2.2. Поршневые насосы и гидродвигатели

Поршневые насосы классифицируются по нескольким основным признакам:

1. По характеру движения ведущего звена: прямодействующие, в которых ведущее звено совершает возвратно-поступательное движение (паровые прямодействующие); вальные, в которых ведущее звено совершает вращательное движение (кривошипные, кулачковые) .

2. По числу циклов нагнетания и всасывания за один двойной ход: одностороннего и двухстороннего действия.

3. По количеству поршней или плунжеров: однопоршневые, двухпоршневые, трехпоршневые и многопоршневые.

4. По виду вытеснителей: поршневые, плунжерные и диафрагменные.

5. По способу приведения в действие: с механическим приводом и ручные.

Схема простейшего поршневого насоса с кривошипным механизмом изображена на рис.2.1.

Рис.2.1. Схема поршневого насоса с кривошипным механизмом

В корпусе 1 насоса имеются два обратных клапана, пропускающих поток жидкости только в одном направлении. Клапан 2 пропускает жидкость только в рабочую полость А насоса, а клапан 3 — только из рабочей полости. Поршень 4, связанный с кривошипом 5 с помощью шатуна 6, совершает возвратно-поступательное движение при вращении кривошипа относительно оси. На этом основана работа всех поршневых насосов.

Простой машиной, преобразующей энергию потока жидкости в механическую энергию, является силовой гидроцилиндр, типовая схема подключения которого представлена на рис.2.2.

Рис.2.2.Типовая схема подключения силового гидроцилиндра.

В зависимости от конструктивного исполнения различают гидроцилиндры с односторонним и двусторонним (рис.2.3.) выходом штока; плунжерные (рис.2.4.а.); телескопические одностороннего (рис.2.4.б.) и двухстороннего действия (рис.2.4.в.).

Рис.2.3. Гидроцилиндры с односторонним и двусторонним выходом

штока.

а.) б.) в.)

Рис.2.4.Силовые гидроцилиндры.

а.) плунжерный ; б.) телескопический односторонний;

в.) телескопический двухсторонний.

На рис.2.3 показана схема силового гидроцилиндра двухстороннего действия с односторонним штоком, на цилиндре которого имеются два штуцера для подвода рабочей жидкости. Это позволяет осуществлять движение поршня в двух противоположных направлениях.

Силовые гидроцилиндры двухстороннего действия с двухсторонним штоком (рис. 2.3), как правило, делаются с равными активными площадями. Такие гидроцилиндры применяют тогда, когда требуется получить одинаковые усилия и скорости в обе стороны.

Для получения значительных ходов штока, превышающих длину цилиндра, применяют телескопические гидроцилиндры.

Преобразование возвратно-поступательного движения поршня гидроцилиндра в возвратно-поворотные движения вала на углы до 0,6 рад осуществляется посредством кривошипно-шатунных механизмов. Для преобразования прямолинейного движения поршня силового гидроцилиндра в возвратно-поворотные движения на углы, большие 1 рад, иногда используют шестерню с рейкой, которую укрепляют на валу или цилиндре. К недостаткам гидроцилиндров с рейкой и шестерней следует отнести наличие некоторого люфта между последними, что не всегда допустимо.

Для получения ограниченных углов поворота выходного вала часто применяют моментные гидроцилиндры (рис. 2.5.а.), у которых поворот выходного вала 1 осуществляется за счет возвратно-поворотного движения пластины 2 относительно корпуса гидроцилиндра 3. Боковые щеки 4 позволяют получить в полостях А и Б замкнутые объемы. Пластина 2 жестко связана с выходным валом 1.

Моментные гидроцилиндры применяют в конструкциях, где угол поворота выходного вала требуется не более ±0,4—1 рад. К достоинствам такого гидродвигателя следует отнести компактность и высокий объемный к.п.д.

а.) б.)

Рис.2.5.Моментные силовые гидроцилиндры.

Применение моментных гидроцилиндров в системах с высоким давлением ограничено из-за деформации боковых щек. Кроме того, вал в таком гидродвигателе нагружен радиальными силами, вызванными неравномерным распределением давления на основание пластины, что приводит к большим потерям мощности на трение.

Более удачной конструкцией можно считать моментный гидроцилиндр, схема которого изображена на рис.2.5.б. В этой конструкции вал разгружен от неуравновешенных сил давления, так как рабочие полости А и А', Б и Б' соответственно соединяются между собой и силы от давления в полостях уравновешиваются. Такая конструкция деформируется от давления меньше, чем предыдущая, но величина перетечек у нее больше из-за сложности уплотнения поворотных пластин.

Гидроцилиндры могут не только преобразовывать энергию потока жидкости в механическую, но и наоборот: механическую энергию — в энергию потока жидкости, т. е. служить в качестве насоса.