Радиально-поршневые гидромашины.

Радиально-поршневые машины используются как насосы с постоянной или переменной подачей, и как моторы с постоянной или переменной скоростью вращения вала. Они широко применяются в различных транспортно-технологических машинах (строительно-дорожных, подъемно-транспортных, горных и др.).

Принципиальная схема регулируемого радиально-поршневого насоса показана на рис. 2.8. Он состоит из статора 1, в котором эксцентрично установлен ротор 2. В цилиндрах ротора установлены поршни 3, опирающиеся сферическими головками на статорное кольцо.

Центры ротора и статора расположены эксцентрично (е) и при вращении ротора поршни совершают возвратно-поступательное движение, совершая за оборот ход всасывания и ход нагнетания.

Рис. 2.8.

Схема однорядной радиально-поршневой гидромашины однократного

действия

Всасывание и нагнетание жид-кости идет по каналам 4 и 5, расположенным в распредели-тельной цапфе 6.

Регулирование и реверсирова-ние насоса осуществляется из-менением величины или знака эксцентриситета е смещением статора относительно ротора.

Машина однократного действия такова, что в ней за полный оборот ротора в каждой рабочей камере происходит одно всасывание и одно нагнетание.

Если поверхность статорного кольца 1 волнообразная, то кратность машины будет равна ко-личеству пар выступов и впадин.

Многорядная радиально-поршневая гидромашина имеет несколько комплектов качающих узлов в одном роторе, установленных один за другим со смещением. То есть на рисунке 2.8 мы видим одно сечение (качающий узел) за ним еще такое же и т. д. Если, например, комплектов качающих узлов три, то каждый из них повернут относительно другого на 120° для снижения пульсации.

Подача радиально-поршневого насоса зависит от величины эксцентриситета е. Если экс-центриситет равен нулю, поршни перестают двигаться в цилиндрах и подача прекращается. При дальнейшем смещении статора, эксцентриситет становится минусовым и насос перека-чивает жидкость в противоположном направлении.

Средняя подача однократного, однорядного насоса рассчитывается по уравнению:

(2.24)

где d – диаметр поршня; h– ход поршня (h = 2e); z – число поршней; n – число оборотов ротора в единицу времени (1/с); η_о– объемный к. п. д.

Для многорядной гидромашины выражение подачи примет вид:

(2.25)

где m – рядность гидромашины.

Расход насоса можно выразить через рабочий объем V₀:

(2.26)

где ε – параметр регулирования (для регулируемых гидромашин ε = 0…1, для нерегули-руемых - 1).

Если угловая скорость задана в рад/с (ω = 2π·n), то расход насоса равен:

(2.27)

Скорость вращения вала радиально-поршневого гидромотора определяется по формуле (1/с): (2.28)

Или в рад/с: (2.29)

Крутящий момент формируется суммой тангенциальных сил F_t, возникающих в точке контакта поршней с по-верхностью статора, рис. 2.10.

Точка контакта а определяется пересечением линии óа с поверхностью статора. Сила F_t действует по касательной к поверхности статора в точке а. Радиальная по ротору сила F_r равна силе давления жидкости на поршень.

Рис. 2.10. Силовая схема радиально-

поршневой гидромашины

F – равнодействующая радиальной и тангенциальной сил.

Значение силы F_t зависит от положения поршня: при горизонтальном положении она обращается в ноль, а в вертикальных – становится максимальной. Так как в работе одновременно находится насколько поршней, крутящий момент на валу определяется суммой текущих значений F_t на каждом поршне. Очевидно, что чем больше поршней в роторе, чем больше рядность и кратность гидромашины, тем больше и момент.

Для насоса – это момент сопротивления, который должен преодолевать приводной двигатель, для гидромотора – это полезный крутящий момент, преодолевающий какую-либо нагрузку и совершающий полезную работу.

В конечном итоге момент сопротивления на валу радиально-поршневого насоса опре-деляется через его рабочий объем:

(2.30)