metodakr

50

Рисунок 2.12 – Способ крепления гидроцилиндра

Затем по графику (рисунок 2.13) определяется максимально допустимая длина штока гидроцилиндра Lmax и ее значение сравнивается с величиной L0. При этом работоспособность гидроцилиндра (устойчивость штока) будет обеспечена в случае выполнения следующего условия:

51

Рисунок 2.13 – График зависимости опорной длины гидроцилиндра от усилия на штоке

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВАМ 1 – 2

1.Какие требования предъявляются к рабочим жидкостям?

2.Как влияет вязкость рабочей жидкости на потери давления в местных сопротивлениях?

3.Правила выбора рабочей жидкости.

4.Как выбирается рабочее давление?

5.На какие классы подразделяют гидродвигатели?

6.В каких случаях применяют гидроцилиндры с двухсторонним

штоком?

7.На какие два типа подразделяются поворотные гидродвигатели?

8.В чем заключается смысл приближенного расчета силового гидроцилиндра?

9.Как определяется статическая нагрузка при уточнении диаметра силового гидроцилиндра?

10.На что влияет увеличение скорости перемещения штока гидроцилиндра?

11.В каком случае производится расчет гидроцилиндра на устойчивость?

52

3 НАСОСЫ И ГИДРОМОТОРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ОБЪЕМНОМ ГИДРОПРИВОДЕ

3.1Назначение, классификация насосов и гидромоторов

Насосы в системе гидропривода предназначены для преобразования механической энергии приводящего движителя в гидравлическую энергию перемещаемой жидкости, для обеспечения рабочего давления гидросистемы, надежного функционирования элементов гидропривода.

Вобъемных гидроприводах применяются насосы, в которых перемещение жидкости из полости всасывания в полость нагнетания осуществляется путем ее вытеснения из рабочих камер с помощью вытеснителей (объемные насосы).

Вгидроприводах применяются следующие виды насосов: поршневые, плунжерные, диафрагмовые, шестеренчатые, лопастные, винтовые и ротационно-поршневые. Эти насосы являются обратимыми: они могут применяться в гидроприводах как насосы для преобразования механической энергии двигателя в гидравлическую или же для превращения гидравлической энергии насоса в механическую, то есть использоваться как гидродвигатели.

Впоршневом насосе вытеснителем является поршень, в шестеренном – зуб шестерни; в пластинчатом – лопатка; в винтовом – поверхность винта.

К насосам, применяемым в гидроприводах, предъявляют особые требования. Насос должен иметь высокий КПД, обладать достаточной долговечностью и надежностью в процессе эксплуатации. Регулирование производительности насоса должно осуществляться простыми средствами, непрерывно в процессе работы и с минимальными потерями энергии. Кроме того, желательно, чтобы насос был обратимым, то есть мог бы использоваться в качестве гидромотора.

По характеру процесса вытеснения жидкости объемные насосы делятся на поршневые и роторные. Поршневыми называются насосы, в которых вытеснение жидкости из рабочих камер производится в результате только прямолинейного возвратно-поступательного или возвратно-поворотного движения вытеснителей относительно этих камер.

По виду движения ведущего звена поршневые насосы разделяются на прямодействующие и вальные. В прямодействующем насосе ведущее звено совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, в вальном – вращательное движение.

53

Роторными называются насосы, в которых вытеснение жидкости из камер производится в результате вращательного или сложного движения вытеснителей.

Классификация роторных насосов приведена на рисунке 3.1.

В гидроприводах машин лесной промышленности применяются три типа насосов – шестеренные, лопастные и аксиально-поршневые. Лопастные насосы в машинах лесной промышленности используются в приводах гидроусилителей рулевых механизмов.

Шестеренные насосы получили большее распространение в гидросистемах лесовозных автомобилей, самосвалах, дорожных и строительных машинах, лесозаготовительных и складских машинах, в приводах по обработке и переработке древесины.

Аксиально-поршневые насосы используют в системах лесозаготовительных машин, где рабочее давление составляет от 12 до

25 МПа.

Рисунок 3.1 – Классификация роторных насосов

3.2Шестеренные насосы

Шестеренные насосы выполняются с внешним и внутренним зацеплением шестерен. Наибольшее распространение имеют насосы с внешним зацеплением шестерен; такие насосы могут быть одно- и двухсекционные.

Схема шестеренного насоса представлена на рисунке 3.2. При вращении ведущей 1 и ведомой 2 шестерни рабочая жидкость из

54

всасывающей камеры А в полостях впадин зубьев переносится в нагнетательную камеру В.

Рисунок 3.2 – Схема шестеренного насоса

Производительность шестеренного насоса может быть определена по формуле

где DН – диаметр начальной окружности шестерни; при одинаковых шестернях DН равен расстоянию между центрами шестерен;

z – число зубьев; b – ширина зуба;

n – частота вращения; ηV – объемный КПД;

к– поправочный коэффициент, равный ≈ 1,1.

Втаблице 3.1 приведены основные характеристики некоторых типовых шестеренных насосов.

Таблица 3.1 – Основные параметры шестеренных насосов

55

Окончание таблицы 3.1

1.Приведенные параметры являются номинальными.

2.Насосы НШ и НМШ предназначены для нагнетания рабочей жидкости в гидравлические системы тракторов, подъемных землеройных, дорожностроительных,

56

транспортных и других сельскохозяйственных машин. В их числе насосы НШ10-10-2, НШ32-10-2 и НШ32-32-2 двухсекционные; насосы НМШ50 и НМШ125 - двухкамерные.

3.Насосы Ш предназначены для подачи масла, нефти, мазута, дизельного топлива; насосы ШГ – для подачи парафина, нефти, мазута температурой менее 100 0 С

иν до 6 10-4 м2/с; насосы ШФ предназначены для подачи масла, нефти, дизельного топлива температурой до 900 С.

4.Насосы Г11-2 и БГ11-2 используются в системе станочных гидроприводов.

3.3Пластинчатые насосы

Пластинчатые насосы, применяемые в гидроприводах, разделяют на насосы одно-, двух- и многократного действия. В насосах однократного действия жидкость вытесняется из рабочей камеры один раз за один оборот ротора, в насосах двукратного действия – 2 раза, а в насосах многократного действия – несколько раз [3].

На рисунке 3.3 приведена простейшая схема пластинчатого насоса однократного действия.

Рисунок 3.3 – Схема пластинчатого насоса однократного действия:

1 – ротор; 2 – приводной вал; 3 – пластины; 4 – статор; 5 – распределительный диск; 6, 8 – окна; 7 – гидролиния всасывания; 9 – гидролиния нагнетания;

10 – уплотнительные перемычки

57

Схема насоса однократного действия приведена на рисунке 3.3. Насос состоит из ротора 1, установленного на приводном валу 2, опоры которого размещены в корпусе насоса. В роторе имеются радиальные или расположенные под углом к радиусу пазы, в которые вставлены пластины 3. Статор 4 по отношению к ротору расположен с эксцентриситетом е. К торцам статора и ротора с малым зазором (0,02 ÷ 0,03 мм) прилегают торцевые распределительные диски 5 с серповидными окнами. Окно 6 каналами в корпусе насоса соединено с гидролинией всасывания 7, а окно 8 – с напорной гидролинией 9. Между окнами имеются уплотнительные перемычки 10, обеспечивающие герметизацию зон всасывания и нагнетания. Центральный угол ε, образованный этими перемычками, больше угла β между двумя соседними пластинами.

При вращении ротора пластины под действием центробежной силы, пружин или под давлением жидкости, подводимой под их торцы, выдвигаются из пазов и прижимаются к внутренней поверхности статора. Благодаря эксцентриситету объем рабочих камер вначале увеличивается – происходит всасывание, а затем уменьшается – происходит нагнетание. Жидкость из линии всасывания через окна распределительных дисков вначале поступает в рабочие камеры, а затем через другие окна вытесняется из них в напорную линию.

При изменении эксцентриситета е изменяется подача насоса. Если е = 0 (ротор и статор расположены соосно), пластины не будут совершать возвратно-поступательных движений, объем рабочих камер не будет изменяться, и, следовательно, подача насоса будет равна нулю. При перемене эксцентриситета с + е на – е изменяется направление потока рабочей жидкости (линия 7 становится нагнетательной, а линия 9 – всасывающей). Таким образом, пластинчатые насосы однократного действия в принципе регулируемые и реверсируемые.

Подачу пластинчатого насоса однократного действия определяют по формуле

где ηО – объемный КПД, принимаемый в пределах 0,75 ÷ 0,98; r – радиус внутренней поверхности статора;

e – величина эксцентриситета; δ – толщина одной пластины; z – число пластин;

α – угол наклона одной пластины (обычно α = 0 ÷ 15 °);

58

b – ширина пластин в осевом направлении;

n– частота вращения.

Внасосах двойного действия (рисунок 3.4) ротор 1 и 2 статор сосны. Эти насосы имеют по две симметрично расположенные полости всасывания и полости нагнетания. Такое расположение зон уравновешивает силы, действующие со стороны рабочей жидкости, разгружает приводной вал 2, который будет нагружен только крутящим моментом. Для большей уравновешенности число пластин 3 в насосах двойного действия принимается четным. Торцевые распределительные диски 5 имеют четыре окна. Два окна 6 каналами в корпусе насоса соединяются с гидролинией всасывания 7, другие два 8 – с напорной гидролинией 9. Так же как и в насосах однократного действия, между окнами имеются уплотнительные перемычки 10. Для герметизации зон всасывания и нагнетания должно быть соблюдено условие, при котором

ε> β [3].

Рисунок 3.4 – Схема пластинчатого насоса двойного действия:

1 – ротор; 2 – приводной вал; 3 – пластины; 4 – статор; 5 – распределительный диск; 6, 8 – окна; 7 – гидролиния всасывания; 9 – гидролиния нагнетания;

10 – уплотнительные перемычки

Профиль внутренней поверхности статора выполнен из дуг радиусами R1 и R2. Пазы для пластин в роторе могут иметь радиальное расположение под углом 7 ÷ 15 ° к радиусу, что уменьшает трение и исключает заклинивание пластин. Насосы с радиальным расположением пластин могут быть реверсивными.

59

Подачу пластинчатого насоса двойного действия определяют по формуле

где R1 и R2 – соответственно большая и малая полуоси внутренней поверхности статора.

Регулирование подачи пластинчатого насоса однократного действия осуществляется за счет изменения величины и знака эксцентриситета.

Число пластин z для наиболее равномерной подачи принимается кратным четырем, чаще всего z = 12.

Возможность регулирования подачи в насосе двукратного действия исключается.

В таблице 3.2 приведены технические характеристики пластинчатых насосов типа Г11 и БГ11 [14].

Таблица 3.2 – Технические характеристики пластинчатых насосов типа Г11 и БГ11.

В таблице 3.3 приведены технические характеристики пластинчатых нерегулируемых насосов типа Г12 [14].