіне ығыстырылады. Поршеньдер жылжытылып, статорға центрден тепкіш күшпен немесе мәжбүрлі түрде қысылады (пружинамен, жұмыс сұйықтығының қысымымен немесе басқа жолмен).

Сорғының жұмыс істеу принципі келесідей. Роторды айналдырғанда, мысалы, сағат тілімен, поршеньдер күрделі қозғалысқа түседі – олар ротормен бірге айналады және өздерінің цилиндрлерінде бағыттаушы статормен тұрақты байланысқа түсетіндей қайтарымды-үдемелі қозғалыста болады. Поршеньдер статорға центрден тепкіш күшпен, сұйықтық қысымымен және кейде пружиналармен қысылады. Горизонталь осьтік сызықтан жоғары орналасқан жұмыс камераларында поршеньдер бөлгіштер (распределителя) бағытында орналасады. Жұмыс камералары сорғыш қуыстарына жалғанады. Өйткені бұл жұмыс камераларының көлемі арта түсіп, оларды жұмыс сұйықтығы толтырады. Осылайша сору процесі жүргізіледі. Горизонталь осьтік сызықтан төмен орналасқан жұмыс камералары айдау қуыстарына жалғанады. Бұл камералардағы поршеньдер цапфалық бөлгіштің бағытында орналасады және жұмыс сұйықтығын жұмыс камераларынан сорғыдан айдап шығарады. Осылайша айдау процесі жүргізіледі.

Поршендерді цилиндрлерден қозғалту центрден тепкіш күштердің қысымы арқылы жүргізіледі, ал егер олар жеткіліксіз болса, онда цилиндрлердің ішіне поршеньдерді итеретін пружиналар немесе поршеньдер мен статордың арасына кинематикалық байланыстар орнату арқылы мәжбүрлеп қозғалту әдістері пайдаланылады. Поршеньдерді сонымен бірге, сұйықтық қысымымен де қозғалтуға болады.

Көрсетілген конструкция бірретті қозғалыстағы машина болып табылады, өйткені машина білігінің бір айналымында әрбір поршень сору және айдау тактілерінен тұратын сұйықтықты құйып алудың бір циклін жасайды. Мұндай машиналардың ротор мен статордың араласу (смещение) (эксцентриситет) шамасын өзгерту арқылы жұмыс көлемін реттеуге мүмкіндік береді. Ал араласу бағытының кері өзгеруі кезінде сұйықтық ағысының бағыты да ротор айналымы бағытымен өзгеріске түседі.

Жұмыс көлемін арттыру мақсатында радиалды-поршеньді гидромашиналар көпретті қозғалыстағы машиналар түрінде орындалады, онда статордың ішкі қабатының арнайы пішіні болады, ол машина роторының бір айналымында цилиндрдегі поршеньдердің көп ретті қайтарымды-үдемелі қозғалысын тудырады. Бөлгіш (распределительный) элемент бұл жағдайда да барынша күрделі бола түседі және ротор ішінде орналасқан білік түрінде беріледі, сонымен бірге, онда сұйықтықтың цилиндрге ағатын радиалды саңылауы да болады.

Жұмыс көлемін арттыру мақсатында радиалды-поршенді гидромашиналар кейде көпқатарлы болып та келеді. Поршеньдердің осьтері бұл жағдайда біршама параллель жазықтықта орналасады.

Радиалды-поршеньді сорғылардың эксцентрлі роторлы және эксцентрлі білікті деген де типтері кездеседі.

Эксцентрлі роторлы радиалды-поршеньді сорғы 2-суретте берілген. Сорғының конструктивті поршеньді тобы сорғының роторында орналасқан. Ротордың айналу осі мен статордың қозғалмайтын осі эксцентриситет арақашықтығында орналасады. Ротор айналғанда поршеньдер үдемелі қозғалыста болады. Адым шамасы 2е-ні құрайды. Мұндай типті сорғыларда золотникті таратқыштар болады. Айналған сайын цилиндрлер кезекпен орталықта орналастырылған сығу және айдау қуыстарымен біріктіріліп отырады.

2-сурет - Эксцентрлі роторлы радиалды-поршеньді сорғы. 1- поршень, 2 – ротор, 3 – статор, 4 - ротордың айналу осі, 5 – сору қуысы, 6 – айдау қуысы

Эксцентрлі білікті радиалды-поршеньді сорғы 3-суретте берілген. Сорғының конструктивті поршеньді тобы статорда орналасқан. Біліктің айналу осі және статордың қозғалмайтын осі бір-біріне дәл келеді, бірақ білікте жұдырықша болады, ол е шамасына біліктің айналу орталығына қарай ығыстырылады. Білік айналған сайын жұдырықша поршеньдерді үдемелі қозғалыс жасауға итермелейді. Адым шамасы 2е-ні құрайды. Мұндай типті сорғыларда клапанды таратқыштар болады. Біліктің айналу кезінде поршеньдер цилиндрлерден шығып сору клапаны арқылы сұйықтықпен толтырылады. Сұйықтық айдау клапаны арқылы поршеньдердің цилиндрге кіру кезінде айдалып шығарылады.

3-сурет - Эксцентрлі білікті радиалды-поршеньді сорғы. 1 - статор, 2 - сору клапаны, 3 - айдау клапаны, 4 - эксцентрлі білік, 5 - поршень, 6 - біліктің айналу осі, 7 - сору қуысы, 8 - айдау қуысы

Радиалды-поршеньді сорғының теориялық берілімі (өнімділігі Q) мына формула бойынша анықталады:

, л/мин, (1)

мұнда W_С – сорғының жұмыс көлемі, см³;

n – сорғы білігінің айналу жиілігі, айн/мин.

Сорғының жұмыс көлемі мынадай түрде анықталады:

, см³

мұнда S_а – поршень ауданы, см²;

e – эксцентриситет, см;

z – бір қатардағы поршеньдер саны;

к – поршеньдер қатарының саны.

2е шамасы поршеньнің толық жүрісін анықтайды (поршень жүрісі ℓ = 2е), ал поршеньдер саны сорғыда тақ санды болып келеді. Поршеньдердің тақ сандары кезінде сорудан айдауға өту аймағында бір мезгілде бір поршень өтеді, ал жұп санында – екеу болады, бұл берілім теңсіздігін арттырады (сұйықтық пульсациясы).

Жұмысқа тапсырма

Радиалды-поршеньді гидромашинаның параметрлерін анықтау:

- жұмыс көлемі W_с;

- теоретикалық берілім Q_т;

- гидромеханикалық ПӘК η_м;

- пайдалы қуаты.

1-кесте - Негізгі деректер

Поршень диаметрі, d см	Эксцентриситет шамасы, е, см	Поршендер қатарының саны, к	Қатардағы поршендер саны, z	Номинальды қысымы, pH, МПа	Айналу жиілігі, n, айн/мин	Толық ПӘК	Масса, кг
1,6	0,8	2	5	12	1500	0,84	39
1,8	1	2	5	12	1500	0,79	37
1,4	0,6	2	5	12	1500	0,85	35
2	1,2	2	5	12	1500	0,89	40

2-кесте - Есептеу нәтижелері

Жұмыс көлемі, W см3	Теоретикалық берілімі, Qт.н., л/мин	Гидромехани-калық ПӘК,	Пайдалы қуаты Nn, кВт

Бақылау сұрақтары:

1. Радиалды-поршеньді сорғының құрылысы.

2. Радиалды-поршеньді сорғының жұмыс істеу принципі.

3. Аксиалды-поршеньдік сорғы мен радиалды-поршеньді сорғылардың айырмашылығы мен ұқсастықтары.

4. Радиалды-поршеньді сорғының әрекет ету принципі бойынша кездесетін түрлері.

5. Радиалды-поршеньді сорғылардың эксцентрлі роторлы және эксцентрлі білікті типтерінің бір-бірінен айырмашылығы, ұқсастығы.

№5 зертханалық жұмыс