ПЛАСТИНЧАТЫЕ НАСОСЫ

Пластинчатые насосы. Радиально-поршневые насосы. Аксиально-поршневые насосы. Гидромоторы. Устройство, принцип действия. Особенности эксплуатации.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ НАСОСЫ

По характеру движения рабочих органов пластинчатые (шиберные) насосы относятся к роторно-поступательным. По числу циклов работы за один оборот различают насосы однократного и многократного действия. Насосы однократного действия выполняют регулируемыми и нерегулируемыми, а насосы многократного действия только нерегулируемыми.

Пластинчатый насос однократного действия показан на рис. 78. Его ротор 2 представляет собой цилиндр с пазами, в которые входят лопатки 3, эксцентрично устанавливаемый в корпусе 1. При вращении ротора пластины прижимаются своими наружными торцами квнутренней поверхности корпуса насоса пружинами 6 и центробежной силой. Объем полости, заключенной между соседними пластинами, поверхностью ротора и стенкой корпуса, при движении в районе камеры всасывания 4 увеличивается, вследствие чего происходит всасывание жидкости. Наоборот, при движении в районе камеры нагнетания 5 объем этой полости уменьшается и происходит вытеснение жидкости в напорный трубопровод.

Подача пластинчатого насоса за один оборот ротора соответствует объему, заключенному между пластинами, ротором и корпусом. Часовая подача при n оборотах в минуту с учетом стеснения объема лопатками и утечек жидкости будет равна

Q = 120bеn (πD —zs) η_о,

где b — ширина ротора;

е — эксцентриситет;

D — диаметр расточки статора;

s — толщина лопатки.

Объемный к. п. д. зависит от размеров насоса и составляет при расчетном давлении 0,7—0,9. Максимальный эксцентриситет в пластинчатых насосах однократного действия принимается равным е = (0,05 ÷ 0,08) D, ширина ротора b = (0,8 ÷ 1,7)D.

Регулирование подачи и реверсирование насоса производятся изменением значения и знака эксцентриситета е. Для этой цели в регулируемых насосах предусматривается механизм перемещения статорного кольца относительно ротора и неподвижного корпуса. Статорное кольцо охватывает ротор с пластинами и выполняется отдельно от корпуса. Число пластин в таком насосе составляет 6—12. С увеличением числа пластин уменьшаются нагрузка на пластину и пульсация подачи, однако при этом уменьшается и подача насоса.

Пластинчатые насосы однократного действия применяют в гидросистемах с небольшим давлением (до 4—5 мПа). Их недостаток заключается в большой радиальной нагрузке на вал ротора.

Для высоких давлений применяют нерегулируемые пластинчатые насосы двукратного действия. Ротор 1 такого насоса (рис. 79) имеет пазы с лопатками 7. При вращении ротора лопатки под действием центробежной силы своими наружными кромками упираются во внутрен­нюю поверхность статора 2. Следуя за очертаниями этой поверхности, они совершают возвратно-поступательные перемещения. Для надежного контакта торцов лопаток с корпусом в роторе предусмотрена кольцевая выточка 10, которая каналом 9 сообщается с нагнетательной полостью. Внутренняя полость статора на различных участках очерчена по-разному. В пределах угла ε₀ радиус очертания внутренней поверхности постоянный и равен r. В пределах угла α радиус поверхно­сти статора увеличивается от минимального значения r до максимального R.

Насос работает следующим образом. Объем, заключенный между ротором, статором и двумя лопатками / и //, при вращении ротора против часовой стрелки увеличивается и заполняется жидкостью через окно 3, сообщающееся со всасывающим трубопроводом 4. После поворота ротора на угол α+ε этот объем начнет уменьшаться. Заполняющая его жидкость вытесняется в окно //, которое сообщается с напорным трубопроводом 8. В нижней части насоса процессы всасывания и нагнетания повторяются. Здесь жидкость поступает в рассматриваемый объем через окно 6, а вытесняется через окно 5. В результате за один оборот каждое межлопастное пространство дважды всасывает и нагнетает жидкость.

Насос двукратного действия (рис. 80) имеет вал 1, на шлицах которого установлен ротор 14. Вал опирается на шариковые подшипники 3 и 9 в крышке 8 и корпусе 16. Стык между корпусом и крышкой уплотняется круглым кольцом 13 из маслостойкой резины. По внутренней поверхности статора 12 скользят внешние торцы лопаток. Статор прижимается к неподвижному плоскому диску 10 с помощью плавающего диска 5 и трех пружин 4. На наружную поверхность диска 5 действует также сила давления нагнетаемой жидкости. В одном диске предусмотрены два окна 11, .сообщающиеся с полостью всасывания, а в другом — два окна для подачи жидкости в полость нагнетания (на рис. 80 не показаны). Симметричное расположение окон в насосе двукратного действия разгружает ротор от радиальных сил. При подаче жидкости под давлением в пазы лопаток для их поджатия к статору имеется кольцевая выточка 6, сверлениями 15 сообщающаяся с полостью нагнетания. Уплотнение вала производится резиновой манжетой 2 в крышке 18. С противоположной стороны насоса предусмотрен дренажный штуцер 7. Для уменьшения протечек жидкости в полости правого подшипника имеется резиновое уплотнительное кольцо 17. Пазы ротора обычно наклонены в сторону вращения на 10—15°, что уменьшает силы трения пластин в пазах.

Однако наклонное положение пластин исключает возможность реверсирования насоса. При необходимости изменения направления подачи следует разобрать насос, повернуть ротор и диски относительно статора на 180°, а также поворотом на 90° вокруг оси поменять места сопряжения окон дисков с каналами всасывания и нагнетания в корпусе.

Изменение объема одной полости, заключенной между смежными лопатками, в таком насосе, очевидно, равно

где z - число пластин и соответственно полостей.

Учитывая, что каждая полость дважды нагнетает жидкость, а число их равно z, получим теоретическую подачу за один оборот ротора:

V = 2π (R² — r² )b.

Часовая теоретическая подача будет равна

Q_T = 2πn (R² — r² )b

Действительная подача

Q = 120πn (R² — r² )bk_Пη_о

где k_П — коэффициент стеснения рабочего объема насоса пластинами. При заданной подаче из последнего уравнения можно определить

Отношение максимального радиуса поверхности статора к минимальному принимается в пределах 1,15—1,35 тем меньшей, чем меньше число пластин, которое составляет 8—16. Ширина ротора равна: 0,7r, отношение наружного радиуса ротора r₀ к радиусу статора r₀/ r = 0,93 ÷ 0,94.

Пластинчатые насосы двукратного действия выпускаются в соответствии с ГОСТ 13167—73 на номинальное давление до 16 мПа в двух исполнениях: облегченном и основном. Насосы облегченного исполнения выпускают одного габарита с рабочим объемом 3,2—12,5 см³. Насосы основного исполнения выпускают трех габаритов: с рабочим объемом 8—40; 63—123; 160—224 см³. Частота вращения этих насосов 1500, 960 и 600 об/мин, подача до 200 л/мин, мощность до 24,5 кВт, масса до 40 кг.

Насосы облегченного исполнения выпускаются с подачей 3—12 л/мин, мощностью до 2,4 кВт, частотой вращения 1500 и 600 об/мин. Масса насосов облегченного исполнения 3,7 кг. Все перечисленные насосы предназначены для работы на минеральном масле вязкостью (0,17— 0,23)-10^-4 м²/с при температуре до 50° С. При этих условиях объемный к. п. д. в зависимости от размеров насоса составляет 0,70—0,95, а к. п. д. насоса 0,40—0,87. Пластинчатые насосы применяют на судах в гидравлических рулевых машинах и гидравлических приводах палубных механизмов.