Насосы и моторы

Шестеренные гидронасосы отличаются простотой, надежностью, малой массой и компактностью. Благодаря этим качествам они получили широкое применение в гидроприводах сельскохозяйственных, строительно-дорожных, коммунальных и других самоходных машинах при давлении рабочей жидкости до 15 - 20 МПа и частоте вращения входного вала 1800 - 2400 об/мин

 

Шестеренные гидронасосы выполняются с шестернями внешнего и внутреннего зацепления. Наиболее распространенными являются гидронасосы с шестернями внешнего зацепления. Они состоят из пары сцепляющихся между собой цилиндрических шестерен, выполненных заодно с валами и помещенных в плотно обхватывающий их корпус, имеющий каналы в местах входа в зацепление и выхода из него (рис. 6а).

Рис. 6. Конструктивная (а) и расчетная (б) схема шестеренного гидронасоса:

При вращении шестерен рабочая жидкость, заключенная во впадинах зубьев переносится в камеру нагнетания е, образованную корпусом насоса и зубьями а 1, в 1, в 2 и а 2 (рис. 6-б). Зубья а 1 и а 2 при вращении шестерен вытесняют больше рабочей жидкости, чем может поместиться в пространстве, освобождаемом зубьями в 1 и в 2, находящимися в зацеплении. В результате жидкость, в количестве, равном разности объемов, описываемых этими двумя парами зубьев, вытесняется в нагнетательную камеру е.

Наибольшее распространение, благодаря простоте изготовления, получили шестеренные гидронасосы с прямозубым зацеплением шестерен, которое характеризуется прямолинейным контактом рабочих поверхностей зубьев по всей их ширине (длине зуба). При неточном изготовлении зубьев возникает толчкообразное движение ведомой шестерни и шум, а также наблюдается быстрый износ рабочих поверхностей.

Эти недостатки устранены в косозубых и шевронных шестернях. Вход в зацепление зубьев и выход из него в этих шестернях происходит постепенно, благодаря чему уменьшается влияние погрешностей в профиле зуба и достигается плавная и относительно бесшумная работа. Такие гидронасосы выпускаются рядом фирм Западной Европы.

Многие развитые фирмы выпускают сдвоенные и строенные шестеренные гидронасосы различной производительности, на одном валу которых установлено до 3-х пар рабочих шестерен, часто с разной длиной зуба, т.е. с разными рабочими объемами.

Часто для обеспечения синхронного движения исполнительных механизмов в гидравлическую схему машины включают шестеренный делитель потока рабочей жидкости (рис. 7). Объемный делитель разделяет поток рабочей жидкости на два или несколько (до шести) одинаковых или разных потоков с помощью двух или нескольких взаимосвязанных шестерен.

Рис. 7. Шестеренный делитель потока рабочей жидкости:

Рабочая жидкость подводится к входному отверстию и вращает в противоположные стороны рабочие пары шестерен. Рабочие пары шестерен (секции делителя потока) отличаются друг от друга длиной зуба. Этим достигается обеспечение различного рабочего объема секции делителя.

Рабочая жидкость вытесняется в соответствующих объемах в выходные отверстия и обеспечивает деление потока рабочей жидкости в соответствующих пропорциях.

Шестеренные гидронасосы с внутренним зацеплением (рис. 8) отличаются компактностью и малыми габаритами по сравнению с их аналогами с шестернями внешнего зацепления.Преимуществом этих гидронасосов является также симметричное расположение приводного вала относительно корпуса. Принцип действия этих гидронасосов аналогичен насосам с шестернями внешнего зацепления. Рабочая жидкость, заполняющая междузубовые впадины шестерен, переносится в полость нагнетания, где и выдавливается зацепляющимися зубьями через серпообразные окна в боковых крышах корпуса (рис. 8-а) или через радиальные сверления в донышках впадин внешней (кольцевой) шестерни.

Для отделения (уплотнения) полостей всасывания и нагнетания применен серпообразный разделительный элемента (рис. 8-а). В соответствии с заказом шестеренные гидронасосы собирают только для правого или только для левого вращения.

Рис.8. Шестеренные гидронасосы с внутренним зацеплением:

ШЕСТЕРЕННЫЕ ГИДРОМОТОРЫ:

Конструкция шестеренных гидромоторов аналогична конструкции шестеренных гидронасосов. Рабочая жидкость, подведенная под давлением к шестеренному гидромотору, действует на неуравновешенные зубья шестерен и создает крутящий момент. Шестеренные гидромоторы работают с частотой вращения 100-5000 об/мин.Пластинчатые гидронасосы и гидромоторы.

Пластинчатые насосы, часто называемые лопастными или шиберными, являются наиболее простыми из существующих типов насосов.

По числу циклов работы за один оборот вала различают пластинчатые насосы и гидромоторы однократного и многократного (двух-, трех- и четырехкратного) действия. Гидронасосы однократного действия выполняются как регулируемыми (за счет изменения эксцентриситета), так и нерегулируемыми, а гидронасосы многократного действия - нерегулируемыми. Преимуществом гидронасосов многократного действия является уравновешенность радиальных сил давления жидкости на пластинчатый ротор, благодаря чему они пригодны для работы при более высоком, чем гидронасосы однократного действия, давлении рабочей жидкости (14,0 МПа и выше).

Схема простейшего из пластинчатых насосов приведена на рис. 9, где е - эксцентриситет насоса. В пластинчатых насосах применяют положительное перекрытие, при котором рабочая камера в ее среднем положении размещается на перевальной (разделительной) перемычке, будучи отсеченной (изолированной) как от полости всасывания, так и от полости нагнетания.

Рис. 9. Схема пластинчатого насоса:

Для избежания компрессии рабочей жидкости в камере, положительное перекрытие должно быть по возможности малым, однако таким, чтобы было обеспечено разделение полостей всасывания и нагнетания.

Минимальное значение этого перекрытия соответствует соотношению размеров перемычки и раствора концов пластин, при котором кромки окон питания касались бы внутренних сторон пластин (соответствует углу b расположения пластин в роторе).

Радиальное движение пластин и плотность их контакта со статором осуществляется с помощью давления рабочей жидкости, подводимой в прорези под пластины, или при помощи пружин.

Пластинчатые насосы обычно содержат 8 - 12 пластин. При увеличении числа пластин уменьшается действующая на них нагрузка и повышается равномерность потока нагнетаемой жидкости. При уменьшении числа пластин (меньше восьми) поток становится неравномерным.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ ГИДРОМОТОРЫ:

Пластинчатые гидромашины применяют также для работы в качестве гидромоторов. Наиболее часто они применяются в качестве ротаторов на гидравлических кранах - манипуляторах. В пластинчатых гидромоторах без принудительного радиального движения пластин в роторе необходимо предусмотреть механизм прижима пластин к статору при пуске мотора.

Гидромоторы однократного (одинарного) действия выпускаются реверсивными как в регулируемом, так и нерегулируемом исполнении, а моторы двукратного действия - нерегулируемыми в реверсивном и нереверсивном исполнениях.