Устройство, рабочий процесс и основные параметры роторных гидромашин

12.2.1. 12.2.1. Шестеренные гидромашины. Шестеренные гидромашины, особенно шестеренные насосы (рис. 12.1), в силу простоты конструк­ции получили широкое распространение. Шестеренным называют зуб­чатый насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих геометрическое замыкание рабочей камеры и передающих крутящий момент. В простейшем случае это пара шестерен, находящихся в зацеплении, установленная в плотно охватывающем корпусе (с малыми за­зорами). При вращении шестерен жидкость, заполняющая их впадины, переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где при вступ­лении очередной пары зубьев в за­цепление происходит вытеснение жидкости, перенесенной во впадине одной шестерни зубом другой шестер­ни.

 

 

Рабочий объем шестеренной гидромашины

 

 

где т — модуль зацепле­ния; г — число зубьев; b — ширина шестерни; D„ —диаметр начальной окружности.

Подача шестеренного насоса

 

Где - объемный КПД, =0,70…0,95.

Частоту вращения вала и крутящий момент шестеренного гидро­мотора можно рассчитать по формулам (9.15) и (9.17).

12.2.2. Винтовые гидромашины. Они представлены в технике, глав­ным образом, насосами.

К винтовым относят роторно-вращательные насосы с перемещением жидкой среды вдоль оси вращения рабочих органов. Наибольшее распространение получили трехвинтовые насосы с циклоидальным за­цеплением" (рис. 12.2), отличающиеся высоким напором, равномерно­стью подачи, бесшумностью работы.

Трехвинтовой насос имеет три винта, установленных на цапфах параллельно друг другу в плотно охватывающем корпусе. Средний винт — ведущий, два других винта, находящиеся с ним в зацепле­нии,— ведомые. Торцы всех винтов открываются с одной стороны во всасывающую полость насоса, с другой — в нагнетательную. При вращении ведущего винта жидкость, заполняющая^- его впадины, по­добно гайке, удерживаемой от вращения на вращающемся винте, перемещается в осевом направлении от всасывающей полости к на­гнетательной. Роль гребенки, удерживающей жидкость от вращения вместе с ведущим винтом, играют два других винта-замыкателя.

При повороте ведущего винта насоса.на один оборот жидкость, заполняющая пазы всех винтов, перемещается вдоль их осей на рас­стояние одного шага Винта т. Площадь поперечного сечения каналов, образованных винтовыми пазами, равна разности площади сечения 5 расточки корпуса и площади сечения S_B винтов. Рабочий объем

 

Рабочий объем можно вычислить по следующим соотношениям: — для насоса с двумя одинаковыми винтами

 

D и d — соответственно наружный и внутренний диаметры винта; — для насоса с тремя одинаковыми винтами

где d — внутренний диаметр ведущего винта или наружный диаметр ведомого винта. Шаг винта, как правило, находится из соотношения

 

Подача насоса определяется по формуле (l2,2) где объемный КПД ₀ 75...0,90.

12.2.3. Пластинчатые гидромашины. Пластинчатый насос — это шиберный насос, в число рабочих органов которого входят шиберы, выполненные в виде пластин.

Устройство простейшего пластинчатого насоса однократного дей­ствия схематически показано на рис. 12.3. В цилиндрической расточ­ке корпуса насоса — статоре эксцентрично вращается цилиндриче­ский ротор, имеющий радиальные пазы, в которых установлены пла­стины-вытеснители. При вращении ротора пластины прижимаются к внутренней поверхности статора центробежными силами либо спе­циальными пружинами. Объем, заключенный между соседними пла­стинами, по мере вращения ротора изменяется по величине. В зоне всасывания увеличивающийся объем между пластинами заполняется жидкостью. В зоне нагнетания этот объем уменьшается, и жидкость из него вытесняется в напорную линию. Рабочий объем пластинчатого насоса однократного действия приближенно

.где b — ширина пластины; е — эксцентриситет; R — радиус статора; z — число пластин; б — толщина пластины.

В пластинчатом насосе двукратного действия (рис. 12.4) подача жидкости из каждой рабочей камеры за один оборот ротора произ­водится дважды. Ротор в таком насосе установлен концентрично ста­тору (е = 0), внутренняя поверхность которого имеет специальный профиль, близкий к эллиптическому. Предусматриваются два всасы­вающих и два нагнетательных окна, расположенные диаметрально противоположно. Рабочий объем насоса двукратного действия

где R_t и R₂ — соответственно большая и малая полуоси профиля по­верхности статора.

Подача пластинчатого насоса может быть вычислена по формуле (12.2) с учетом объемного КПД ₀ = 0,75...0,98.

 

Рабочий объем и подачу пластинчатого насоса одно­кратного действия можно ре­гулировать путем изменения эксцентриситета е.

Показатели пластинчатых гидромоторов — частота вращения вала и крутящий мо­мент — вычисляются по об­щим формулам (9.15) и (9.17).

12.2.4. Радиально поршневые гидромашины. Радиально

поршневой насос — это роторнопоршневой насос, у которого ось вращения ротора перпенди­кулярна к осям рабочих органов или составляет с ними угол бо­лее 45°.

Схема радиально-поршневого насоса дана на рис. 12.5. В теле ротора предусмотрено несколько радиальных цилиндров, в которых установлены поршни 2. Ось вращения ротора смещена на величину относительно оси обоймы 3 статора. Поршни всегда прижимаются к обойме центробежными силами, а также пружинами, находящимися в цилиндрах ротора.

При вращении ротора поршни совершают возвратно-поступатель­ное движение относительно упомянутого ротора. При этом рабочие камеры (цилиндры) поочередно сообщаются со всасывающей поло­стью, когда поршни отходят от центра распределительного вала, и с нагнетательной полостью, когда они движутся к центру вала, вы­тесняя жидкость в напорную линию.

Рабочий объем радиально-поршневого насоса

где d — диаметр цилиндра; е — эксцентриситет; г — количество ци­линдров. Подача насоса с учетом объемного КПД ( 0= 0,7...0,9) оп­ределяется по формуле (9.6).

Радиально-поршневые гидромашины многократного действия ча­сто применяются в качестве высокомоментных гидромоторов. Частота вращения вала и крутящий момент в этом случае также определяются по формулам (9.15) и (9.17).

12.2.5. Аксиально-поршневые гидромашины. Аксиально-поршне­вым называют роторно-поршневой насос, у которого ось вращения

ротора параллельна осям рабо­чих органов или составляет g ними угол менее или равный 45°.

Устройство аксиально-порш­невого насоса показано на рис. 12.6. В роторе 1 параллельно оси его вращения равномерно по ок­ружности диаметра D выполнено несколько сквозных цилиндрических отвер­стий, которые с одной стороны закрыты подвижными поршнями 2, а с другой — диском 3, который выполняет функции распределительного золотника. Поршни 2 своими выступающими сферическими тор­цами с помощью пружин 4 постоянно при­жаты к наклонному диску 5, установленно­му в корпусе насоса на упорном подшипнике под углом у к оси ротора, который приводится во вращение валом 6 При вращении вала поршни 2 совершают возвратно-поступательно* движение относительно ротора, причем за один оборот ротора каждый поршень совершает один всасывающий и один нагнетательный ход Распределительный диск 3 при этом не вращается. Имеющиеся в net), два дугообразных окна соединены: одно со всасывающим, другое (нагнетательным каналами насоса.

Рабочий объем насоса

где d — диаметр поршня; z —количество поршней.

Подача аксиально-поршневого насоса рассчитывается по выраже­нию (9.6), а для рассматриваемых насосов ₀ = 0,95...0,98.

В технике широко применяют аксиально-поршневые насосы с на­клонным блоком (рис. 12.7). Некоторые типы аксиально-поршневых насосов "допускают регулирование рабочего объема и подачи насоса изменением угла V-

Аксиально-поршневые гидромашины получили значительное рас­пространение в качестве регулируемых и нерегулируемых гидромо­торов, частота вращения и крутящий момент которых определяется по формулам (9.15) и (9.17).