Лекция № 5
1. Пластинчатые гидравлические машины
Пластинчатая гидравлическая машина (насос или мотор) – это роторная машина с вращающимся ротором и пластинами, размещёнными в прорезях ротора и совершающими возвратно-поступательное движение в нём при его вращении. Наиболее простым является насос с двумя пластинами 3 и 5 (рис. 5.1, а), расположенными в общем радиальном пазу ротора 7.
Рис. 5.1. Принципиальная (а) и расчетная (б) схемы
2-х пластинчатого насоса:
1 – статор; 2 – пружина; 3, 5 – пластины; 4 – нагнетательная полость;
6 – всасывающая полость; 7 – ротор
Оси ротора и статора смещены на эксцентриситет е. Между ротором и статором при вращении образуются полости всасывания а и нагнетания б. Для радиального перемещения пластин и обеспечения плотного контакта со статором служит пружина 2. Расчётная схема насоса представлена на рис. 16, б. Подача за один поворот определяется площадью заштрихованной точками. Производительность с учётом объема пластин определяется по формуле
,
(5.1)
где В – ширина ротора;
n – частота вращения ротора;
R и r – радиусы статора и ротора;
е – эксцентриситет;
b – толщина пластины.
Для снижения пульсации подачи применяют многопластинчатые насосы. Схема насоса с гидравлическим поджимом пластин представлена на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Схема многопластинчатого насоса с гидравлическим поджимом пластин:
а – серпообразное питающее окно; б – нагнетательное окно; к – осевое окно для подведения жидкости для перемещения пластин;
1, 4, 5 – пластины; 2 – ротор; 3 – статорное кольцо; 6 – уплотнительный
элемент
Теоретическая подача насоса определяется по формуле
,
(5.2)
где z – число пластин;
Пластинчатые насосы одинарного действия применяются для гидросистем при давлениях до 5 МПа. При больших давлениях применяют насосы 2-х (рис. 5.3) и реже 4-х кратного действия.
Теоретическая подача насоса двукратного действия определяется по формуле
.
(5.3)
Пластинчатые насосы двойного действия выпускаются на давление до 17 МПа, n = 500 об/мин (большой мощности), 1500…3000 об/мин
Рис. 5.3. Расчетная схема пластинчатого насоса двукратного действия
(средней мощности), и миниатюрные с Q ≤ 1 л/мин – до 30000 об/мин. Q достигает у некоторых насосов 950 л/мин, ηоб = 0,6…0,95, ηмех = 0,7…0,9, полный η = 0,85 – для средних насосов.
Теоретический крутящий момент пластинчатого гидромотора одинарного действия определяется по формуле
,
(5.4)
Эффективный крутящий момент – по формуле
,
(5.5)
где р – перепад давления;
q – удельный объём;
ηмех – механический к.п.д. гидромотора.
Для гидромотора двойного действия
.
(5.6)
2. Насосы с вращающимися поршнями
Для перекачки больших объемов вязких жидкостей под небольшим напором (давлением), применяют коловратные (или с вращающимися поршнями) насосы (рис. 5.4). Профили роторов таких насосов выполнены так, что они плотно замыкаются между собой и с колодцами корпуса. При направлении вращения роторов, указанном на рис. 4, а, объем верхней камеры «а» (отмечено точечной штриховкой) будет уменьшаться и жидкость из нее вытесняться, а объем нижней камеры – увеличиваться и жидкость будет в нее засасываться. Поскольку подобные роторы не могут передавать момент с ведущего ротора на ведомый, они соединяются между собой шестеренной парой, расположенной вне корпуса насоса.
Рис. 5.4. Схемы насосов с вращающимися поршнями
Теоретическая подача такого насоса определяется по формуле
,
(5.7)
где R – внешний радиус ротора;
r – радиус внутренней части ротора;
В – ширина ротора;
n – частота вращения ротора.
Теоретическая подача насоса, представленного на рис. 5.4, в, определяется по формуле
.
(5.8)
!!!3. Насосы с роликовыми вытеснителями
Для перекачки жидкостей под небольшим давлением применяются насосы, в которых в качестве вытеснителей служат ролики (рис. 5.5). Насос состоит из статорного кольца 2 и ротора 3, в прорези которого свободно помещены
Рис. 5.5. Насос с роликовыми вытеснителями:
1 – ролики; 2 – статорное кольцо; 3 – ротор
ролики 1. Ось статора смещена относительно оси ротора на величину (эксцентриситет) «е», значение которой определяет подачу насоса.
При вращении ротора 3 ролики 1 прижимаются центробежными силами к статорному кольцу 2 и силами сопротивления – к боковой стенке прорези ротора, благодаря чему обеспечивается необходимая герметичность. При своем движении ролики будут частично скользить и частично катиться по цилиндрической поверхности статора и одновременно по поверхности контакта прорезей ротора.
Всасывание и нагнетание жидкости осуществляется через сдвоенные окна, выполненные в боковых крышках насоса.