§ 7 Распределение жидкости с помощью цилиндрического золотника (цапфы)

В радиально-поршневых насосах распределение жидкости (подвод к цилиндрам из камеры всасывания и отвод из цилиндров в напорную магистраль) обычно осуществляется с помощью цилиндрического золотника (цапфы) и, реже, с помощью плоского золотника (плоский золотник наиболее широко применяется в аксиально-поршневых насосах).

Рис. 3.9

Цилиндровый блок гидромашины помещается на цилиндрической цапфе (золотнике) 1, которая имеет окна «» и «», соединённые осевыми каналами с магистралями всасывания и нагнетания. Окна отделены друг от друга перемычками шириной, симметричными относительно нейтральной оси.

Распределение цапфой отличается компактностью и простотой изготовления, но вследствие наличия гарантированного зазора (0,04 при и 0,09 при), затруднена герметизация, в результате чего давление для насоса не превышает 20-25 МПа. Скорости скольжения ротора по распределительной цапфе обычно принимают для насосов дои для гидромоторов.

Диаметр распределительной цапфы зависит от количества и диаметравыполненных в ней осевых отверстий «» и «», которые определяются расходом жидкости, проходящий через машину.

Для самовсасывающих насосов площадь этих отверстий рассчитывают исходя из скорости потока жидкости в них ; в гидромоторах, а также в насосах с поддавливанием, эта скорость может быть доведена до.

В общем случае размеры окон всасывания выбирают обычно такими, чтобы скорость жидкости в них была не выше , где- средняя скорость движения поршня.

Обычно диаметр распределительной цапфы выбирают по эмпирическому выражению:

, см.

- рабочий объём,

1) идля давлений до 7,5 МПа.

2) идля давлений до 15 МПа.

- ширина окна всасывания в цилиндре.

(на десятые доли мм), а в свою очередь (диаметр поршня).

-ширина перевальной перемычки.

Рис. 3.10

Эти условия обычно выражают углами перекрытия имежду осями цилиндра при положениях, соответствующих полного отсечения его окна от окон «» и «» в начале (сплошные линии) и в конце (штрихи) перехода зоны перемычки.

;,

где и- углы упреждения,

и - углы запаздывания.

Углы иупреждения показывают, насколько момент перекрытия окон цилиндра опережает момент прихода его оси в нейтральное положение, а углыизапаздывания, показывают, насколько на момент открытия окон отстаёт от момента прохода осью цилиндра нейтрального положения.

При увеличении углов иповышается компрессия (сжатие) жидкости в цилиндрах, а при увеличении угловиповышается разряжение в цилиндре (недозаполнение в цилиндре жидкостью), что приведет к снижению объёмного К.П.Д. насоса. При больших значениях угланедозаполнение цилиндров станет таким, что появится кавитация, резкий шум, обусловленный гидравлическими ударами и пульсациями давления на выходе, вызываемыми обратным потоком жидкости при соединении недозаполненных жидкостью цилиндров с окном нагнетания «».

Обратный поток из окна нагнетания в недозаполненный цилиндр будет и в том случае, когда

- будет резкий шум и пульсация давления.

Плохо, когда . Поршень, выбрав недозаполненное пространство (обусловлено), дальше будет сжимать жидкостьход поршня до соединения с полостью нагнетания только за счёт утечек и упругих деформаций жидкости.

Наиболее опасно наличие угла упреждения , при котором распределительное окно полностью перекрыто, тогда как поршень будет продолжать процесс нагнетаниявозникают очень большие давления. Поэтому угол упреждения в полости нагнетания насоса должен отсутствовать или быть очень малым.

Для устранения компрессии применяют различные способы. В нереверсивных насосах (моторах) её можно уменьшить смещением уплотнительной поверхности (перемычки/распределительной цапфы) относительно нейтральной оси в сторону всасывающей (для насоса) или в сторону нерабочей (для мотора) полости.

Здесь . Весь ход нагнетания цилиндр соединен с полостью нагнетания – компрессия исключена полностью. В этом случае в целях герметичности должны быть увеличены углыи, что может привести к вакууму в цилиндре и гидравлическим ударам в момент соединения недозаполненного цилиндра с нагнетательным окномобратный ток из последнего.

Компрессию можно уменьшить, если окно в донышке цилиндра выполнить в виде узкой щели с расположением параллельно оси цилиндрового блока. При этом может быть уменьшена и ширинаперевальной перемычки.

7