4. Радиально-поршневые насосы и гидромоторы

Радиально-поршневым насосом называют поршневой насос, у ко­торого рабочие камеры образованы рабочими поверхностями поршней и цилиндров, а оси поршней расположены перпендикулярно оси блока цилиндров или составляют с ней угол более 45°,

Конструктивная схема радиально-поршневого насоса одно­кратного действия показана на рис. 9. Статор 1 расположен эксцентрично относительно ротора 2 (е — эксцентриситет). В ци­линдрах, радиально расположенных в роторе, находятся поршни 3, которые опираются сферической головкой на опорную поверхность статора. Оси цилиндров расположены в одной плоскости и пере­секаются в одной точке. Распределение рабочей жидкости осуществляется неподвижным цапфенным распределителем 4, в кото­ром А — всасывающая и Б — нагнетающая полости, аб — пере­мычка. Вал 5 жестко соединен с ротором 2.

.

Рис. 9. Радиально-поршневой насос однократного действия

Принцип работы насоса заключается в следующем. При вра­щении ротора, например по часовой стрелке, поршни совершают сложное движение — они вращаются вместе с ротором и движутся возвратно-поступательно в своих цилиндрах так, что постоянно контактируют с направляющей статора. Поршни прижимаются к статору центробежными силами, давлением жидкости (при на­личии подпитки) и иногда пружинами. В рабочих камерах, рас­положенных выше горизонтальной линии, поршни перемещаются в направлении от цапфенного распределителя 4. Рабочие камеры соединены со всасывающей полостью А. Так как объемы рабочих камер увеличиваются, то рабочая жидкость заполняет их объемы. Так, происходит про­цессНа участке перемычек а-б цапфенного распределителя поршни не со­вершают поступательного движения и, сле­довательно, объемы рабочих камер не изме­няются, Рабочие камеры расположенные ниже горизонтальной линии, соединены с полостью нагнетания Б. Поршни в этих каме­рах перемещаются в направлении к цапфенному распределителю и вытесняют рабочую жидкость из рабочих камер на выход из насоса. Так происходит процесс нагнетания.

Рабочий объем радиально-поршневого насоса однократного действия

V₀ = S_nhzk = S_n2ezk (18)

где S_n — площадь поршня; h — полный ход поршня, е — эксцентриситет; z— число поршней; k — число рядов.

Так как эксцентриситет е определяет ход поршня h, изменением эксцентриситета регулируют рабочий объем. При возможности смещения статора в обе стороны от оси появляется возможность реверса насоса и направления потока рабочей жидкости. Подачу насоса определяют по фор­муле (1).

Для увеличения рабочего объема радиально-поршневые на­сосы могут быть многорядными. Оси поршней располагают в нескольких параллельных плоскостях. К полостям А и Б в этом случае подводят, как правило, для уменьшения скоростей потока по два канала.

Рис. 10 а) Расчётная схема насоса

Рис. 10. б) Расчётная схема насоса - вращающейся кулисы.

В основу кинематики радиально-поршневого насоса положена схема вращающейся кулисы (рис. 10), которая включает неподвижный кривошип 0₁0₂, шатун О₂A, пол­зун (поршень) и направляющую (цилиндр) О₁А. Точка О₁ соответ­ствует оси ротора, точка 0₂ — оси опорной поверхности статора; O₁0₂ = e.

При вращении направляющей вокруг точки 0₁ ползун совер­шает два движения: вращательное вокруг точки 0₁ и возвратно-поступательное по направляющей (вдоль радиуса). Положение поршня в любой момент времени определяется углом  и перемен­ным радиусом

 = R cos +е cos (180 —). (14)

Практически угол  мал, поэтому cos  1 и

= R –е cos (). (15)

Ход поршня определяется выражением х = е (1 — cos),

пол­ный ход поршня х = 2е.

Изменение радиуса  при вращении определяет относительную скорость v_n перемещения поршня по цилиндру:

(16)

где — угловая скорость ротора.

Мгновенная подача одним поршнем рабочей жидкости определяется произведением площади поршня S_n на относительную скорость V_п: тогда для радиально-поршневого насоса с числом поршней z мгновенная подача насоса

(17)

где

Следовательно, радиально-поршневой насос обеспечивает неравномерную подачу рабочей жидкости. Для снижения неравномерности подачи необходимо увеличивать число поршней, причём нечетное их число предпочтительнее