КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Радиально-поршневые гидромашины. Их принцип действия и кинематика
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 рисунке. 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.
| 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 процесс всасывания.
На участке перемычек аб 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.
Для увеличения рабочего объема радиально-поршневые насосы делают иногда многорядными. Оси поршней располагают в нескольких параллельных плоскостях. К полостям Л и £ в этом случае подводят, как правило, для уменьшения скоростей потока по два канала.
| Расчётная схема насоса (вращающейся кулисы) |
Некоторые расчеты. В основу кинематики радиально-поршневого насоса положена схема вращающейся кулисы, 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 0Х и возвратно-поступательное по направляющей (вдоль радиуса). Положение поршня в любой момент времени определяется углом j и переменным радиусом
r= R cosb +е cos (180 —j). 
(14)
Практически угол b мал, поэтому cos b @1 и
r= R –е cos (j). (15)
Ход поршня определяется выражением х — е (1 — cosj), полный ход поршня
х = 2е.
Изменение радиуса r при вращении определяет относительную скорость vn перемещения поршня по цилиндру:
(16)
где w— угловая скорость ротора.
Мгновенная подача одним поршнем рабочей жидкости определяется произведением площади поршня Sn на относительную скорость Vп: тогда для радиально-поршневого насоса с числом поршней z м гновенная 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
Рабочий объем радиально-поршневого насоса однократного действия
V0 = Snhzk = Sn2ezk (18)
где Sn — площадь поршня; h— полный ход поршня, е — эксцентриситет; z— число поршней; k— число рядов.
Так как эксцентриситет еопределяет 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
Qид=Von
В радиально-поршневыых машинах поршни опираются на опорную повперхность статора сферической головкой или через подшипниковую пару. Такой простой контакт имеет ряд недостатков.
| Схемы контактов поршня с опорным кольцом статора |
Вследствие больших контактных напряжений в точке контакта по оси поршня (см. рис. а) появляются большие потери на трение и происходит нагрев головки поршня. Для уменьшения потерь на трение головки об опорное кольцо и поршня о стенки цилиндра и для улучшения смазки поршню сообщают поворотное движение вокруг его оси. Для этого опорную поверхность статора выполняют под углом ф = 15 ... 20° (рис. б). Так как точка контакта смещена от оси, то при работе машины поршень еще поворачивается вокруг своей оси под действием силы трения. Возникающая при этом сила Т, нагружая поршень, стремится сместить ротор п осевом направлении. Для компенсации этой осевой силы устанавливают второй ряд поршней с опорой на симметричную опорную поверхность с встречным наклоном поверхности (рис. в).
На рис. ниже показан высокомоментный радиально-поршневой гидромотор шестикратного действия. Основные конструктивные элементы: корпус (статор) 7 с крышками 6 и 9, блок цилиндров (ротор) 10 с двумя подшипниками качения, одиннадцать поршней в сборе 8, торцовый распределительный диск 5 со втулками 3 и 4, крышка 2 распределителя со штуцерами / и 12, уплотнительные кольца и уплотнительная манжета 11. Рабочие камеры Л гидромотора образованы рабочими поверхностями цилиндров блока и поршней. Каждая рабочая камера при помощи каналов и отверстий блока и торцового распределительного диска соединена со штуцерами 1 или 12, предназначенными для подвода и отвода рабочей жидкости. Торцовой распределительный диск 5 прижат к торцу блока
| Радиально-поршневой высокомоментный гидромотор |
цилиндров 10 через компенсационную шайбу пружиной втулки 3. В распределительном диске установлены по три втулки 3 и 4, которые соединяют каналы распределительного диска с каналами крышки 2.
При работе каждый из одиннадцати поршней совершает за один оборот вала в определенной последовательности шесть двойных ходов, при которых в рабочих камерах происходит сначала нагнетание, а затем вытеснение.
Принцип работы гидромотора. При подсоединении напорной линии к штуцеру 12 гидромотора рабочая жидкость под давлением поступает через соединительные втулки 4 к распределительному диску 5 и далее через шесть торцовых отверстий распределительного диска и торцовые отверстия блока цилиндров 10 поступает в те рабочие камеры, поршневые группы которых в этот момент расположены на рабочих участках (участках скатывания по профилю) копира корпуса 7. В этих рабочих камерах начинается процесс нагнетания. Под действием давления жидкости поршни выдвигаются из цилиндров. При этом каждый поршень развивает? усилие Р, которое передается через ось двум подшипникам качения поршневой группы. В точке контакта подшипников с копиром возникает усилие N, нормальное к рабочему участку копира. Поскольку усилие N направлено под углом к оси поршней, возникает тангенциальное усилие Т, которое создает крутящий момент, вращающий блок цилиндров и вал гидромотора. При вращении блока цилиндров в других рабочих камерах гидромотора происходит вытеснение рабочей жидкости. В этот момент их подшипники качения поршневых групп расположены на холостых участках (участках накатывания на профиль) копира. Поршни под действием возникающих сил вдвигаются в цилиндры и происходит вытеснение рабочей жидкости из рабочих камер, которая через соответствующие торцовые отверстия блока цилиндров и распределительного диска поступает на выход гидромотора через штуцер 1. Частота вращения нерегулируемого гидромотора прямо пропорциональна расходу жидкости через гидромотор: п = Q/V0.
Чтобы произвести реверс вращения вала, необходимо изменить направление подвода рабочей жидкости под давлением к гидромотору. При подводе рабочей жидкости к штуцеру / вал гидромотора вращается в противоположную сторону. При этом принцип работы гидромотора прежний.
Схема принципа работы кулачкового радиально-поршневого насоса
Кулачковые радиально-поршневые насосывыполняют с распределением, состоящим из гидравлических клапанов. Рабочая камера насоса заполняется рабочей жидкостью через всасывающий клапан 2 с пружиной 1, а вытеснение жидкости производится поршнем 5 через нагнетательный клапан 3. Движение поршню 5 передается кулачком 6, к которому поршень поджимается пружиной 4. Ось 0j, вокруг которой вращается кулачок, смещена относительно его геометрической оси 02 на величину эксцентриситета е. При вращении кулачка поршень совершает в цилиндре возвратно-поступательное движение. Ход поршня 2е.
Кулачковые радиально-поршневые насосы с клапанным распределением являются необратимыми гидромашинами, т. е. они не могут работать в режиме гидромоторов. Кроме того, подобные насосы не допускают изменения направления вращения.
Дата добавления: 2015-04-18; просмотров: 332; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |