Классификация гидравлических насосов и гидродвигателей реферат

Обновлено: 05.07.2024

Гидропривод – совокупность устройств, предназначенных для приведения в действие машин и механизмов по средствам гидравлической энергии.
Основные параметры гидропривода: 1)номинальное давление- наибольшее давление при котором гидропривод работает в установленном режиме. 2)максимальное давление- давление ограниченное настройкой предохранительного клапана. 3) номинальный расход- расход жидкости, определенной вязкости через устройство при установленной потере давления.
Принцип действия гидропривода- жидкость почти несжимаема. Закон Паскаля- любое изменение давления в какой либо точке жидкости, не нарушающее ее равновесие, передается в другие точки без изменения.
Преимущества гидропривода: 1) Большие усилия на штоке цилиндра 2)большие крутящие моменты на валу исполнительного механизма 3)Работа при малой частоте вращения без применения редуктора 4) Бесступенчатое регулирование скоростей с помощью простых средств 5) Простые схемы дистанционного, автоматического управления механизмами 6) высокая экономичность и надежность оборудывания.
Недостатки: 1)КПД меньше, чем у механических передач( около 60%) 2) Высокие требования к чистоте рабочей жидкости 3) Требуется высококвалифицированный персонал 4) Большие объемы и дороговизна раб. жидкости.

Классификации Гидроприводов:
1) Насосы и гидродвигатели по принципу действия делятся на 1.1) Объемный гидравлический привод – работает за счет изменения объема рабочей камеры(поршневые, шестеренные, пластинчатые, винтовые) 1.2) Гидродинамический привод(лопастные, вихревые)- лопастные насосы и гидравлические турбины.
2) 2.1)Регулируемые 2.1.1)Объемное регулирование-изменение рабочего объема насоса 2.1.2) Дроссельное регулирование
2.2) Нерегулируемые
3)По Давлению 3.1)Низкого давления 2.5-5МПа 3.2)Среднего давления 10-15 МПа3.3)Высокого Давления от 15 МПа

4)По конструктивному исполнению 4.1) Пластинчатые( лопастные, шиберные) 4.2)Поршневые( плунжерные, кривошипные) 4.3)Радиально-поршневые/Аксиально-поршневые 4.4) Шестеренные 4.5) Винтовые

Области применения: В целом, границы области применения гидропривода определяются его преимуществами и недостатками.Применяются в гидравлических прессах, протяжных, шлифовальных станках, тормозных системах, строительная, горная, военная (гидроприводы орудийных башен), автомобильная и др. техника.

Напор и давление гидромашин.

Насосы и гидродвигатели относятся к гидравлическим машинам, т.е. к машинам, у которых жидкость служит рабочим телом для восприятия(у насосов) и отдачи(у гидродвигателй) механической энергии. Причем у гидромашин эта энергия выражается или напором, или давлением. Следует заметить, что под этими величинами необходимо понимать полное приращение энергии потока жидкости в машине, соответственно отнесенное к единице силы тяжести [Дж/Н*м] или единице объема [Дж/м 3 =H/м 2 =Па] жидкости. При определении напора или давления насоса воспользуемся уравнением Бернулли для установившегося потока жидкости. Возьмем сечения 1 и 2 по входному и выходному патрубкам насоса, где подключены измерительные приборы, а также плоскость сравнения 0-0.

Тогда

- геометрический напор, статический(пьезометрический) напор, - динамический напор. - коэф.местного сопротивления.

Полное приращения напора:
Где и - полный напор потока жидкости соответственно в сечениях 1 и 2.
Для двигателя:

Где и - полный напор потока жидкости соответственно в сечениях 3 и 4.

Из уравнений следует, что напор насоса и гидродвигателя представляет собой сумму приращений напоров скоростного, пьезометрического и геометрического. В большинстве случаев , , , . Следовательно:

и
В этих уравнениях нужно представлять абсолютные давления. Например, если на входе в насос – вакуум , а на выходе- манометрическое давление ,то

Т.е. давление насоса равно сумме показаний манометра и вакууметра.

Синтетические

Используют при работы больших чем у минеральных масел(80-90°С- длительная работа; 110-120 – кратковременная работа) и при необходимости более стабильных характеристик. Все типы органических жидкостей обладают по сравнению с минеральными маслами повышенными противопожарными свойствами.
Минусы синтетических масел: 1)высокая стоимость 2)ограниченность ресурсов 3) плохо взаимодействует с материалами уплотнения, некоторыми металлами. 4) Токсичность многих видов жидкости или продуктов разложения.
1)Фтор-органические жидкости: а) полная негорючесть б) термическая стабильность в) не токсичны г) не контактируют с воздухом

2)Диэфиры-это рабочая жидкости на основе двух основных кислот или маслянистые жидкости с хорошее смазывающей особенностью. Достоинства: а)хорошая смазывающая способность б)удовлетворительная вязкостно-температурная характеристика г)малая испаряемость д) высокая вспышки. Недостатки: а)недостаточно устойчивые к окислениюпоэтому в них вводят антиокислительную и противоизносную присадкуб)верхняя граница рабочей . При 230-260°С – разлагаются. Рекомендуется эксплуатация от -30 до 180°С. г) с диэфирами плохо работают рукава и уплотнения из натуральных каучуков. Необходима проверка на совместимость металлами ил свинца, кадмия, цинка.

3) Силоксаны и полисилоксаны — жидкости на основе кремний-органических полимеров. (+):1 наиболее пологая из всех рабочих жидкостей вязкостно-температурную характеристику, т.е. ее вязкость мало зависит от температуры. 2.Вязкость полисилоксанов увеличивается с увеличением молеулярной массы полимера, что позволило создать широкий ряд базовых силоксановых жидкостей с последовательно увеличивющейся вязкостью. 3.Диапазон вязкостей силоксанов от 10 до 3000 сСт при 250С. 4Большаясжимаемостьи стойкость к окислению. 5.Наимегьшее поверхностное натяжение из всех известных рабочих жидкостей. (-): 1. при 2000С начинают разлагаться с образованием окиси кремния (кремнезема), который является хорошим абразивом, поэтому рабочая температура не превышает 1750С. 2.Смазывающая способность неудовлетворительная (особенно для стали), поэтому их применяют для рабочих жидкостей гидроприводов только в смеси диэфирами или минеральными маслами. 3.Температура застывания чистых силоксанов -80…-900С, но в смеси с другими компонентами в рабочих жилкостях она повышается и не бывает ниже -700С.

4) Фосфаты – жидкости на основе эфиров фосфорной кислоты. Применяют фосфаты в гидроприводах тепловых электростанций (в том числе и атомных) и металлургического оборудования, а также на летательных аппаратах.
Преимущества: а) повышенная огнестойкость б)хорошая смазывающая способность Недостатки: а)Склонные к гидролизу(Это химическая реакция взаимодействия вещества с водой, при которой происходит разложение этого вещества и воды с образованием новых соединений). При гидролизе образовываются фосфатно-кислотные соединения реагирующие со стеклообразными материалами б)плохо работают при низких температурах.в)многие токсичны г)вязкостные характеристики уступают нефтяным маслам.

Водосодержащие жидкости(глицериновые, гликолевые) представляют собой класс огнестойкихрабочих жидкостей, пожаробезопасность которых обеспечивается присутствием в них воды.Основными компонентами водногликолевых жидкостей являются гликоль (обычно, этиленгликоль) — 50-60% и вода -35-45%. В состав рабочих жидкостей также входят водорастворимый загуститель и другие присадки. Преимущества: а)удовлетворительная вязкостно-температурная характеристика б) хорошие смазочные в)хорошие антикоррозионные свойства г)Хорошая совместимость с уплотнениями и рукавами из натуральных каучуков д) малосжимаемые (2 ГПа) е)не воспламеняются при распылении на пламя или на поверхность, нагретую до температуры 7000С
Недостатки: а)высокая электропроводимость б) не горючи до содержания воды не меньше 30 % -необходим регуляторный контроль содержания воды в)не рекомедруется использовать при

Поворотные гидродвигатели

Поворотные или Моментные гидродвигатели- осуществляют поворотное движение выходного вала за счет подвода рабочей жидкости под давлением. Это движение ограничивается стопорами(бывают жесткие и настраиваемые).

Для сокращения внутренних утечек применяют подгонку боковых крышек с малыми зазорами(главная трудность этих гидромашин) Угол поворота – меньше 360°

Поворотный гидроцилиндр состоит из корпуса, и поворотного ротора, представляющего собой втулку, несущую пластину (лопасть). Кольцевая полость между внутренней поверхностью цилиндра и ротором разделена уплотнительной перемычкой с пружинящим поджимом к ротору уплотнительного элемента.

При подводе жидкости под давлением Pр в верхний канал пластина с втулкой будет поворачиваться по часовой стрелке. Угол поворота вала цилиндра с одной рабочей пластиной обычно не превышает 270…280 . Расчетный крутящий момент М на валу рассматриваемого гидроцилиндра с одной пластиной равен произведению силы R на плечо а приложения этой силы (расстояние от оси вращения до центра давления рабочей площади пластины) M = Ra.
Поворотные гидроцилиндры:
а - двухлопастной; б – трехлопастной .Поршневой поворотный гидродвигатель:

Распределители жидкости

В зависимости от числа подводимых и отводимых гидролиний распределители могут быть двухлинейными, трехлинейными(канальными) и т. д., в зависимости от числа фиксированных положений запорного элемента — двухпозиционными, трехпозиционными и т. д. Запорный элемент распределителя может приводиться в движение различными источниками энергии, поэтому различают распределители с механическим (ручным), электрическим, гидравлическим и пневматическим управлением.

Крановые распределители в гидроприводе горных машин нашли самое широкое применение. Конструктивно их запорный элемент выполнен в виде цилиндрической, конической, шаровой пробки или в виде плоского поворотного крана. В запорном элементе имеются проходные каналы для жидкости, а в корпусе, кроме каналов, - соответствующие окна для подвода и отвода жидкости к гидролиниям. При совпадении каналов в кране с окнами в корпусе через распределитель протекает жидкость, при перекрытии окон- распределитель заперт.

Золотниковые распределители – получили наибольшее распространение в гидроприводе благодаря простоте из изготовления, компактности и высокой надежности в работе. Они применяются при весьма высоких значениях давления( до 32МПа) и значительно больших расходах, чем крановые распределители)

Клапанные распределители применяются, в основном, в гидросистемах, в которых необходимо обеспечить хорошую герметичность. Для этого запорный элемент распределителя выполняютв виде конического или шарового клапана.

9.Обратные клапаны и гидрозамки.

Обратный клапан- вид защитной трубопроводной арматуры, предназначенный для пропускания жидкости только в одном направлении.
В зависимости от конструкции запорного элемента они могут быть шариковыми (а) или коническими(б), реже —тарельчатыми (в). Обратный клапан, установленный во всасывающей линии, иногда называют всасывающим или приемным.

Особенность обратных клапанов — небольшое усилие сжатия пружины, прижимающей запорный элемент к седлу, и большая пропускная способность. Обычно потери давления в серийных клапанах не превышают 0,2 МПа, а во всасывающих —на порядок меньше. Иногда для уменьшения потерь давления в клапане пружину не устанавливают. Закрытие клапана в этомслучае происходит под действием силы тяжести запорного элемента, для чего клапан располагают вертикально.

Разновидности обратных клапанов — поддерживающие (подпорные) клапаны и напорные золотники. Они применяются в тех случаях, когда рабочую жидкость необходимо пропускать свободно в одном направлении и с некоторым подпором — в противоположном направлении. В таком клапане выполняют два проточных канала для пропускания жидкости в разных направлениях и два запорных элемента, или один элемент в канале, подпружиненный с обеих сторон.

Гидравлические замки

Для запирания полостей гидроцилиндра в заданном положении поршня применяют управляемые обратные клапаны —гидрозамки. Они бывают одностороннего и двустороннего действия. В горной практике первые применяются, чаще всего, для запирания поршневых полостей стоек гидрокрепей при распоре их между почвой и кровлей выработки и для отпирания — при разгрузке.

Принцип действия: при распоре стойки гидрокрепи рабочая жидкость в гидрозамке одностороннего действия (рнс. 12.5, а) подается через отверстие 3 в корпусе 7 к клапану 4, перемещает его вниз и поступает через отверстие 5 в поршневую полость стойкис прекращением подачи жидкости клапан 4 под действием пружины 6 поднимается и отключает поршневую полость стойки от гидросистемы. При разгрузке стойки жидкость подается в поршневую полость толкателя 7, который, преодолевая сопротивление пружины 2 и сил, действующих на клапан 4, сообщает поршневую полость стойки через отверстия 5 и 3 со сливной гидро- линией. При прекращении давления жидкости на поршень толкателя 1 пружины 2 и 6 возвращают его и клапан 4 в исходное положение.

Двусторонние гидрозамки широко применяются в угольных комбайнах для запирания рабочей жидкости в гидроцилиндрах, управляющих положением комбайна и его исполнительных органов в пространстве .

При подаче жидкости в правую полость двустороннегогидрозамка (рис. 12.5,6) плавающий поршенек 12 перемещается влево и своим толкателем 11 открывает левый клапан 9. Одновременно под давлением рабочей жидкости открывается правый клапан 9гидрозамка, и жидкость поступает в штокоЪую полость гидроцилиндра 8 и сливается из поршневой полости гидроцилиндра через открытый левый клапан 9. С прекращением подачи жидкости в гидрозамок оба его клапана под действием пружин 10 закрываются, и жидкость запирается в обеих полостях гидроцилиндра 8. При подаче жидкости в левую полость гидрозамка процесс протекает в обратном порядке.

Схемы подключения одностороннего и двустороннего гидрозамков к гидроцилиндрам показаны на рис. 12.5, в, г.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Общие сведения о гидроприводе. Область применения. Напор и давление гидромашин. Классификация насосов, гидродвигателей, гидропередач.

Гидравлический привод (гидропривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии. Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель.

Основное назначение гидропривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.).

В общих чертах, передача энергии в гидроприводе происходит следующим образом:

Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости.

Рабочая жидкость по гидролиниям через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую.

После этого рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.

Виды гидроприводов

Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объёмные:

В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости.

В объёмных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости.

Объёмной называется гидромашина, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из рабочей камеры. К объёмным машинам относят, например, поршневые насосы, аксиально-поршневые, радиально-поршневые, шестерённые гидромашины и др.

Одна из особенностей, отличающая объёмный гидропривод от гидродинамического, — большие давления в гидросистемах. Так, номинальные давления в гидросистемах экскаваторов могут достигать 32 МПа, а в некоторых случаях рабочее давление может быть более 300 МПа.

Объёмный гидропривод применяется в горных и строительно-дорожных машинах, в станкостроении и др.

В зависимости от конструкции и типа входящих в состав гидропередачи элементов объёмные гидроприводы можно классифицировать по нескольким признакам.

По характеру движения выходного звена гидродвигателя

Гидропривод вращательного движения

когда в качестве гидродвигателя применяется гидромотор, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает неограниченное вращательное движение;

Гидропривод поступательного движения

у которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр — двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса);

Гидропривод поворотного движения

когда в качестве гидродвигателя применён поворотный гидродвигатель, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает возвратно-поворотное движение на угол, меньший 360°.

По возможности регулирования

Если скорость выходного звена (гидроцилиндра, гидромотора) регулируется изменением частоты вращения двигателя, приводящего в работу насос, то гидропривод считается нерегулируемым.

Регулируемый гидропривод

в котором в процессе его эксплуатации скорость выходного звена гидродвигателя можно изменять по требуемому закону. В свою очередь регулирование может быть: *дроссельным, объёмным, объёмно-дроссельным.

Регулирование может быть: ручным или автоматическим.

В зависимости от задач регулирования гидропривод может быть:

стабилизированным

программным

Саморегулируемый гидропривод

автоматически изменяет подачу жидкости по фактической потребности гидросистемы в режиме реального времени (без фазового сдвига).

По схеме циркуляции рабочей жидкости

Гидропривод с замкнутой схемой циркуляции

в котором рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса.

Гидропривод с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости компактен, имеет небольшую массу и допускает большую частоту вращения ротора насоса без опасности возникновения кавитации, поскольку в такой системе во всасывающей линии давление всегда превышает атмосферное. К недостаткам следует отнести плохие условия для охлаждения рабочей жидкости, а также необходимость спускать из гидросистемы рабочую жидкость при замене или ремонте гидроаппаратуры;

Гидросистемы с замкнутой схемой циркуляции ррабочей жидкости (справа) и с разомкнутой схемой (слева). На схеме слева всасывающая и сливная гидролинии сообщаются с баком (разомкнутая схема); на схеме справа бак используется только для вспомогательной гидросистемы (системы подпитки). Н и Н1 — насосы; М — гидромотор; Р — гидрораспределитель; Б — гидробак; Н1 — насос системы подпитки; КП1, КП2, — Предохранительные клапана; КО1 и КО2 — обратные клапана. Предохранительные клапана КП (на схеме слева), КП1 и КП2 (на схеме справа) срабатывают в тот момент, когда нагрузка на валу гидромотора слишком велика, и давление в гидросистеме превышает допустимую величину. Обратные клапана КО1 и КО2 срабатывают тогда, когда давление слишком мало, и возникает опасность кавитации

Гидропривод с разомкнутой системой циркуляции

в котором рабочая жидкость постоянно сообщается с гидробаком или атмосферой.

Достоинства такой схемы — хорошие условия для охлаждения и очистки рабочей жидкости. Однако такие гидроприводы громоздки и имеют большую массу, а частота вращения ротора насоса ограничивается допускаемыми (из условий бескавитационной работы насоса) скоростями движения рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе.

По источнику подачи рабочей жидкости

Насосный гидропривод

В насосном гидроприводе, получившем наибольшее распространение в технике, механическая энергия преобразуется насосом в гидравлическую, носитель энергии — рабочая жидкость, нагнетается через напорную магистраль к гидродвигателю, где энергия потока жидкости преобразуется в механическую. Рабочая жидкость, отдав свою энергию гидродвигателю, возвращается либо обратно к насосу (замкнутая схема гидропривода), либо в бак (разомкнутая или открытая схема гидропривода). В общем случае в состав насосного гидропривода входят гидропередача, гидроаппараты, кондиционеры рабочей жидкости, гидроёмкости и гидролинии.

Магистральный гидропривод

В магистральном гидроприводе рабочая жидкость нагнетается насосными станциями в напорную магистраль, к которой подключаются потребители гидравлической энергии. В отличие от насосного гидропривода, в котором, как правило, имеется один (реже 2-3) генератора гидравлической энергии (насоса), в магистральном гидроприводе таких генераторов может быть большое количество, и потребителей гидравлической энергии также может быть достаточно много.

Аккумуляторный гидропривод

В аккумуляторном гидроприводе жидкость подаётся в гидролинию от заранее заряженного гидроаккумулятора. Этот тип гидропривода используется в основном в машинах и механизмах с кратковременными режимами работы.

По типу приводящего двигателя гидроприводы

приводом от ДВС

Преимущества

К основным преимуществам гидропривода относятся:

возможность универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки, простота управления и автоматизации;

простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок;

широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена;

большая передаваемая мощность на единицу массы привода;

надёжная смазка трущихся поверхностей при применении минеральных масел в качестве рабочих жидкостей;

получение больших сил и мощностей при малых размерах и весе передаточного механизма;

возможность осуществления различных видов движения;

возможность частых и быстрых переключений при возвратно-поступательных и вращательных прямых и реверсивных движениях;

возможность равномерного распределения усилий при одновременной передаче на несколько приводов;

упрощённость компоновки основных узлов гидропривода внутри машин и агрегатов, в сравнении с другими видами приводов.

К недостаткам гидропривода относятся:

утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при высоких значениях давления;

нагрев рабочей жидкости, что в ряде случаев требует применения специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты;

более низкий КПД (по приведённым выше причинам), чем у сопоставимых механических передач;

необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости и защиты от проникновения в неё воздуха;

пожароопасность в случае применения горючей рабочей жидкости;

зависимость вязкости рабочей жидкости, а значит и рабочих параметров гидропривода, от температуры окружающей среды;

в сравнении с пневмоприводом — невозможность эффективной передачи гидравлической энергии на большие расстояния вследствие больших потерь напора в гидролиниях на единицу длины.

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.

2. Гейер В. Г., Дулин В. С., Заря А. Н. Гидравлика и гидропривод: Учеб для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1991.

3. Юфин А. П. Гидравлика, гидравлические машины и гидропривод. — М.: Высшая школа, 1965.

6. Лепешкин А. В., Михайлин А. А., Шейпак А. А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч.2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. / под ред. А. А. Шейпака. — М.: МГИУ, 2003. — 352 с.

Насос - гидравлическая машина, в которой механическая энергия, приложенная к выходному валу, преобразуется в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости.
Гидродвигатель - машина, в которой энергия потока рабочей жидкости преобразуется в энергию движения выходного звена. Если выходное звено получает вращательное движение, то такой гидродвигатель называют гидромотором, если поступательное, то силовым цилиндром.

Содержание

1. Некоторые термины и определения
2. Гидравлические машины шестеренного типа
3. Пластинчатые насосы и гидромоторы
4. Радиально-поршневые насосы и гидромоторы
5. Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы
Список литературы

Работа содержит 1 файл

гидромоторы.doc

Министерство образования Российской Федерации

Омский Государственный Технический Университет

Выполнил: студент группы МС-318,

Проверил: Шамутдинов А.Х.

1. Некоторые термины и определения

2. Гидравлические машины шестеренного типа

3. Пластинчатые насосы и гидромоторы

4. Радиально-поршневые насосы и гидромоторы

5. Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы

Насосы и гидромоторы

Насос - гидравлическая машина, в которой механическая энергия, приложенная к выходному валу, преобразуется в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости.

Гидродвигатель - машина, в которой энергия потока рабочей жидкости преобразуется в энергию движения выходного звена. Если выходное звено получает вращательное движение, то такой гидродвигатель называют гидромотором, если поступательное, то силовым цилиндром.

Гидромашина, которая может работать в режиме насоса или гидромотора, называется обратимой.

Рабочий объем гидромашины в насосе - это объем жидкости вытесняемый в систему за один оборот вала насоса; в гидромоторе - объем жидкости, необходимый для получения одного оборота вала гидромотора. Гидромашины изготавливаются с постоянным и переменным рабочим объемом. В соответствии с этим с постоянным рабочим объемом называются нерегулируемые, а с переменным - регулируемые.

Гидролиния (магистраль) - как уже говорилось в лекции 2, это трубопровод, по которому транспортируется рабочая жидкость. Различают магистрали всасывающие, напорные, сливные и дренажные.

Производительность насоса (подача) - это отношение объема подаваемой жидкости ко времени.

Теоретическая производительность насоса Q_Т - это расчетный объем жидкости, вытесняемый в единицу времени из его полости нагнетания.

Действительная производительность насоса Q_Д уменьшается на величину QН из-за обратного течения жидкости в насосе из полости нагнетания в полость всасывания и из-за утечки жидкости во внешнюю среду. Поэтому

где η_об.н. - объемный КПД насоса.

Объемные потери и объемный КПД гидромотора.

При работе машины в режиме гидромотора в приемную его полость поступает жидкость под давлением от насоса. Объемные потери в гидромоторе сводятся в основном к утечкам жидкости через зазоры между сопрягаемыми элементами. Это приводит к тому, что подводимый объем жидкости Q_П превышает теоретическое значение Q_Т. Поэтому

где ΔQ_М - величина утечек в гидромоторе (объемные потери).

Мощность и крутящий момент на валу гидромотора. Фактическая мощность развиваемая гидромотором при данном перепаде давлений

где q_м - рабочий объем гидромотора;

n_м - частота вращения гидромотора;

η_м - общий КПД гидромотора.

Выразив крутящий момент через теоретическую мощность N_Т = ΔPqn и угловую скорость ω= 2πn, получим теоретическую величину крутящего момента для гидромашины:

Гидравлические машины шестеренного типа

Шестеренные машины в современной технике нашли широкое применение. Их основным преимуществом является конструкционная простота, компактность, надежность в работе и сравнительно высокий КПД. В этих машинах отсутствуют рабочие органы, подверженные действию центробежной силы, что позволяет эксплуатировать их при частоте вращения до 20 с -1 . В машиностроении шестеренные гидромашины применятся в системах с дроссельным регулированием.

Шестеренные насосы. Основная группа шестеренных насосов состоит из двух прямозубых шестерен внешнего зацепления (рис.1, а). Применяются также и другие конструктивные схемы, например, насосы с внутренним зацеплением (рис.3.1, б), трех- и более шестерные насосы (рис.1, в).

Рис.1. Схемы шестеренных насосов:

а - с внешним зацеплением; б - с внутренним зацеплением; в - трехшестеренный

Шестеренный насос с внешним зацеплением (рис.3.1, а) состоит из ведущей 1 и ведомой 2 шестерен, размещенных с небольшим зазором в корпусе 3. При вращении шестерен жидкость, заполнившая рабочие камеры (межзубовые пространства), переносится из полости всасывания 4 в полость нагнетания 5. Из полости нагнетания жидкость вытесняется в напорный трубопровод.

В общем случае подача шестерного насоса определяется по формуле

где k - коэффициент, для некорригированных зубьев k = 7, для корригированных зубьев k = 9,4; D - диаметр начальной окружности шестерни; z - число зубьев; b - ширина шестерен; n - частота оборотов ведущего вала насоса; η_об - объемный КПД.

Шестеренный насос в разобранном состоянии представлен на рис.2. Шестеренный насос состоит из корпуса 8, выполненного из алюминиевого сплава, внутри которого установлены подшипниковый блок 2 с ведущей 1 и ведомой 3 шестернями и уплотняющий блок 5, представляющий собой другую половину подшипника. Для радиального уплотнения шестерен в центральной части уплотняющего блока имеются две сегментные поверхности, охватывающие с установленным зазором зубья шестерен. Для торцевого уплотнения шестерен служат две поджимные пластины 7, устанавливаемые в специальные пазы уплотняющего блока с обеих сторон шестерен. В поджимных пластинах и в левой части уплотняющего блока есть фигурные углубления под резиновые прокладки 6. Давлением жидкости из полости нагнетания пластины 7 прижимаются к торцам шестерен, благодаря чему автоматически компенсируется зазор, а утечки остаются практически одинаковыми при любом рабочем давлении насоса. Ведущая и ведомая шестерни выполнены заодно с цапфами, опирающимися на подшипники скольжения подшипникового и уплотняющего блоков. Одна из цапф ведущей шестерни имеет шлицы для соединения с валом приводящего двигателя. Насос закрывается крышкой 4 с уплотнительным резиновым кольцом 9. Приводной вал насоса уплотнен резиновой манжетой, закрепленной специальными кольцами в корпусе насоса.

Рис.2. Шестеренный насос НШ-К и его составные элементы

Шестеренные насосы с внутренним зацеплением сложны в изготовлении, но дают более равномерную подачу и имеют меньшие размеры. Внутренняя шестерня 1 (см. рис.1, б) имеет на два-три зуба меньше, чем внешняя шестерня 2. Между внутренней и внешней шестернями имеется серпообразная перемычка 3, отделяющая полость всасывания от напорной полости. При вращении внутренней шестерни жидкость, заполняющая рабочие камеры, переносится в напорную полость и вытесняется через окна в крышках корпуса 4 в напорный трубопровод.

На рис.1, в приведена схема трехшестеренного насоса. В этом насосе шестерня 1 ведущая, а шестерни 2 и 3 - ведомые, полости 4 - всасывающие, а полости 5 - напорные. Такие насосы выгодно применять в гидроприводах, в которых необходимо иметь две независимые напорные гидролинии.

Равномерность подачи жидкости шестерным насосом зависит от числа зубьев шестерни и угла зацепления. Чем больше зубьев, тем меньше неравномерность подачи, однако при этом уменьшается производительность насоса. Для устранения защемления жидкости в зоне контакта зубьев шестерен в боковых стенках корпуса насоса выполнены разгрузочные канавки, через которые жидкость отводится в одну из полостей насоса.

Шестеренные гидромоторы. Работа шестеренных гидромоторов осуществляется следующим образом. Жидкость из гидромагистрали (см. рис.1, а) поступает в полость 4 гидродвигателя и, воздействуя на зубья шестерен, создает крутящий момент, равный

где η_м - механический КПД гидромотора.

Конструктивно шестерные гидромоторы отличаются от насосов меньшими зазорами в подшипниках, меньшими усилиями поджатия втулок к торцам шестерен, разгрузкой подшипников от неуравновешенных радиальных усилий. Пуск гидромоторов рекомендуется производить без нагрузки.

Шестеренные машины являются обратимыми, т.е. могут быть использованы и как гидромоторы и как насосы.

Пластинчатые насосы и гидромоторы так же, как и шестеренные, просты по конструкции, компактны, надежны в эксплуатации и сравнительно долговечны. В таких машинах рабочие камеры образованы поверхностями статора, ротора, торцевых распределительных дисков и двумя соседними вытеснителями-платинами. Эти пластины также называют лопастями, лопатками, шиберами.

Пластинчатые насосы могут быть одно-, двух- и многократного действия. В насосах однократного действия одному обороту вала соответствует одно всасывание и одно нагнетание, в насосах двукратного действия - два всасывания и два нагнетания.

Схема насоса однократного действия приведена на рис.3. Насос состоит из ротора 1, установленного на приводном валу 2, опоры которого размещены в корпусе насоса. В роторе имеются радиальные или расположенные под углом к радиусу пазы, в которые вставлены пластины 3. Статор 4 по отношению к ротору расположен с эксцентриситетом е. К торцам статора и ротора с малым зазором (0,02…0,03 мм) прилегают торцевые распределительные диски 5 с серповидными окнами. Окно 6 каналами в корпусе насоса соединено с гидролинией всасывания 7, а окно 8 - с напорной гидролинией 9. Между окнами имеются уплотнительные перемычки 10, обеспечивающие герметизацию зон всасывания и нагнетания. Центральный угол , образованный этими перемычками, больше угла между двумя соседними пластинами.

При вращении ротора пластины под действие м центробежной силы, пружин или под давлением жидкости, подводимой под их торцы, выдвигаются из пазов и прижимаются к внутренней поверхности статора. Благодаря эксцентриситету объем рабочих камер вначале увеличивается - происходит всасывание, а затем уменьшается - происходит нагнетание. Жидкость из линии всасывания через окна распределительных дисков вначале поступает в рабочие камеры, а затем через другие окна вытесняется из них в напорную линию.

При изменении эксцентриситета е изменяется подача насоса. Если е = 0 (ротор и статор расположены соосно), платины не будут совершать возвратно-поступательных движений, объем рабочих камер не будет изменяться, и, следовательно, подача насоса будет равна нулю. При перемене эксцентриситета с +е на -е изменяется направление потока рабочей жидкости (линия 7 становится нагнетательной, а линия 9 - всасывающей). Таким образом, пластинчатые насосы однократного действия в принципе регулируемые и реверсируемые.

Рис.3. Схема пластинчатого насоса однократного действия:
1 - ротор; 2 - приводной вал; 3 - пластины; 4 - статор;
5 - распределительный диск; 6, 8 - окна; 7 - гидролиния всасывания; 9 - гидролиния нагнетания

Подачу пластинчатого насоса однократного действия определяют по формуле

где b - ширина пластин; е - эксцентриситет; D - диаметр статора; z - число платин; t - толщина платин; n - частота вращения ротора.

Виды гидронасосов, их классификация и принцип работы. Характеристики гидравлических насосов, назначение, преимущества и сфера применения.

Виды гидронасосов и их классификация

Гидронасос представляет собой гидравлическую машину, которая преобразовывает механическую энергию в энергию потока рабочей жидкости (РЖ). Данный элемент гидросистемы приводит в движение рабочие органы для выполнения операций на спецтехнике и промышленном оборудовании. В нашей статье мы рассмотрим, какие бывают виды гидравлических насосов и в чем заключается их особенности.

В процессе эксплуатации гидроагрегатов формируются две изолированные камеры, где РЖ поступает из всасывающей в нагнетающую полость. Между ними отсутствует прямое соединение, что позволяет использовать насосы в гидросистемах с высоким давлением.

Гидравлические насосы принято классифицировать по типу вытесняющего элемента.

Поршневые насосы

Из названия понятно, что роль вытеснителя выполняют поршни. Под их действием происходит перемещение гидрожидкости в насосе и по всем линиям гидравлической системы. Данные агрегаты бывают трех видов.

Ручные

Гидромашины простой конструкции, рассчитанные на давление до 15 МПа, реже — до 50 Мпа. Обычно используются в качестве дополнительного или резервного источника энергии для гидравлических двигателей. Ручные насосы бывают одно- и двухстороннего действия.

Радиально-поршневые

Малошумное устройство для эксплуатации под давлением более 40 Мпа, а некоторые модели стабильно работают при 100 Мпа. Существует два типа оборудования данной группы:

· С эксцентричным валом. Элементы поршневой группы расположены в статоре. Вал оснащается кулачком, который при вращении сообщает движение поршням. В активной фазе поршни заполняются маслом посредством всасывающих клапанов. Жидкая среда нагнетается с помощью клапанов нагнетания в момент вхождения поршней в цилиндры;

· С эксцентричным ротором. Компоненты поршневой группы сосредоточены в роторе, при вращении которого приводятся в действие поршня. Распределение жидкости происходит за счет золотника, выступающего перегородкой. Во время вращения осуществляется попеременное примыкание цилиндров к нагнетающим и сливным полостям.

Аксиально-поршневые

Представляют собой гидромашины, у которых цилиндры расположены аксиально, т.е. параллельно, вокруг оси или под небольшим углом относительно ее. Кроме поршней вытесняющую функцию также могут выполнять плунжеры.

Это самые востребованные виды гидронасосов высокого давления, что обусловлено их следующими характеристиками:

· Высокий КПД и удельная мощность;

· Стабильная работа при давлении до 40 МПа;

· Частота вращения в среднем составляет 4000 об/мин, хотя некоторые модели способны выдавать до 20 000 оборотов в минуту;

· Гидроагрегаты превосходят другие виды насосов по стабильности поддержки давления.

Насосы аксиально-поршневого типа выпускаются с наклонным блоком или диском. Благодаря своим параметрам, они широко используются в разных сферах промышленности, а также строительстве дорог и зданий, сельском и коммунальном хозяйстве.

Шестеренные насосы

Это гидронасосы, у которых вытеснение жидкой среды выполняется с помощью вращающихся шестерней, имеющих внешнее или внутреннее зацепление. Существует две разновидности оборудования:

· Героторные. Особенность конструкции заключается в том, что в ней отсутствует серпообразный разделитель. Вместо нее в конструкцию помещен специальный разделитель. Благодаря его особенной форме, вытеснители постоянно контактируют между собой. В основном героторные машины применяются в системах с давлением не более 15 МПа и подачи жидкости до 120 литров в минуту;

· Роторно-винтовые. В качестве вытеснителей используются косозубые шестеренки. Число зубьев элемента отвечает количеству заходов винтовой нарезки. Такие агрегаты отличаются тихим ходом и обеспечивают равномерную подачу жидкости, в которой допускается наличие твердых частиц. Устройства демонстрируют стабильную эксплуатацию при давлении до 20 МПа. Несмотря на все свои преимущества, винтовые гидронасосы не получили широкого применения из-за сложности сборки.

В целом шестеренчатые гидроагрегаты предназначаются для приводов с малым давлением (не более 20 Мпа). Простая конструкция и небольшие размеры сделали данные модели востребованными в смазочных системах, мобильном гидрооборудовании, дорожных машинах и сельхозтехнике. Их применение также оправдано в мощных гидроприводах в качестве дополнительных механизмов.

Пластинчатые

Рассматривая виды гидронасосов и их классификацию, нельзя не упомянуть о пластинчатых (шиберных) устройствах. Принципиальное отличие состоит в использовании пластин, которые установлены радиально. В процессе вращения вала, пластины плотно примыкают к статору и тем самым образуют изолированные полости слева в камерах. Когда вытеснители проходят через всасывающую область, камеры справа становятся меньше в объеме. Это приводит к вытеснению масла наружу.

По принципу действия насосы делятся на два типа:

· Однократные — являются регулируемыми, не предъявляют высоких требований к чистоте РЖ;

· Двукратные — в конструкции предусмотрено 2 зоны всасывания и нагнетания, а также функция регулировки объема.

Всем насосам с пластинами (шиберами) характерна тихоходная работа и возможность создания относительно больших объемов, несмотря на сравнительно компактные размеры. Гидроагрегаты выдерживают давление до 21 МПа, а пиковая частота вращения достигает 1500 об/мин.

Читайте также: