Лекция № 7

1. Роторные аксиально-поршневые гидромашины

Это машины, у которых рабочие камеры вращаются относительно оси ротора, а оси поршней или плунжеров параллельны оси вращения или соста­вляют с ней угол меньше 45° (рис. 7.1). Они являются наиболее распространенными в гидравлических системах (гидроприводах), обладают наилучшими габаритами и весовыми характеристиками, отличаются высоким к. п. д., пригодны для работы при высоких частотах вращения и давлениях, обладают сравнительно малой инерцион­ностью, а также просты по конструкции.

Рис. 7.1 – Схемы аксиально-поршневых насосов:

а – с наклонным цилиндровым блоком:

1 – распределительный золотник; 2 – блок цилиндров; 3 – поршни;

4 – штоки; 5 – приводной диск; 6 – кардан; 8 – приводной вал;

б – с наклонным диском:

1 – пружины; 2 – плунжер; 3 – наклонный диск

в – схема золотникового устройства:

1 – распределительный золотник; 7 – канал в донышке цилиндра

Особенностью машин является очень малый момент инерции вращающихся частей, что важно при использовании их в качестве гидромоторов.

Маховые массы аксиально-поршневого гидромотора мощностью 200 кВт составляют менее 1/10 маховых масс электродвигателя такой же мощности. Важным параметром является также приемистость (быстродействие) насоса (двигателя).

Наиболее распространенное число цилиндров в аксиально-поршневых машинах равно 7…9, диаметры цилиндров гидромашин (насосов, гидромоторов) обычно находятся в пределах от 10 до 50 мм, а рабочие объемы машин – в пределах от 5 до 1000 см³, частота вращения от 10 до 30000 об/мин.

Насосы и гидромоторы с аксиальным расположением цилиндров применяются при давлениях до 55 МПа. Мощность уникальных насосов достигает 4500 кВт (при подаче до 8700 л/мин).

Объемный к. п. д., достигает 0,97…0,98. Общий к.п.д. этих насосов составляет примерно 0,95.

Различают гидромашины (гидромоторы и насосы) с наклонным цилиндровым блоком (рис. 7.1, а) и машины с наклонным диском (рис 7.1, б).

Теоретическая подача для рис. 7.1, а определяется по формуле

, (7.1)

где d, z – диаметр, число поршней;

D_д – диаметр окружности заделки поршневых шатунов в наклонном диске;

γ – угол между осями;

n – частота вращения.

Теоретическая подача для рис. 7.1, б определяется по формуле

, (7.2)

где D_Б – диаметр окружности расположения цилиндров на блоке.

Средний расчётный момент для аксиально-поршневой гидромашины

, (7.3)

где f – площадь поршня,

R – радиус окружности, определяемый для машин с наклонным цилиндровым блоком как D_Д/2, а для машин с наклонным диском D_Б/2.

Аксиально-поршневые гидромашины разнообразны по конструкции. Машины с наклонным цилиндровым блоком бывают одно (рис 7.2, а), двух карданные (рис 7.2, б), бескарданные (рис 7.3).

Рис. 7.2. Схемы карданного механизма

Первый тип карданов обычно выполняет одновременно функции силовой и кинемати­ческой связи, второй тип осуществляет только кинематичес­кую связь.

При бескарданной передаче вращение от вала передаётся к блоку цилиндров через юбки поршней и через поршневые штоки. Центрирование блока осуществляется центральным штоком.

Рис. 7.3. Схема бескарданной передачи:

1 – сферический распределительный золотник, 2 – блок цилиндров;

3 – поршни; 4 поршневые штоки; 5 – вал; 6 – пружина, 7 – цилиндр;

8 – приводная шайба

Распределение жидкости осуществляется золотниковыми устройствами и только в насосах – клапанными или клапанно-щелевыми устройствами (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Схема клапанно-щелевого распределителя:

1 – наклонная шайба; 2 – поршень; 3 – цилиндр; 4 – клапан; 5 - пружина;

6 – пружина; а – щели

Заполнение цилиндров при всасывании осуществляется через специальные щели «а», а нагнетание – через клапаны 4. Такие распределители могут применяться при давлениях до 70 МПа.

!!!2. Мембранные насосы

Для нагнетания под небольшим давлением (2…3 МПа) агрессивных или загрязненных жидкостей применяют плунжерно-мембранные насосы (рис. 7.5), в которых резинотканевая мембрана 10 применена в качестве раз­делителя сред и плунжер 6 – в качестве вытеснителя.

В камере 8 корпуса 2 насоса находится перекачиваемая жидкость и в камере 3 – рабочая жидкость (обычно минеральное масло), с помощью которой осуществляется рабочий ход мембраны 10. Связь плунжера 6 с мембраной происходит через жидкость, заключенную в камере 3. Рабочая жидкость вытесняется и деформирует (прогибает) мембрану 10, которая вытес­няет, в свою очередь, жидкость из камеры 8 через клапан 9 и занимает положение, показанное штриховой линией. Подача определяется по формуле

(7.4)

где d и h — диаметр и ход плунжера 9;

n – число двойных ходов плунжера.

Рис. 7.5. Мембранно-плунжерный насос:

1 – опора; 2 – корпус; 3 – камера рабочей жидкости; 4 – подпитывающий клапан; 5 – резервный бачок; 6 – плунжер; 7 – клапан; 8 – камера

перекачиваемой жидкости; 9 – клапан; 10 – резинотканевая мембрана