Лекция № 6

1. Роторные радиально-поршневые гидромашины

Представляют собой машины с подвижными элементами в виде вращающегося ротора и поршней или плунжеров, вращающихся вместе с ним и совершающих возвратно-поступательное движение в цилиндрах машины за счёт эксцентриситета.

Принципиальная схема насоса представлена на рис. 6.1.

Рис. 6.1 – Принципиальная схема радиально-поршневого насоса

1 – цилиндровый блок; 2 – статорное кольцо; 3 – цилиндры; 4 – поршни;

а – отверстие для подвода; б – для отвода жидкости

Конструктивная схема радиального насоса этого типа изображена на рис. 6.2. Насос имеет цилиндровый блок 3 (рис. 6.2, а) с звездообразным расположением нескольких (5…9) цилиндров (диаметр d), смещенных один относительно другого на угол 360/z, где z - число цилиндров. Поршни 4 прижимаются к статорному кольцу 2 под действием центробежных сил и усилий пружин 5. Оси цилиндров блока этого насоса расположены в общей плоскости и пересекаются в центре О₂ вращения блока. Распределение жидкости осуществляется через выполненные в цапфе 1 окна а и b (рис. 6.2, б), с которыми при вращении блока поочередно соединяются цилиндры через отверстия в их донышках (размер k). Распределительные окна через осевые каналы цапфы соединяются с всасывающей и нагнетающей магистралями.

Рис. 6.2. Схема многопоршневого радиально-поршневого насоса:

1 – цапфа; 2 – статорное кольцо; 3 – цилиндровый блок; 4 – поршни;

5 – пружины

При ходе поршней 4 от центра блока 3 (величина хода поршней равна 2 е) жидкость засасывается поршнями через окно «а», а при ходе к центру – нагнетается через окно «b». Для снижения сил трения поршней о статорное кольцо оно выполняется в виде обоймы роликового подшипника.

Радиально-поршневые насосы и гидромоторы выпускаются мощностью до 3000 кВт с расходом жидкости до 150 л/с и давлением до 100 МПа (малых размеров). Цилиндры располагают обычно в несколько рядов (до 6), благодаря чему получается высокая подача или крутящий момент гидромотора.

Средняя теоретическая подача насосов определяется по формуле

, (6.1)

где d, е, z – диаметр поршня; эксцентриситет; число поршней;

n, – частота вращения.

Регулирование подачи и реверсирование подачи осуществляется изменением е.

Крутящий момент гидромотора определяется по формуле

, (6.2)

где Δр – перепад давления.

2. Радиально-поршневые насосы с плоской направляющей

Кинематической основой некоторых насосов в (гидросистемах протяжных станов, в тяжёлых дорожных и строительных машинах) служит плоский кулисный механизм (рис. 6.3). На основе его разработаны радиально-поршневые насосы с плоской направляющей.

Рис. 6.3. Кинематическая схема плоского кулисного механизма и

конструкция радиально-поршневого насоса с плоской направляющей:

1 – кулиса; 2 – ползун; 3 – кривошип; 4 – шток; 5 – поршень; 6 – цилиндр

Средняя теоретическая подача определяется по формуле

. (6.3)

3. Насосы с прямоугольными поршнями

Поиски возможностей увеличения подачи при минимальных габаритах конструкции привели к созданию насоса, в котором тело вытеснителя «с» (рис. 6.4) используется для образования второй полости, замыкаемой вытеснителем «b». В результате объемное устройство имеет 4 рабочих камеры, изменение циклов которых сдвинуто на 90^о.

Кинематической основой этого насоса является кулисный механизм (см. рис.6.3). Звено 6 этого механизма выполнено в виде вращающегося ротора «d» (рис. 6.4). В прорези этого ротора помещено звено «с» (кулиса), в котором, в свою очередь, расположено, звено «b» (ка­мень). Путь звена «с» в прорези ротора «d», а также путь звена «b» в прорези звена «с», согласно рис. 6.3 равны двойному эксцентриси­тету «е». Привод насоса осуществляется через ротор «d», при вращении которого звенья (прямоугольные поршни) «с» и «b» будут переме­щаться, засасывая и нагнетая жидкость.

На рис. 6.5 изображены различные положения поршней «с» и «b».

Рис. 6.4. Схема насоса с прямоугольными поршнями

Рис. 6.5. Схемы действия насоса с прямоугольными поршнями

и график подачи

Подачу такого насоса определяют по формуле

, (6.4)

где х и у – ширина поршней с и b (см. рис. 6.4);

z₁ и z₂ – толщины поршней;

е – эксцентриситет (величина кривошипа);

n – частота вращения.

Рассматриваемый насос – 2-х поршневой, каждый из поршней двустороннего действия, т. е. насос имеет как бы четыре поршня.

4. Радиально-поршневые гидромоторы

Такие гидромоторы нашли широкое применение в строительных, дорожных, горных машинах и др. Они имеют малые габариты, высокие динамические качества, просты в управлении. Схемы гидромоторов приведены на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Схемы гидромоторов двукратного (а)

и пятикратного (б) действия

Средний теоретический момент определяется по формуле

, (6.5)

где h – ход поршня;

Δр – перепад давления на входе и выходе.

для 2-х кратного гидромотора

; (6.6)

для 5-и кратного

; (6.7)

к – количество ходов поршней за один оборот ротора.