ОБЪЕМНЫЕ ГИДРОНАСОСЫ

В пластинчатом насосе однократного действия (рис. 2.1, а) ротор 1 устанавливается в статоре 2 с эксцентриситетом e. В пазах ротора расположены вытеснители – пластины 3. С торцов ротор и пластины прижаты дисками (на схеме не показаны) так, что объёмы между двумя пластинами, ротором, статором и дисками оказываются замкнутыми и герметичными. В дисках выполнены серповидные пазы А и Б, по которым в камеры подводится (паз А) и отводится (паз Б) рабочая жидкость под давлением p1и p2,при этом у самовсасывающих насосов давление p1равно или ниже атмосферного.

При вращении ротора пластины прижимаются к статору центробежной силой и давлением масла. При повороте ротора на угол 0 …180 градусов объём замкнутых камер увеличивается, а давление p1становится ниже атмосферного. За счёт образовавшейся разности давлений – атмосферного и пониженного (вакуумметрического) – через паз А камеры заполняются рабочей жидкостью. При дальнейшем повороте ротора на угол 180 …360 градусов объём камер насоса уменьшается и происходит вытеснение жидкости через паз Б. Давление p2, определяемое гидравлическим сопротивлением в напорной гидролинии насоса, всегда больше давления p1. Поэтому равнодействующая сила, определяемая давлением p2и площадью боковой поверхности ротора на угле 180 …360 градусов, будет направлена сверху вниз, нагружая опоры приводного вала.

Этот недостаток пластинчатых насосов однократного действия отсутствует в насосах двукратного действия (рис.2.1, б). Ротор 1 и статор 2 расположены соосно, без эксцентриситета. Поэтому, при вращении ротора против часовой стрелки, фазам всасывания будут соответствовать углы 0 …90 градусов

(паз А) и 180 …270 градусов (паз В), а фазам вытеснения жидкости углы 90 …180 градусов (паз Б) и 270 …360 градусов (паз Г).

Рис. 2.1

Как видно из рисунка камеры вытеснения расположены с противоположных сторон ротора. Следовательно, ротор и приводной вал уравновешены радиальными силами, создаваемыми давлением масла при работе насоса. Это даёт возможность увеличить номинальное давление насоса и его долговечность. Такие насосы имеют постоянную теоретическую подачу Qт, м3/с, определяемую рабочим объёмом Vо,м3/об, подаваемой жидкости

Qт= Vоn = 2 b n (π (R2 – r2) – ( R – r ) s z / (cosa)), (2.1)

где n – частота вращения ротора, с-1; b, s – ширина и толщина пластины, мм;

z – число пластин; R, r - большой и малый радиусы статора, м; a - угол наклона пластины к радиусу.

Теоретическая подача насоса однократного действия, м3/с:

Qт= Vоn = 2 b e (π D – s z), (2.2)

где D – внутренний диаметр статора, м; e – эксцентриситет, м.

Из сравнения формул (2.1) и (2.2) видно, что в насосах однократного действия подачу рабочей жидкости можно регулировать, изменяя величину эксцентриситета e. Частота n вращения ротора в насосах, применяемых в РТС, остаётся постоянной. Такие насосы называются регулируемыми. Уменьшение подачи насоса (рис.2.1, а) достигается смещением статора 2 влево. При уменьшении эксцентриситета до нуля подача тоже будет уменьшаться, а при смене знака эксцентриситета и постоянном направлении вращения ротора подача жидкости будет расти, но направление потока сменится на обратное, реверсируется. Камеры, связанные с пазом Б, будут всасывающими, нижние камеры – вытесняющими. Такие насосы называются регулируемыми и реверсируемыми. Максимальное перемещение ротора влево и вправо ограничивается жёсткими упорами. Управление подачей насоса может осуществляться давлением в гидролиниях привода от УЧПУ или вручную.

Действительная подача Q насоса меньше теоретической на величину объёмных потерь – перетечек жидкости из напорной гидролинии в сливную, учитываемых с помощью объёмного коэффициента полезного действия ηo:

Q = V n ηo. (2.3)

Величина объёмных потерь растёт с увеличением давления в напорной гидролинии. Статическая характеристика регулируемого по давлению насоса показана на рис.2.1, в. При давлении p = 0 подача насоса близка к теоретической Qт. С увеличением давления подача уменьшается, а в точке А срабатывает регулятор насоса, представляющий собой, например, пружину с регулируемой жёсткостью, установленную с левой стороны статора, (рис.2.1, а).

Давлением жидкости статор смещается влево, сжимая пружину, и при давлении p3подача насоса становится равной нулю. Изменение статических характеристик обеспечивается изменением жёсткости пружины, регулировкой упора с правой стороны статора или управлением положения статора с помощью гидроцилиндров. Давление в гидроцилиндрах может изменяться автоматически или оператором вручную.

Номинальная мощность N (Вт) на валу насоса определяется произведением номинальной подачи Qн, м3/с и номинального давления pн, Па:

N = Qн pн / η, (2.4)

где η = ηoηм , ηм - механический КПД насоса, выражающий относительную долю механических потерь.

Условное обозначение на принципиальных гидросхемах регулируемых насосов показано на рис. 2.1, г.

Автоматическую регулировку подачи имеют пластинчатые насосы типа Г12 – 5М с номинальной подачей 25…105 л/мин и давлением 6,3 МПа. Объёмный КПД насосов ηo= 0,85…0,9; общий КПД η = 0,73…0,67 [1].

Регулируемые пластинчатые насосы типа НПлР имеют номинальную подачу 24…152 л/мин, номинальное давление на выходе 16 МПа, диапазон регулирования давления 6,3…16 МПа, ηo= 0,82…0,84 , η = 0,73…0,67.

Насосы пластинчатые нерегулируемые типов Г12 -2М, Г12 – 3М, БГ12 – 4 выпускаются на номинальное давление 6,3 МПа с номинальной подачей 5,8…204 л/мин, ηo= 0,76…0,92, η = 0,58…0,85.

Насосы БГ12 – 2М имеют: Qн = 5…80 л/мин, pн= 10,5МПа, ηo= 0,72…0,9, ηo= 0,55…0,85.

Нерегулируемые пластинчатые насосы выполняются однопоточными и двухпоточными. В двухпоточных насосах в общем корпусе расположены два насоса с приводом от общего вала. Подачи насосов могут быть одинаковыми и разными, выходные потоки независимые, входные объединены.

Из поршневых насосов в гидроприводах РТС нашли широкое применение аксиально-поршневые, рис.2.2. Насос состоит из барабана 1 с толкателями 2, наклонной шайбы 3, ротора 4 с поршнями 5, опорно-распределительного диска 6, штоков 7,8 и приводного вала 9, соединённого через шпонку с барабаном 1. Наклонная шайба 3 и опорно-распределительный диск 6 соединены с корпусом, причём шайба может поворачиваться на угол α. Ротор 4 соединяется с барабаном 1 торцевой шпонкой и может самоустанавливаться относительно опорно-распределительного диска 6.

Рис. 2.2

При вращении барабана 1 толкатели 2 и поршни 5 совершают возвратно-поступательные движения, всасывая масло при движении к шайбе, и вытесняя – при обратном ходе. В цикле всасывания масло в рабочие камеры ротора 4 подаётся под давлением p1от вспомогательного насоса подпитки. Действительная подача насоса

Qд= pd2D tga z n ηo / 4 , (2.5)

где d – диаметр поршня; D – диаметр окружности, на которой расположены поршни в роторе; a - угол наклона шайбы; z - число поршней.

Шайба поворачивается либо управляющими поршнями через штоки 7 и 8 – в насосах типа 2Г15 – 1, либо траверсой – в насосах типа Г13 – 3М. Поршни и траверса управляются давлением в напорной гидролинии, а траверса кроме этого может управляться вручную.

Насосы 2Г15 – 1 выпускаются с подачей 0…68 л/мин при частоте вращения ротора 960 об/мин, с номинальным давлением 6,3 МПа и временем переходного процесса 0,1с [1].

Насосы Г13 – 3М имеют подачу 10…100 и 20…200 л/мин; номинальное давление 16МПа, время реверса потока масла 0,3с, ηo=0,95…0,96 и η= 0,88…0,85.