АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ И ГИДРОМОТОРЫ
Аксиально-поршневым насосом называют поршневой насос, у которого рабочие камеры образованы рабочими поверхностями цилиндров и поршней, а оси поршней параллельны (аксиальны) оси блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45°. Аксиально-поршневые ГМ в зависимости от расположения ротора подразделяют на машины с наклонным диском, у которых оси ведущего звена и вращения ротора совпадают, и машины с наклонным блоком, у которых оси ведущего звена и вращения ротора расположены под углом.
Насосы с наклонным дискомимеют наиболее простые схемы (рис. 4.17).
Рис. 17. Основные конструктивные схемы аксиально-поршневых гидромашин с наклонным диском
Поршни 3 связаны с наклонным диском 4 точечным касанием (рис. 4.17, а) или шарниром 7 (рис. 4.17, б). Блок цилиндров 2 с поршнями 3 приводится во вращение от вала 5. Для подвода и отвода рабочей жидкости к рабочим камерам в торцовом распределительном диске 1 выполнены два дугообразных окна Ви Н. Для обеспечения движения поршней во время процесса всасывания применяются принудительное ведение поршней через шатун 7, а для поршней с точечным касанием — цилиндрические пружины 6 или давление подпитки в полости низкого давления. Принцип работынасоса заключается в следующем. При вращении вала насоса крутящий момент передается блоку цилиндров. При этом из-за наличия угла наклона диска поршни совершают сложное движение, они вращаются вместе с блоком цилиндров И одновременно совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах блока, при котором происходят процессы всасывания и нагнетания. При направлении движения, например по часовой стрелке, рабочие камеры, находящиеся слева от вертикальной оси распределительного диска, соединяются со всасывающим окном В. Поступательное движение поршней в этих камерах происходит в направлении от распределительного диска.
В плоскости чертежа насоса поршни переносятся вращением блока параллельно оси снизу вверх. При этом объемы камер увеличиваются, жидкость под действием перепада давлений поступает в рабочую камеру. Так происходит процесс всасывания.
Рабочие камеры, находящиеся справа от вертикальной оси распределительного диска, соединяются с нагнетающим окном. В плоскости чертежа поршни переносятся вращением блока параллельно оси сверху вниз. При этом поршни движутся в направлении к распределительному диску, вытесняют жидкость из рабочих камер через распределительный диск на выход насоса.
Рабочий объем аксиально-поршневого насоса с наклонным диском 
(23)
где Sn—площадь поршня;
h—максимальный ход поршня; h =D tg β;
z —число поршней;
dn —диаметр поршня;
\D —диаметр окружности блока, на котором расположены оси цилиндров;
β — угол наклона диска.
Из выражения (4.34) видно, что рабочий объем насоса зависит от угла наклона диска. Изменяя угол наклона диска, можно изменять рабочий объем насоса. Чем больше угол наклона b, тем больше рабочий объем насоса. Предельно допустимый угол наклона определяется деформацией поршня под действием боковых сил и не превышает обычно 20—25°.
Насосы с наклонным блоком.На рис. 18 показан аксиально-поршневой насос с наклонным блоком.
Рис. 4.18. Схема аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком
Поршни 3 расположены в блоке цилиндров 2 и шарнирно соединены шатунами 7 с фланцем 4 вала 5. Для отвода и подвода рабочей жидкости к рабочим камерам в торцовом распределительном диске 1 выполнены два дугообразных окна В и Н. Карданный механизм 6 осуществляет кинематическую связь вала 5 с блоком цилиндров 2 и преодолевает момент трения и инерции блока цилиндров.
Рис. 19. Схемы карданных механизмов: а — одинарного; б в» двойного
Из теории карданных механизмов известно, что одинарный кардан (рис. 19, а) —излом вала в одном месте —создает значительную неравномерность вращения ведомого вала блока цилиндров. Неравномерность вращения блока цилиндров вызывает дополнительные нагрузки на поршни из-за опережения или отставания блока цилиндров от фланца вала и на самом кардане — из-за появления инерционных сил от ускорений блока цилиндров. Это и ограничивает частоту вращения вала таких гидромашин до 500 об/мин. Наиболее совершенным является двойной кардан (рис. 19, б). При его применении неравномерность вращения ведомого вала ос3 практически не наблюдается.
Принцип работы насоса с наклонным блоком (см. рис. 18) заключается в следующем. При вращении вала насоса поршни совершают сложное движение — они вращаются вместе с блоком цилиндров и движутся возвратно-поступательно в цилиндрах блока, при котором происходят процессы всасывания и нагнетания. При вращении блока цилиндров, например по часовой стрелке, рабочие камеры, находящиеся слева от вертикальной оси распределительного диска, соединяются со всасывающим окном В. Поршни движутся в этих камерах в направлении распределительного диска. При этом объемы рабочих камер увеличиваются, рабочая жидкость под действием перепада давлений в рабочих камерах заполняет их.
Рабочие камеры, находящиеся справа от вертикальной оси распределительного диска, соединяются с нагнетательным окном. Поршни в этих камерах движутся в направлении распределительного диска и вытесняют жидкость из рабочих камер на выход насоса.
Осевое усилие давления жидкости на поршни через шатуны передается на фланец вала, где преобразуется в крутящий момент. Этот момент составляет основную часть подводимого от приводящего двигателя момента. Другая, значительно меньшая, часть момента передается двойным карданом на преодоление сил трения поршней, блока цилиндров и распределительного диска и инерции при ускорении и замедлении вращения блока цилиндров. Поэтому двойной кардан в этой схеме насоса называют несиловым. На поршня насоса поперечные изгибающие силы не действуют.
Рабочий объем аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком
(24)
где h —максимальный ход поршня, h ~ D sinβ;
b—угол наклона блока цилиндров.
Некоторые расчеты основных параметров. Кинематической основой аксиально-поршневых гидромашин является кривошипно-шатунный механизм, поэтому основные зависимости расчета кинематических и силовых параметров одинаковы для всех видов аксиально-поршневых гидромашин.
При повороте вала-фланца аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком на угол α поршень перемещается на расстояние
x п = D/2 (1 - cos α) sinb. (25)
Относительная скорость перемещения поршня в цилиндре
Vn = w*D/2 *sin b*sina,(26)
где w— угловая скорость.
Ускорение поршня в относительном движении
jп = w2 D/2— sin bsina,. (27)
Диаметр разноски осей цилиндров в блоке выбирают исходя из соотношения
D =(0,4 ... 0,5)dпz.
Угол наклона оси блока к оси вала b<30°.
Наружный диаметр блока DHap =D + (1,6 ... 2,0) dn.
Для обеспечения длительной работы узла торцовый распределительный диск — блок цилиндров с малыми утечками и исключения непосредственного контакта трущихся поверхностей предъявляют повышенные требования к геометрии и шероховатости трущихся поверхностей блока цилиндров и распределительного диска. Необходимо, чтобы среднее контактное давление в стыке блок цилиндров — распределительный диск было минимальным и обеспечивало бы герметичность соединения.
Между блоком цилиндров и распределительным диском существует зазор, который зависит от множества факторов. Давление жидкости в этом зазоре по уплотнительным пояскам меняется от максимального значения в напорной полости рн до нуля в сливных каналах. Наиболее простой метод определения размеров уплотнительных поясков и торцового распределительного диска — секторный. При этом методе расчета гидростатических сил рассматривается сектор на распределительном диске и блоке цилиндров с углом охвата 2π/z и центральным размещением в этом секторе цилиндра.
Дата добавления: 2020-02-05; просмотров: 673;
Поиск по сайту
Узнать еще
Публикации по технике и механике
Публикации по биологии
Публикации по информатике
Публикации по строительству
Публикации по физике
Публикации по химии
Публикации по электронике
Публикации по искусству
Публикации по истории
