Кинематическая схема и расчет рабочих параметров шестерённого насоса

Рабочий объём шестерённого насоса зависит от модуля зацепления (m), ширины зубьев (b), числа зубьев (z) и диаметра начальной окружности шестерни (D_н). Стандартный торцевой модуль зубьев - отношение шага зубьев[10] р (рис. 14) зубчатого колеса к числу π. Значения модуля зубьев по делительной окружности стандартизованы.

 

Рис. 14. Делительная окружность шестерни (d),

шаг зубьев (р)

 

При z ≤ 16 в шестерённых насосах обычно применяется эвольвентное зацепление[11], при котором а рабочий объем насоса:

Подача насоса Развиваемая гидравлическая мощность · Мощность на валу насоса

Таблица 2

Варианты заданий для расчёта шестерённого насоса

№	n, об/мин	Р, МПа	η v	η
			0,92	0,12
			0,9	0,7
		12,5	0,91	0,75
			0,92	0,8
			0,94	0,85
			0,95	0,9

 

Пластинчатые насосы

В пластинчатых ОГМ рабочая камера заключена между ротором, статором, распределительными (торцевыми) дисками и ограничена двумя соседними пластинами. При столь сложной поверхности РК значительно возрастает периметр утечек жидкости, что приводит к снижению объёмного КПД, который у ОГМ этого типа значительно ниже, чем у ОГМ поршневого типа. По этой же причине давление, развиваемое пластинчатыми ОГМ, никогда не достигает величины значения для поршневых машин.

Пластинчатые ОГМ включают небольшое число технологически сложных деталей, имеют достаточно простую конструкцию, к тому же их качающий узел легко выполнить заменяемым в эксплуатационных условиях. К достоинствам ОГМ этого типа относится высокая, а в некоторых модификациях теоретически стопроцентная равномерность подачи. Эти преимущества обусловили их широкое применение в различных машинах, особенно в станкостроении, а также в качестве насосов подпитки в гидроприводах высокого давления.

Классификация пластинчатых (шиберных) ОГМ включает:

- пластинчатые ОГМ однократного действия;

- пластинчатые ОГМ двукратного действия;

- пластинчатые ОГМ многократного действия (применяются преимущественно в качестве гидромоторов).

ОГМ однократного действия обладают существенным недостатком, состоящим в наличии неуравновешенной силы давления жидкости на ротор со стороны полости высокого давления. Этого недостатка лишены ОГМ двукратного действия.

В насосах однократного действия одному обороту вала соответствует одно всасывание и одно нагнетание, в насосах двукратного действия - два всасывания и два нагнетания.

Схема пластинчатого гидронасоса однократного действия типа V3 фирмы «Rexroht» приведена на рис. 15. В жестко соединенных между собой корпусе 1 и крышках 2 и 3 расположено подвижное статорное кольцо 4, ротор 5 с пластинами 6, распределительный диск 7 и уплотнительный диск 8. В распределительном диске 7 выполнены окна, соединяющиеся с каналами всасывания S и нагнетания Р в крышке 2 насоса. Вал 9 с ротором 5 установлен на двух подшипниках скольжения 10 и 11. Вдоль оси вала 9 выполнена сквозная проточка, сообщающаяся с дренажным каналом L. Опорный узел кольца статора состоит из неподвижной и регулируемой опор 12 и 13. В резьбовом отверстии крышки 2 расположен упорный винт ограничения максимальной подачи 14. С противоположной стороны от него расположен механизм регулирования подачи насоса, включающий в себя пружину 15, поршень 16 и регулировочный винт 17, установленные в корпусе 18. Механизм регулирования подачи позволяет изменять эксцентриситет кольца статора 4 относительно оси ротора 5, обеспечивая тем самым возможность регулирования подачи насоса. Пружина 15, действуя на поршень 16, стремится установить кольцо статора 4 с максимальным эксцентриситетом, ограничиваемым упорным винтом 14. Клапан выпуска воздуха 19 обеспечивает автоматический выпуск воздуха, облегчая эксплуатацию насо са.

 

 

Рис. 15. Конструктивная схема и обозначение пластинчатого

гидронасоса однократного действия типа V3 фирмы «Rexroht»:

1 - корпус; 2 – крышка левая; 3 – крышка правая; 4 - статор; 5 - ротор; 6 – пластина; 7 – диск распределительный; 8 – диск уплотнительный; 9 – вал; 10 – подшипник скольжения левый; 11 – подшипник скольжения правый; 12 – опора неподвижная; 13 – опора регулируемая;

14 – винт упорный; 15 – пружина; 16 – упор для пружины; 17 – винт регулировочный;

18 – корпус механизма регулирования подачи; 19 – клапан выпуска воздуха;

S – линия всасывания; Р – линия нагнетания; L – дренажная линия

 

Принцип действия пластинчатого гидронасоса однократного действия типа V3 фирмы «Rexroht» заключается в следующем. Приводной двигатель вращает входной вал 9 и соединенный с ним цилиндрический ротор 5. При этом пластины 6 поджаты к поверхности статора 4 центробежной силой. Рабочие камеры, образованные поверхностями статора 4, ротора 5, двух соседних пластин 6, распределительного 7 и уплотнительного 8 дисков, в зоне окна всасывания имеют небольшие размеры, и пластины 6 задвинуты в пазы ротора 5. По мере вращения ротора 5 пластины 6 выдвигаются, рабочие камеры плавно увеличиваются и жидкость поступает в рабочую камеру из канала всасывания 3. Когда рабочие камеры достигают максимальных размеров, они отделяются от канала всасывания S; при этом, расстояние между внутренней поверхностью статора и центром ротора будет максимальным, а пластины будут максимально выдвинуты. Далее конструкция распределительного диска позволяет соединить рабочие камеры с каналом нагнетания Р. Пластины 6 снова задвигаются в пазы ротора 5. Объем рабочих камер уменьшается, а жидкость вытесняется в канал нагнетания Р.

Окна всасывания и нагнетания в распределительном диске 7 сориентированы таким образом, что равнодействующая сил давления рабочей жидкости, действующая на внутреннюю поверхность статорного кольца 4, стремится перевести его в положение нулевого эксцентриситета, т. е. уменьшить рабочую подачу. При этом силы давления увеличиваются пропорционально рабочему давлению на выходе из насоса (в канале Р), поэтому уменьшение рабочей подачи начинается с такого давления, при котором равнодействующая сил давления становится больше силы натяжения пружины 15. Регулируя натяжение пружины 15 винтом 17, можно настраивать давление, при достижении которого насос автоматически начнет уменьшать подачу жидкости до такой величины, чтобы только поддерживать в системе настроенное давление. Винт 14 ограничивает максимально возможное смещение статорного кольца 4 относительно ротора 5 (максимальный эксцентриситет), определяя тем самым максимальную рабочую подачу насоса.

В насосах двойного действия (рис. 16) ротор 1 и 2 статор соосны. Эти насосы имеют по две симметрично расположенные полости всасывания и полости нагнетания. Такое расположение зон уравновешивает силы, действующие со стороны окон высокого давления, и разгружает приводной вал 2, который будет нагружен только крутящим моментом. Для большей уравновешенности число пластин 3 в насосах двойного действия принимается чётным. Торцевые распределительные диски 5 имеют четыре окна. Два окна 6 каналами в корпусе насоса соединяются с гидролинией всасывания 7, другие два 8 - с напорной гидролинией 9. Так же как и в насосах однократного действия, между окнами имеются уплотнительные перемычки 10.

 

а

б

Рис. 16. Пластинчатый насос двойного действия: а - схема насоса; б - распределительный диск насоса; 1 – ротор; 2 – приводной вал; 3 – пластины; 4 – статор (корпус); 5 – распределительный диск; 6, 8 – окна распределительного диска; 7 – канал всасывания рабочей жидкости; 9 – канал нагнетания; 10 – уплотнительные перемычки распределительного диска

 

Насосы с радиальным расположением пластин могут быть реверсивными.