Объёмные насосы и гидромоторы

ОБЬЕМНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

По способу преобразования механической энергии в гидравлическую все насосы разделяются на гидродинамические и объёмные. Примером гидродинамических машин являются центробежные насосы, у которых приращение энергии жидкости давления происходит за счет увеличения скорости ее движения во вращающемся колесе.

Объемными называют гидромашины, принцип действия которых основан на попеременном заполнении и опорожнении ограниченных пространств (далее рабочих камер), периодически сообщающихся с каналами входа и выхода рабочей жидкости. При работе объемных гидромашин (ОГМ) изменение энергии жидкости происходит в основном за счет гидростатической составляющей полного напора, что приводит к значительной (десятки МПа) разнице давлений во входящем и выходящем потоках. К классу ОГМ относятся гидронасосы – генераторы энергии потока жидкости и гидродвигатели – потребители энергии. Объемные гидродвигатели с возвратно-поступательным движением выходного звена называются гидроцилиндрами, а с неограниченным вращательным движением выходного звена – гидромоторами. ОГМ, допускающие эксплуатацию как в режиме насоса, так и в режиме гидромотора, называются насос-моторами.

Объёмные насосы и гидромоторы

Рабочие камеры ОГМ образуются различными конструктивными парами, например: поршень – цилиндр, зуб – впадина, смежные витки винтовых поверхностей и другие. При увеличении объема рабочих камер у насосов осуществляется процесс всасывания, а у гидродвигателей – нагнетания. При уменьшении объема происходит процесс нагнетания у насосов и слива у гидродвигателей. Попеременное увеличение и перенос в пространстве составляют полный рабочий цикл ОГМ. Если за один оборот вала гидромашины в каждой рабочей камере осуществляется несколько рабочих циклов, то такая ОГМ называется гидромашиной многократного действия.

Процессы всасывания и нагнетания рабочей жидкости осуществляются с помощью распределительных устройств, обеспечивающих соединение рабочих камер с магистралями гидросистемы. В ОГМ применяются три типа распределительных устройств: клапанные, клапанно-щелевые и золотниковые. Последние выполняют в виде цапф, торцовых распределителей с плоской или сферической рабочей поверхностью, а также в виде цилиндрических золотниковых распределителей. Некоторые ОГМ, такие, как винтовые и шестерные, не имеют распределительных устройств. Тип распределителя определяет возможность реверсирования ОГМ, т. е. возможность изменения направления движения потока при постоянном направлении вращения входного звена для насоса или возможность изменения направления вращения выходного звена гидромотора при постоянном направлении потока. Как правило, реверсивные ОГМ бывают регулируемыми, т. е. в процессе эксплуатации можно изменять величину рабочего объема гидромашин и тем самым управлять характеристиками ОГМ. Регулируемость, реверсивность и обратимость гидромашин являются важными эксплуатационными характеристиками.

Наиболее широко в приводах мобильных машин применяют ОГМ, у которых детали рабочей камеры (звенья) совершают простое или сложное вращательное движение. Такие ОГМ называют роторными. Их упрощенная классификация на примере роторных насосов приведена на рис. 1 [18]. Принадлежность машин к той или иной классификационной группе определяется формой рабочих звеньев, их кинематикой и конструктивными особенностями машины.

Рисунок 1.1 – Классификация роторных насосов

К группе роторно-вращательных ОГМ относятся гидромашины, у которых рабочие камеры совершают только вращательное движение. Эта группа объединяет шестеренные и винтовые ОГМ. Шестеренные гидромашины выполняются на базе двух или нескольких зубчатых колес с внешним либо внутренним зацеплением. У винтовых гидромашин рабочие камеры образуются винтовыми поверхностями и корпусом. В зависимости от числа винтов, входящих в конструкцию, различают одно-, двух- и многовинтовые ОГМ.

К группе роторно поступательных ОГМ относятся гидромашины, у которых подвижные рабочие звенья совершают сложное движение: вращательное и возвратно-поступательное. Рабочие звенья могут иметь формы пластин или поршней (пластинчатые или поршневые гидромашины соответственно). Если в конструкции ОГМ оси поршней располагаются перпендикулярно к оси блока цилиндров, гидромашину относят к группе радиально-поршневых. Если же оси поршней параллельны оси блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45º, то такие ОГМ называют аксиально-поршневыми. Аксиально-поршневые гидромашины выполняются по двум основным схемам: с наклонным диском или с наклонным блоком цилиндров. В первом случае оси блока цилиндров и вала насоса лежат на одной прямой, а во втором – образуют ломаную линию.

В некоторых ОГМ рабочие камеры располагаются в нескольких параллельных плоскостях, перпендикулярных оси вала. Такие гидромашины называются многорядными.