Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Элементы объемного гидропривода. Учебное пособие
.pdf
51
имеющие наименьшую стоимость из всех объемных
d
D
S
p
1
p
2
1
2
гидромашин. Процессы заполнения при всасывании жидкости
камер пластинчатого насоса и впадин между зубьями
шестеренного насоса в общем одинаковы.
Рис. 3.21. Внешний вид насоса с внутренним зацеплением
3.6. Винтовые гидромашины
Винтовые гидромашины получили свое распространение в
качестве гидронасосов и гидромоторов. Достоинством винтовых
гидромашин является надежность, компактность и бесшумность
в работе. Наибольшее распространение получили двух- и
трехвинтовые гидромашины.
Конструктивно-винтовой насос представляет собой одну
или несколько пар зацепляющихся винтов, которые плотно
установлены в статоре (рис. 3.22) [1].
Рис. 3.22. Конструктивный вид винтового насоса:
1, 2 – ведущий и ведомый винт
52
Нарезка ведущего винта 1 входит во впадину ведомого 2, в
результате объем между нарезками оказывается разделенным на
несколько замкнутых полостей. В исходном положении часть
впадин между витками нарезки, которые открыты в подающую
магистраль, заполняется жидкостью. В результате поворота
винтов эти впадины отсекаются от входной полости, жидкость
вытесняется выступом вдоль оси в нагнетающую магистраль.
Нарезки создают через каждый шаг винта замкнутые
полости, непрерывно перемещающиеся от входной камеры к
выходной. Непрерывное движение рабочих камер в одном
направлении обеспечивает почти полное отсутствие пульсаций
подачи, для случая полного заполнения насоса жидкостью и
нулевом давлении. При высоком давлении наблюдаются
пульсации подачи, обусловленные сжимаемостью жидкости и
обратным потоком в момент перехода очередной рабочей
камеры из полости всасывания в полость нагнетания.
Конструкция трехвинтового насоса приведена на рис. 3.23
[2]. Насос имеет ведущий 1 и два ведомых 2 винта,
вращающихся в обойме 3. Винты образуют изолированные
рабочие камеры, показанные в разрезе.
Следует отметить, что на границах камер, в местах
сопряжения боковых поверхностей зубьев, разделение
осуществляется не протяженными щелями, а линиями касания.
При хорошем изготовлении машины камеры почти полностью
отделены друг от друга.
Во время вращения винтов камеры перемещаются
поступательно. В начале рабочего цикла каждая из них
соединяется с областью подвода жидкости
областью отвода
, куда перенесенная жидкость вытесняется
, а в конце – с
боковыми поверхностями 4 винтов.
Подача винтовой машины определяется по формуле
, (3.26)
где S – свободная площадь между обоймой и телом винтов; h–
шаг винтов.
Утечки в винтовых гидромашинах бывают только
внутренние. Они происходят вдоль винтов зацепления и через
упорные подшипники 5 винтов.
53
1
5
2
3
6
5
4
p
1
p
2
А
Б
А
Б
А-А Б-Б
Рис. 3.23. Конструкция трехвинтового насоса:
1 – ведущий вал; 2 – ведомый вал; 3 – обойма; 4 – боковые
поверхности винтов; 5 – упорные подшипники; 6 – отверстия
Малых утечек достигают путем создания машин с большой
длинной винтов. Обычно, количество рабочих камер у машин,
рассчитанных на высокие давления, составляет 10 – 15.
54
Благодаря большому количеству рабочих камер, перепады
давления между ними будут малы. Винтовые машины
проектируются на давления до 25МПа. Для работы на
небольших давлениях (1.52 МПа) достаточная длина обоймы
) h. Объемный КПД насосов высокого давления
достигает 0.7-0.8, а у насосов низкого давления – 0.95-0.9.
Жидкость оказывает давление со стороны нагнетающей
магистрали на боковые поверхности ведомых зубьев и
стремится вращать их в том же направлении, что и ведущий
винт. Из-за этого контактные кромки сохраняются и
увеличивается срок службы машины. Это обусловлено еще и
тем, что зацепление ведущего и ведомых винтов не является
силовым. Для уравновешивания осевых сил, стремящихся
сместить винты в область подачи через отверстия 6 под торцы
винтов, подводится жидкость.
Механические потери в винтовых машинах обусловлены
трением винтов об обойму, трению в зацеплении и в
подшипниках. В связи с этим механический КПД, относительно
других гидромашин, ниже и составляет м=0.9 – 0.8. Конструктивное исполнение винтовых машин не позволяет осуществлять
регулирование подачи путем изменения рабочего объема Vo.
Из-за простоты подвода рабочей жидкости к входу в винты
с минимальными потерями обеспечивается хорошая
всасывающая способность винтовых насосов.
Контрольные вопросы
1. Какие требования к гидромашинам в составе
гидросистем судна можно выделить?
2. Выделите сновные свойствами роторных насосов.
3. На какие виды роторные насосы подразделяют по
характеру движения вытеснителей?
4. Какие насосы называют радиально-поршневыми?
5. Какой ринцип работы радиально-поршневых насосов?
6. Приведите пример расчёта радиально-поршневых
насосов.
7. Какие насосы называют высокомоментными радиально-
поршневых гидромоторами?
55
8. Почему в таких гидромоторах можно удобно
расположить несколько цилиндров вокруг ротора?
9. Какой принцип работы роторной аксиально-поршневой
гидромашины?
10. Какой важнейший узел роторно-поршневых
гидромашин?
11. Какие можно сделать выводы о возможностях их
применения?
12. Почему пластинчатые гидромашины получили широкое
распространение?
13. Где в пластинчатых гидромашинах происходят утечки
гидравлической жидкости по зазорам?
14. Чего требует отсутствие стабильных центробежных сил
из-за переменной частоты вращения?
15. Назовите конструктивные особенности шестеренных
(зубчатых) гидромашин.
16. Какие насосы имеют более высокие энергетические и
массовые показатели ?
17. Что обеспечивает зацепление шестерёнок?
18. Что представляет собой конструктивно-винтовой насос?
19. Как достигают малое количество утечек в винтовых
насосах?
56
4. ГИДРОЦИЛИНДРЫ
1 2 3 4
6
F
вн
6
5
Гидравлические цилиндры являются гидродвигателями с
ограниченным возвратно-поступательным движением
подвижного элемента. В зависимости от конструктивного
исполнения различают гидроцилиндры с односторонним и
двухсторонним выходом штока; одностороннего и
двухстороннего действия; плунжерные и телескопические;
односкоростные и многоскоростные. Основными
конструктивными элементами являются шток с поршнем и
цилиндр, образующие рабочую камеру. Один элемент крепится
к объекту неподвижно, а второй совершает возвратнопоступательные движения. Для предотвращения утечек шток и
неподвижные разъемные соединения герметизируются с
помощью уплотнительных устройств. Рассмотрим конструкции
гидроцилиндров подробнее [3].
Гидроцилиндр одностороннего действия (рис. 4.1) имеет
плунжер с штоком 1, перемещаемый силой давления жидкости
через подающую магистраль 5 в одну сторону. Обратный ход
плунжера совершается под действием внешней силы Fвн, если
она действует непрерывно, или пружины 2. Магистраль 5 при
этом движении становится нагнетающей. Наружное уплотнение
плунжера состоит из основного 3 и грязезащитного 4
уплотняющих элементов. Для крепления к объекту и рабочему
органу предусмотрены проушины 6.
Рис. 4.1. Гидроцилиндр одностороннего действия:
1 – шток; 2 – пружина; 3 – внутреннее уплотнение; 4 – наружное
уплотнение; 5 – питающая линия; 6 – проушины
поршень 1 со штоком 2, уплотненные внутренним 3, основным 4
Гидроцилиндр двустороннего действия (рис. 4.2, ) имеет
57
и грязезащитным 5 уплотнителями. При одинаковой внешней
1 2 4 5
F
вн
3
S
пол
S
кол
6
Q
q
I
Q
q
q
q
II
7
силе давления Fвн движения гидроцилиндра вправо и влево
различны. Это связано с разницей между полной S
кольцевой S
площадей поршня. При постоянном расходе Q
кол
пол
и
разница площадей приводит в зависимости от направления
перемещения, к различию скоростей движения поршня.
Рис. 4.2. Гидроцилиндр двустороннего действия:
1 – поршень; 2 – шток; 3 – уплотнение на поршне;
4 – внутреннее уплотнение; 5 – наружное уплотнение;
6 – штоковая полость; 7 – питающая линия
такие гидроцилиндры включают при помощи золотника по
дифференциальной схеме (позиции I и II золотника), при
Для устранения этих явлений, когда они нежелательны,
58
которой штоковая полость 6 непрерывно соединена с питающей
h
32
1
F
вн
p
1
p
2
Q(p1)
Q(p2)
3 2
p
2
p
1
Q(p1)
Q(p2)
I II
линией 7. Если S
кол=Sпол
/2, то при движении штока влево
(позиция золотника I) и вправо (позиция золотника II)
скоростьv=Q/S
и сила F=pS
кол
будут одинаковы. Внешний вид
кол
гидроцилиндра двухстороннего действия приведен на рис. 4.2, .
У гидроцилиндров с двухсторонним штоком можно
добиться полной симметрии сил и скоростей.
На рис. 4.3 приведен гидроцилиндр с двухсторонним
штоком и золотником управления.
Рис. 4.3. Гидроцилиндр с двухсторонним штоком и золотником
В гидроцилиндре используются комплект внутренних
уплотнений 1 и два комплекта внешних уплотнений 2 и 3. Если
золотник находится в положении I, то шток движется вправо –
подача Q(p2) осуществляется в левую полость гидроцилиндра, а
с правой полости происходит слив Q(p1). При перемещении
золотника в положение II, шток движется влево – подача Q(p2)
осуществляется в правую полость гидроцилиндра, а с левой –
происходит слив Q(p1). Наибольшей компактности удается
добиться при использовании гидроцилиндров с закрепленным
штоком.
управления
59
Объемный и механический КПД гидроцилиндра
F
вн
S
1
1 5 3 4
S
2
S
3
62
определяется числом уплотнений, которые являются
источниками трения и местами утечек жидкости. С этой позиции
наименьшим КПД обладает гидроцилиндр с двухсторонним
штоком.
В промышленности, где требуется обеспечить ускоренный
подвод и отвод режущего инструмента и медленный рабочий
ход, используются многоскоростные гидроцилиндры. На рис. 4.4
приведен трехскоростной гидроцилиндр с двумя уровнями
развиваемой силы.
При движении этого гидроцилиндра можно выделить
быстрый ход, рабочий ход, быстрый возвратный ход. Заполняя
через гидролинию1 полость 4 при гидролиниях2 и 3,
соединенных со сливом, осуществляется быстрый ход
сближения со скоростью v1=Q/S2. Рабочий ход с малой
скоростью v2=Q/(S1+S2) на коротком пути осуществляется при
питании полостей 4 и 6 через гидролинии 1 и 2. При этом
гидроцилиндр развивает максимальную силу F=p(S1+S2) при
наименьшем давлении p. Быстрый возвратный ход со скоростью
v3=Q/S3 производится при заполнении через гидролинию 3
полости 5при линиях 1 и 2, соединенных на слив.
Рис. 4.4. Трехскоростной гидроцилиндр с двумя уровнями
развиваемой силы: 1, 2, 3 – гидролинии; 4, 5, 6 – полости
60
В случае, если необходимо обеспечить желаемый ход
F
вн
2 1 4
S
4
3
S
1
S27 S36
5 8
больший, чем установочная длина гидроцилиндра, используют
телескопические гидроцилиндры (рис. 4.5). В этих цилиндрах
внутренняя полость поршневого штока используется в качестве
цилиндра для поршня второй ступени и т.д.
Рис.4.5. Телескопические гидроцилиндры:
1, 5 – поршень; 2, 3 – гидролинии; 4, 6, 7 – полости; 8 – шланг
Поршень 1 со скоростью v1=Q/S1 при давлении p1=F/S1
смещается до упора при подаче жидкости через линию 2, линия
3 соединена на слив. После полного выдвижения поршня 1
жидкость поступает в полость 4 и поршень 5 начинает
движение. Скорость движения составляет v2=Q/S2 при давлении
p=F/S2. Обратный ход совершается либо под действием внешней
силы Fвн, либо при заполнении полостей 6 и 7 через линию 3,
линия 2 соединена со сливом. Из-за большой длины
телескопического гидроцилиндра используются соединение
питающих линий гибким шлангом 8.
Работа в тяжелых условиях при внезапно изменяющихся
нагрузках и неблагоприятных климатических условиях приводят
к необходимости организации защиты от влаги и грязи. Для
этого используются двойные наружные уплотнения, резиновые
сильфоны, целиком закрывающие шток гидроцилиндра.
Когда гидроцилиндры используются для возвратно-
поступательных перемещений тяжелых деталей с большими
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]