Радиально–поршневые гидромашины

ОБЪЕМНЫЕ МАШИНЫ

Объмной называется такая гидромашина, которая осуществляет рабочий процесс рабочими камерами. Рабочая камера – это замкнутое пространство внутри машины, циклически изменяющее свой объем и периодически сообщающееся с каналами подвода и отвода жидкости. Вытеснитель-

это элемент рабочей камеры, изменяющий ее объем..

Объемные гидромашины находят широкое применение в горной промышленности. Эти машины

подразделяются на шестеренные, пластинчатые, поршневые.

2.1.1 Шестеренные машины

Шестеренная гидромашина представляет собой пару шестерен, находящихся в зацеплении и помещенных в камеру, стенки которой охватывают их со всех сторон с малыми зазорами.

Рабочими камерами такой гидромашины являются вращающиеся впадины между соседними зубьями шестерен.

Корпус шестеренного насоса типа Ш, отлитый из чугуна, имеет 2 сквозных отверстия. В этих отверстиях, расстояние между осями которых равно межцентровому расстоянию шестерен, помещены две шестерни, одна из которых посажена на ведущий валик, а вторая на ось. Для фикса-ции ведущего валика в осевом направлении применены кольца из пружинной проволоки, которые устанавливаются в кольцевые канавки на валике и плотно охватывают шестерню, посаженную на ведущий валик. Ведущая шестерня соединена с валиком призматической шпонкой.

Опорами валика и оси служат игольчатые подшипники, наружными кольцами которых являют-ся стальные втулки. Внутренними кольцами подшипников являются сами валики. Телами качения подшипников являются иглы d 3мм со сферическими торцами длиной 16мм или 24мм.

Торцы корпуса насоса закрыты двумя крышками, соединенными с корпусом винтами. Для удоб-ства разборки насоса в крышках имеются 2 отверстия.

Насосы типа Ш выпускаются как без электродвигателя, так и с электродвигателем на плите;

работают при давлении жидкости до 1,3 МПа и применяются в качестве подпиточных.

Шестеренные насосы типа НШ выпускаются с гидравлической компенсацией торцевых зазоров.

Корпус насоса имеет 2 ступенчатых глухих отверстия для размещения двух шестерен и двух пар втулок. Втулки закрывают отверстие для шестерен и одновременно являются подшипниками валов насоса, выполненных заодно с шестернями. Корпус насоса с торца закрыт крышкой, которая кре-пится к корпусу с помощью болтов и имеет отверстия для монтажных болтов.

Для предотвращения утечки масла:

- по стыку корпуса и крышки в выемке по контуру корпуса уложено уплотнительное кольцо из маслостойкой резины;

- по хвостовику приводного валика в крышке насоса имеется уплотнение из резинового кольца, воротники которого стягиваются витой пружиной.

Насосы с компенсаторами торцевых зазоров работают при давлениях жидкости свыше

16 МПа и широко применяются в горном машиностроении.

В чугунном или силуминовом корпусе размещены 2 находящиеся в зацеплении шестерни. Одна из них является ведущей, другая – ведомой. Впадины шестерен являются рабочими камерами. При выходе зубьев шестерен из зацепления объем впадин увеличивается, давление в них падает до вакуумметрического, происходит заполнение камер жидкостью. Жидкость заполняет освобожда-емый выходящим из зацепления зубом объем впадины и переносится в зону нагнетания. Там за счет замещения впадины зубом жидкость вытесняется в отводящую магистраль. Шестерни в корпусе насоса устанавливаются с минимально допустимым радиальным зазором, а с торцов охватыва-ются плавающими бронзовыми втулками, прижимающимися к шестерням жидкостью с давлением, при котором достигается уменьшение до минимума утечек жидкости из рабочих камер гидро- насоса.

1

Утечки жидкости в шестеренном насосе происходят в основном через торцевые зазоры между шестернями и торцевыми уплотнительными втулками из зоны нагнетания в зону всасыва- ния и через радиальные зазоры между выступами зубьев шестерен и корпусом насоса.

В процессе работы шестеренных насосов при некоторых положениях точки зацепления жид-кость запирается во впадинах шестерен и при повороте шестерен давление запертой жидкости значительно возрастает, что приводит к излишним потерям энергии, перегрузке осей, подшипников насоса и перегреву рабочей жидкости. Для устранения такой компрессии жидкости во впадинах шестерен при переходе зубьев через линию центра, в насосе предусмотрены дренажные каналы, по которым жидкость отводится в камеры отдающей полости насоса.

Уплотнения применяются для предотвращения утечки масла.

Для предотвращения течи масла по приводному валику применяется металлическое торцевое уплотнение, состоящее из втулки, пружины, кольца и штифта. Втулка посажена на валик с зазо-ром 0,01…0,02мм, через который утечка масла ничтожно мала.

Во избежание выноса масла по валику в кольце крышки имеется войлочное уплотнение.

Незначительная утечка масла, собирающаяся в выточке кольца, отводится в слив через штуцер и присоединенную к нему трубку.

Компенсация торцевых зазоров производится гидравлическим поджимом втулок. Полость (между корпусом и крышкой) соединена с полостью нагнетания каналом, который образован за счет фрезеровки лыски на корпусе в месте пересечения отверстий. Следовательно, к кольцевым площадкам втулок подводится рабочее давление жидкости из полости нагнетания, создающее их прижим к шестерням и, соответственно, шестерен ко втулкам. Таким образом, торцевые зазоры в насосе «выбираются» и остаются в пределах толщины масляного слоя, зависящего от вязкости масла и результативного удельного давления. Это обстоятельство требует одинаковых размеров втулок по длине большого диаметра и одинаковой ширины шестерен, в противном случае зубья шестерен будут врезаться в торцы втулок.

Ввиду того, что давление во впадинах зубьев шестерен насоса типа НШ постоянно падает от камеры нагнетания до камеры всасывания, то подвод давления ко всей кольцевой поверхности втулок из камеры нагнетания при отсутствии встречного давления из части впадин шестерен вызовет перекос втулок. Для избежания перекосов втулок и связанных с ним явлений неравномер-ного износа и заедания, часть площади торцов втулок разгружается от давления следующим образом. В полости (между корпусом и крышкой) между торцами крышки и втулок устанавли-вается стальная пластинка, по контуру которой укладывается резиновое кольцо круглого сечения, изолирующее площадь, занятую пластинкой, от давления. При соединении крышки с корпусом рези-новое кольцо получает предварительное сжатие. Давление масла на кольцо стремится вдавить его между пластинкой и крышкой и между пластинкой и торцами и уплотняет эти соединения. Это устройство изолирует контур, занятый от давления кольцом, позволяет уравновесить давление изнутри и извне втулок и способствует равномерному износу втулок.

 

В месте пересечения отверстий корпуса насоса типа НШ для размещения шестерен торце-вые втулки имеют лыски, по которым их стыковые плоскости прилегают друг к другу; при параллельном положении лысок между ними образуется зазор ≈0,01мм. Этот зазор «выбирается» при повороте втулок в одну сторону. Для создания поворота втулок применяются изогнутые проволочки (пружины), обеспечивающие «выборку» зазора между лысками. Проволочки вставляя-ются в соответствующие проточки втулок.

2

2.1.2 Пластинчатые гидромашины

Пластинчатые гидромашины структурно состоят из 3 элементов: статора, ротора и подвижных пластин. Пластинчатой называется гидромашина, имеющая вращающийся ротор с пазами, расположенными радиально или под некоторым углом к радиусу; в пазах принудительно или под действием центральных сил перемещаются пластинки. Путь перемещения пластин ограничива-ется направляющим аппаратом (статором). Машины (насосы) по принципу действия бывают одно-

кратного и двукратного действия.

Пластинчатый насос однократного действия имеет ротор, размещенный на валу, связан-ный с приводным двигателем, в роторе в радиальных пазах размещены пластины. В корпусе насо-са имеются цилиндрическая расточка и два дугообразных канала, связанных с выходными отверс-тиями в корпусе. К выходным отверстиям подсоединены трубопроводы. Ротор размещен со смеще-нием на величину е по отношению к центру корпуса насоса. При вращении ротора от приводного двигателя пластины, под действием центробежных сил, выдвигаются из пазов ротора, прижима-ясь к цилиндрической поверхности расточки. Пластины при вращении ротора совершают одно-временно возвратно - поступательное движение в пазах ротора, что приводит к изменению объемов рабочих камер. Каждая рабочая камера за один оборот ротора осуществляет всасывание и нагнетание один раз.

В чугунном литом корпусе (с крышкой) насоса двукратного действия расположен статор, внутри которого помещается ротор, имеющий цапфы, на которых он может вращаться во втулках дисков. Диски изготавливаются из бронзы и плотно прилегают к торцам статора, образуя рабочую полость насоса. В пазах ротора находятся пластины. Ротор приводится во вращение приводным валом, установленным на двух шарикоподшипниках, из которых один установлен в кор-пусе, а 2-й - в крышке насоса.

Подача жидкости из каждой рабочей камеры за один оборот ротора производится дважды.

Кратность действия гидромашины - это число раз, за которое производится подача жидкости из каждой рабочей камеры за один оборот ротора. По этому принципу насосы называю-тся однократного или двукратного действия.

Прижим пластин к статору производится центробежными силами и давлением жидкости,

подаваемой из напорных окон дисков через кольцевые выточки под пластины.

Ротор пластинчатого насоса однократног одействия вращается по часовой стрелке; на нижней полуокружности статора объем рабочих камер будет увеличиваться, т.е. в этих камерах происходит процесс всасывания жидкости. Жидкость в эти камеры поступает из бака по трубе и распределительному каналу снизу. На верхней полуокружности через канал сверху происходит вытеснение жидкости из рабочих камер в нагнетательную магистраль.

В пазах ротора находятся пластины. Пазы в роторе имеют наклон по отношению к радиусу ротора в сторону вращения. Наличие этого угла предотвращает заклинивание пластин в пазах в

зоне нагнетания насоса, когда пластины своими концами скользят по переходной кривой профиля статора от его большего радиуса к меньшему. Наклонное положение пластин допускает вращение ротора только в одну сторону (по часовой стрелке со стороны приводного вала).

 

Благодаря диаметрально противоположным подводам и отводам рабочей жидкости нагрузка на ротор от давления уравновешивается и разгрузка подшипников ротора обеспечена.

В случае вращения приводного вала в направлении, противоположном паспортному, след-ует изменить направление вращения приводного вала. Для этого ротор с пластинами, статор и диски поворачивают на 180 ⁰ относительно оси, перпендикулярной оси ротора с одновременным поворо- том статора и дисков на 90 ⁰ относительно оси.

3

ОБЪЕМНЫЕ МАШИНЫ

Объмной называется такая гидромашина, которая осуществляет рабочий процесс рабочими камерами. Рабочая камера – это замкнутое пространство внутри машины, циклически изменяющее свой объем и периодически сообщающееся с каналами подвода и отвода жидкости. Вытеснитель-

это элемент рабочей камеры, изменяющий ее объем..

Объемные гидромашины находят широкое применение в горной промышленности. Эти машины

подразделяются на шестеренные, пластинчатые, поршневые.

2.1.1 Шестеренные машины

Шестеренная гидромашина представляет собой пару шестерен, находящихся в зацеплении и помещенных в камеру, стенки которой охватывают их со всех сторон с малыми зазорами.

Рабочими камерами такой гидромашины являются вращающиеся впадины между соседними зубьями шестерен.

Корпус шестеренного насоса типа Ш, отлитый из чугуна, имеет 2 сквозных отверстия. В этих отверстиях, расстояние между осями которых равно межцентровому расстоянию шестерен, помещены две шестерни, одна из которых посажена на ведущий валик, а вторая на ось. Для фикса-ции ведущего валика в осевом направлении применены кольца из пружинной проволоки, которые устанавливаются в кольцевые канавки на валике и плотно охватывают шестерню, посаженную на ведущий валик. Ведущая шестерня соединена с валиком призматической шпонкой.

Опорами валика и оси служат игольчатые подшипники, наружными кольцами которых являют-ся стальные втулки. Внутренними кольцами подшипников являются сами валики. Телами качения подшипников являются иглы d 3мм со сферическими торцами длиной 16мм или 24мм.

Торцы корпуса насоса закрыты двумя крышками, соединенными с корпусом винтами. Для удоб-ства разборки насоса в крышках имеются 2 отверстия.

Насосы типа Ш выпускаются как без электродвигателя, так и с электродвигателем на плите;

работают при давлении жидкости до 1,3 МПа и применяются в качестве подпиточных.

Шестеренные насосы типа НШ выпускаются с гидравлической компенсацией торцевых зазоров.

Корпус насоса имеет 2 ступенчатых глухих отверстия для размещения двух шестерен и двух пар втулок. Втулки закрывают отверстие для шестерен и одновременно являются подшипниками валов насоса, выполненных заодно с шестернями. Корпус насоса с торца закрыт крышкой, которая кре-пится к корпусу с помощью болтов и имеет отверстия для монтажных болтов.

Для предотвращения утечки масла:

- по стыку корпуса и крышки в выемке по контуру корпуса уложено уплотнительное кольцо из маслостойкой резины;

- по хвостовику приводного валика в крышке насоса имеется уплотнение из резинового кольца, воротники которого стягиваются витой пружиной.

Насосы с компенсаторами торцевых зазоров работают при давлениях жидкости свыше

16 МПа и широко применяются в горном машиностроении.

В чугунном или силуминовом корпусе размещены 2 находящиеся в зацеплении шестерни. Одна из них является ведущей, другая – ведомой. Впадины шестерен являются рабочими камерами. При выходе зубьев шестерен из зацепления объем впадин увеличивается, давление в них падает до вакуумметрического, происходит заполнение камер жидкостью. Жидкость заполняет освобожда-емый выходящим из зацепления зубом объем впадины и переносится в зону нагнетания. Там за счет замещения впадины зубом жидкость вытесняется в отводящую магистраль. Шестерни в корпусе насоса устанавливаются с минимально допустимым радиальным зазором, а с торцов охватыва-ются плавающими бронзовыми втулками, прижимающимися к шестерням жидкостью с давлением, при котором достигается уменьшение до минимума утечек жидкости из рабочих камер гидро- насоса.

1

Утечки жидкости в шестеренном насосе происходят в основном через торцевые зазоры между шестернями и торцевыми уплотнительными втулками из зоны нагнетания в зону всасыва- ния и через радиальные зазоры между выступами зубьев шестерен и корпусом насоса.

В процессе работы шестеренных насосов при некоторых положениях точки зацепления жид-кость запирается во впадинах шестерен и при повороте шестерен давление запертой жидкости значительно возрастает, что приводит к излишним потерям энергии, перегрузке осей, подшипников насоса и перегреву рабочей жидкости. Для устранения такой компрессии жидкости во впадинах шестерен при переходе зубьев через линию центра, в насосе предусмотрены дренажные каналы, по которым жидкость отводится в камеры отдающей полости насоса.

Уплотнения применяются для предотвращения утечки масла.

Для предотвращения течи масла по приводному валику применяется металлическое торцевое уплотнение, состоящее из втулки, пружины, кольца и штифта. Втулка посажена на валик с зазо-ром 0,01…0,02мм, через который утечка масла ничтожно мала.

Во избежание выноса масла по валику в кольце крышки имеется войлочное уплотнение.

Незначительная утечка масла, собирающаяся в выточке кольца, отводится в слив через штуцер и присоединенную к нему трубку.

Компенсация торцевых зазоров производится гидравлическим поджимом втулок. Полость (между корпусом и крышкой) соединена с полостью нагнетания каналом, который образован за счет фрезеровки лыски на корпусе в месте пересечения отверстий. Следовательно, к кольцевым площадкам втулок подводится рабочее давление жидкости из полости нагнетания, создающее их прижим к шестерням и, соответственно, шестерен ко втулкам. Таким образом, торцевые зазоры в насосе «выбираются» и остаются в пределах толщины масляного слоя, зависящего от вязкости масла и результативного удельного давления. Это обстоятельство требует одинаковых размеров втулок по длине большого диаметра и одинаковой ширины шестерен, в противном случае зубья шестерен будут врезаться в торцы втулок.

Ввиду того, что давление во впадинах зубьев шестерен насоса типа НШ постоянно падает от камеры нагнетания до камеры всасывания, то подвод давления ко всей кольцевой поверхности втулок из камеры нагнетания при отсутствии встречного давления из части впадин шестерен вызовет перекос втулок. Для избежания перекосов втулок и связанных с ним явлений неравномер-ного износа и заедания, часть площади торцов втулок разгружается от давления следующим образом. В полости (между корпусом и крышкой) между торцами крышки и втулок устанавли-вается стальная пластинка, по контуру которой укладывается резиновое кольцо круглого сечения, изолирующее площадь, занятую пластинкой, от давления. При соединении крышки с корпусом рези-новое кольцо получает предварительное сжатие. Давление масла на кольцо стремится вдавить его между пластинкой и крышкой и между пластинкой и торцами и уплотняет эти соединения. Это устройство изолирует контур, занятый от давления кольцом, позволяет уравновесить давление изнутри и извне втулок и способствует равномерному износу втулок.

 

В месте пересечения отверстий корпуса насоса типа НШ для размещения шестерен торце-вые втулки имеют лыски, по которым их стыковые плоскости прилегают друг к другу; при параллельном положении лысок между ними образуется зазор ≈0,01мм. Этот зазор «выбирается» при повороте втулок в одну сторону. Для создания поворота втулок применяются изогнутые проволочки (пружины), обеспечивающие «выборку» зазора между лысками. Проволочки вставляя-ются в соответствующие проточки втулок.

2

2.1.2 Пластинчатые гидромашины

Пластинчатые гидромашины структурно состоят из 3 элементов: статора, ротора и подвижных пластин. Пластинчатой называется гидромашина, имеющая вращающийся ротор с пазами, расположенными радиально или под некоторым углом к радиусу; в пазах принудительно или под действием центральных сил перемещаются пластинки. Путь перемещения пластин ограничива-ется направляющим аппаратом (статором). Машины (насосы) по принципу действия бывают одно-

кратного и двукратного действия.

Пластинчатый насос однократного действия имеет ротор, размещенный на валу, связан-ный с приводным двигателем, в роторе в радиальных пазах размещены пластины. В корпусе насо-са имеются цилиндрическая расточка и два дугообразных канала, связанных с выходными отверс-тиями в корпусе. К выходным отверстиям подсоединены трубопроводы. Ротор размещен со смеще-нием на величину е по отношению к центру корпуса насоса. При вращении ротора от приводного двигателя пластины, под действием центробежных сил, выдвигаются из пазов ротора, прижима-ясь к цилиндрической поверхности расточки. Пластины при вращении ротора совершают одно-временно возвратно - поступательное движение в пазах ротора, что приводит к изменению объемов рабочих камер. Каждая рабочая камера за один оборот ротора осуществляет всасывание и нагнетание один раз.

В чугунном литом корпусе (с крышкой) насоса двукратного действия расположен статор, внутри которого помещается ротор, имеющий цапфы, на которых он может вращаться во втулках дисков. Диски изготавливаются из бронзы и плотно прилегают к торцам статора, образуя рабочую полость насоса. В пазах ротора находятся пластины. Ротор приводится во вращение приводным валом, установленным на двух шарикоподшипниках, из которых один установлен в кор-пусе, а 2-й - в крышке насоса.

Подача жидкости из каждой рабочей камеры за один оборот ротора производится дважды.

Кратность действия гидромашины - это число раз, за которое производится подача жидкости из каждой рабочей камеры за один оборот ротора. По этому принципу насосы называю-тся однократного или двукратного действия.

Прижим пластин к статору производится центробежными силами и давлением жидкости,

подаваемой из напорных окон дисков через кольцевые выточки под пластины.

Ротор пластинчатого насоса однократног одействия вращается по часовой стрелке; на нижней полуокружности статора объем рабочих камер будет увеличиваться, т.е. в этих камерах происходит процесс всасывания жидкости. Жидкость в эти камеры поступает из бака по трубе и распределительному каналу снизу. На верхней полуокружности через канал сверху происходит вытеснение жидкости из рабочих камер в нагнетательную магистраль.

В пазах ротора находятся пластины. Пазы в роторе имеют наклон по отношению к радиусу ротора в сторону вращения. Наличие этого угла предотвращает заклинивание пластин в пазах в

зоне нагнетания насоса, когда пластины своими концами скользят по переходной кривой профиля статора от его большего радиуса к меньшему. Наклонное положение пластин допускает вращение ротора только в одну сторону (по часовой стрелке со стороны приводного вала).

 

Благодаря диаметрально противоположным подводам и отводам рабочей жидкости нагрузка на ротор от давления уравновешивается и разгрузка подшипников ротора обеспечена.

В случае вращения приводного вала в направлении, противоположном паспортному, след-ует изменить направление вращения приводного вала. Для этого ротор с пластинами, статор и диски поворачивают на 180 ⁰ относительно оси, перпендикулярной оси ротора с одновременным поворо- том статора и дисков на 90 ⁰ относительно оси.

3

Радиально–поршневые гидромашины

Объемные машины, вытеснителями в которых являются поршни, называются поршневыми. Отличительной особенностью радиально-поршневых машин является радиальное расположение их цилиндров по отношению к оси вращения ротора или приводного вала.

Эксцентриковые насосы используются в гидроприводах механизированных крепей.

В корпусе насоса на подшипниках качения установлен эксцентриковый вал. Корпус с торцов закрыт крышками. Стыки корпуса с крышками уплотнены бумажными прокладками. Внутренняя полость насоса заполняется рабочей жидкостью через отверстие из бака, расположенного для создания некоторого напора на 0,5 м выше оси вала насоса. Всасывающий трубопровод соединя-ется с корпусом насоса при помощи фланца, который крепится шпильками с гайками. Совместно

с валом выполнены 2 эксцентрика, 3-й эксцентрик плотно посажен на вал и соединен с ним при помощи шпонки. В нижней части корпуса вертикально расположены поршни трубчатой формы, сверху в них вставлены всасывающие клапаны. Клапаны в направляющей части, по которой они садятся в поршни, имеют четыре полукруглые канавки для прохода рабочей жидкости.

Принцип действия эксцентрикового насоса состоит из процессов всасывания и нагнетания.

Процесс всасывания обеспечивается увеличением объема рабочей камеры, сопровождаемым падением давления до вакуумметрического.

Процесс нагнетания жидкости насосом происходит за счет уменьшения объемов его рабочих

камер. Процессы всасывания и нагнетания происходят при возвратно-поступательном движении

поршней, получаемом при вращении эксцентрикового вала приводным двигателем.

Два эксцентрика выполнены совместно с валом, а третий эксцентрик плотно посажен на вал и соединен с ним при помощи шпонки. Такое конструктивное решение вызывается условиями монтажа кольца эксцентрика.

Эксцентрики расположены своими наибольшими радиусами под углом 120 ⁰ друг к другу для снижения пульсации рабочей жидкости.

Сверху в поршни вставлены всасывающие клапаны, тщательно притертые к поршням по коническим поверхностям. Благодаря пружине верхний торец клапана постоянно находится с эксцентриком в контакте.