Министерство  образования Российской Федерации

Омский  Государственный Технический Университет

Кафедра «Гидромеханика и транспортные машины» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     РЕФЕРАТ ПО ТЕМЕ

     «Насосы и гидромоторы» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                       Выполнил: студент группы МС-318,

                                                                                                          Емельянов Д.А.

                                                                                   Проверил: Шамутдинов А.Х.

                                                                                                              
 
 
 
 

Омск

2010

 

Содержание:

 

1. Некоторые  термины и определения

2. Гидравлические машины шестеренного типа

3. Пластинчатые насосы и гидромоторы

4. Радиально-поршневые насосы и гидромоторы

5. Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы

Список  литературы 

 

      Насосы и гидромоторы 

     

1. Некоторые термины и определения

 

     Насос - гидравлическая машина, в которой  механическая энергия, приложенная к выходному валу, преобразуется в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости.

     Гидродвигатель - машина, в которой энергия потока рабочей жидкости преобразуется  в энергию движения выходного  звена. Если выходное звено получает вращательное движение, то такой гидродвигатель называют гидромотором, если поступательное, то силовым цилиндром.

     Гидромашина, которая может работать в режиме насоса или гидромотора, называется обратимой.

     Рабочий объем гидромашины в насосе - это  объем жидкости вытесняемый в систему за один оборот вала насоса; в гидромоторе - объем жидкости, необходимый для получения одного оборота вала гидромотора. Гидромашины изготавливаются с постоянным и переменным рабочим объемом. В соответствии с этим с постоянным рабочим объемом называются нерегулируемые, а с переменным - регулируемые.

     Гидролиния (магистраль) - как уже говорилось в лекции 2, это трубопровод, по которому транспортируется рабочая жидкость. Различают магистрали всасывающие, напорные, сливные и дренажные.

     Производительность насоса (подача) - это отношение объема подаваемой жидкости ко времени.

     Теоретическая производительность насоса Q_Т - это расчетный объем жидкости, вытесняемый в единицу времени из его полости нагнетания.

     Действительная  производительность насоса Q_Д уменьшается на величину QН из-за обратного течения жидкости в насосе из полости нагнетания в полость всасывания и из-за утечки жидкости во внешнюю среду. Поэтому

     Q_Д = Q_Т - Q_Н, 

     а отношение 

       

     где η_об.н. - объемный КПД насоса.

     Объемные  потери и объемный КПД гидромотора.

     При работе машины в режиме гидромотора в приемную его полость поступает жидкость под давлением от насоса. Объемные потери в гидромоторе сводятся в основном к утечкам жидкости через зазоры между сопрягаемыми элементами. Это приводит к тому, что подводимый объем жидкости Q_П превышает теоретическое значение Q_Т. Поэтому 

       

     где ΔQ_М - величина утечек в гидромоторе (объемные потери).

     Мощность  и крутящий момент на валу гидромотора. Фактическая мощность развиваемая  гидромотором при данном перепаде давлений 

     N_{M факт} = ΔPq_Mn_Mη_M 

     где q_м - рабочий объем гидромотора;

     n_м - частота вращения гидромотора;

     η_м - общий КПД гидромотора.

     Выразив крутящий момент через теоретическую  мощность N_Т = ΔPqn и угловую скорость ω= 2πn, получим теоретическую величину крутящего момента для гидромашины:

 

       

     

2. Гидравлические  машины шестеренного типа

 

     Шестеренные машины в современной технике  нашли широкое применение. Их основным преимуществом является конструкционная простота, компактность, надежность в работе и сравнительно высокий КПД. В этих машинах отсутствуют рабочие органы, подверженные действию центробежной силы, что позволяет эксплуатировать их при частоте вращения до 20 с^-1. В машиностроении шестеренные гидромашины применятся в системах с дроссельным регулированием.

     Шестеренные насосы. Основная группа шестеренных  насосов состоит из двух прямозубых шестерен внешнего зацепления (рис.1, а). Применяются также и другие конструктивные схемы, например, насосы с внутренним зацеплением (рис.3.1, б), трех- и более шестерные насосы (рис.1, в). 

     

     Рис.1. Схемы шестеренных насосов:

     а - с внешним зацеплением; б - с внутренним зацеплением; в - трехшестеренный 

     Шестеренный насос с внешним зацеплением (рис.3.1, а) состоит из ведущей 1 и ведомой 2 шестерен, размещенных с небольшим зазором в корпусе 3. При вращении шестерен жидкость, заполнившая рабочие камеры (межзубовые пространства), переносится из полости всасывания 4 в полость нагнетания 5. Из полости нагнетания жидкость вытесняется в напорный трубопровод.

     В общем случае подача шестерного насоса определяется по формуле 

       

     где k - коэффициент, для некорригированных  зубьев k = 7, для корригированных  зубьев k = 9,4; D - диаметр начальной  окружности шестерни; z - число зубьев; b - ширина шестерен; n - частота оборотов ведущего вала насоса; η_об - объемный КПД.

     Шестеренный насос в разобранном состоянии  представлен на рис.2. Шестеренный  насос состоит из корпуса 8, выполненного из алюминиевого сплава, внутри которого установлены подшипниковый блок 2 с ведущей 1 и ведомой 3 шестернями и уплотняющий блок 5, представляющий собой другую половину подшипника. Для радиального уплотнения шестерен в центральной части уплотняющего блока имеются две сегментные поверхности, охватывающие с установленным зазором зубья шестерен. Для торцевого уплотнения шестерен служат две поджимные пластины 7, устанавливаемые в специальные пазы уплотняющего блока с обеих сторон шестерен. В поджимных пластинах и в левой части уплотняющего блока есть фигурные углубления под резиновые прокладки 6. Давлением жидкости из полости нагнетания пластины 7 прижимаются к торцам шестерен, благодаря чему автоматически компенсируется зазор, а утечки остаются практически одинаковыми при любом рабочем давлении насоса. Ведущая и ведомая шестерни выполнены заодно с цапфами, опирающимися на подшипники скольжения подшипникового и уплотняющего блоков. Одна из цапф ведущей шестерни имеет шлицы для соединения с валом приводящего двигателя. Насос закрывается крышкой 4 с уплотнительным резиновым кольцом 9. Приводной вал насоса уплотнен резиновой манжетой, закрепленной специальными кольцами в корпусе насоса. 

     

     Рис.2. Шестеренный насос НШ-К и его  составные элементы 

     Шестеренные насосы с внутренним зацеплением  сложны в изготовлении, но дают более  равномерную подачу и имеют меньшие  размеры. Внутренняя шестерня 1 (см. рис.1, б) имеет на два-три зуба меньше, чем внешняя шестерня 2. Между внутренней и внешней шестернями имеется серпообразная перемычка 3, отделяющая полость всасывания от напорной полости. При вращении внутренней шестерни жидкость, заполняющая рабочие камеры, переносится в напорную полость и вытесняется через окна в крышках корпуса 4 в напорный трубопровод.

     На  рис.1, в приведена схема трехшестеренного насоса. В этом насосе шестерня 1 ведущая, а шестерни 2 и 3 - ведомые, полости 4 - всасывающие, а полости 5 - напорные. Такие насосы выгодно применять в гидроприводах, в которых необходимо иметь две независимые напорные гидролинии.

     Равномерность подачи жидкости шестерным насосом  зависит от числа зубьев шестерни и угла зацепления. Чем больше зубьев, тем меньше неравномерность подачи, однако при этом уменьшается производительность насоса. Для устранения защемления жидкости в зоне контакта зубьев шестерен в боковых стенках корпуса насоса выполнены разгрузочные канавки, через которые жидкость отводится в одну из полостей насоса.

     Шестеренные гидромоторы. Работа шестеренных гидромоторов осуществляется следующим образом. Жидкость из гидромагистрали (см. рис.1, а) поступает в полость 4 гидродвигателя и, воздействуя на зубья шестерен, создает крутящий момент, равный 

       

     где η_м - механический КПД гидромотора.

     Конструктивно шестерные гидромоторы отличаются от насосов меньшими зазорами в подшипниках, меньшими усилиями поджатия втулок к торцам шестерен, разгрузкой подшипников от неуравновешенных радиальных усилий. Пуск гидромоторов рекомендуется производить без нагрузки.

     Шестеренные машины являются обратимыми, т.е. могут быть использованы и как гидромоторы и как насосы. 

     

3. Пластинчатые  насосы и гидромоторы

 

     Пластинчатые  насосы и гидромоторы так же, как  и шестеренные, просты по конструкции, компактны, надежны в эксплуатации и сравнительно долговечны. В таких машинах рабочие камеры образованы поверхностями статора, ротора, торцевых распределительных дисков и двумя соседними вытеснителями-платинами. Эти пластины также называют лопастями, лопатками, шиберами.

     Пластинчатые  насосы могут быть одно-, двух- и многократного действия. В насосах однократного действия одному обороту вала соответствует одно всасывание и одно нагнетание, в насосах двукратного действия - два всасывания и два нагнетания.

     Схема насоса однократного действия приведена  на рис.3. Насос состоит из ротора 1, установленного на приводном валу 2, опоры которого размещены в корпусе насоса. В роторе имеются радиальные или расположенные под углом к радиусу пазы, в которые вставлены пластины 3. Статор 4 по отношению к ротору расположен с эксцентриситетом е. К торцам статора и ротора с малым зазором (0,02…0,03 мм) прилегают торцевые распределительные диски 5 с серповидными окнами. Окно 6 каналами в корпусе насоса соединено с гидролинией всасывания 7, а окно 8 - с напорной гидролинией 9. Между окнами имеются уплотнительные перемычки 10, обеспечивающие герметизацию зон всасывания и нагнетания. Центральный угол , образованный этими перемычками, больше угла между двумя соседними пластинами.

     При вращении ротора пластины под действие м центробежной силы, пружин или под давлением жидкости, подводимой под их торцы, выдвигаются из пазов и прижимаются к внутренней поверхности статора. Благодаря эксцентриситету объем рабочих камер вначале увеличивается - происходит всасывание, а затем уменьшается - происходит нагнетание. Жидкость из линии всасывания через окна распределительных дисков вначале поступает в рабочие камеры, а затем через другие окна вытесняется из них в напорную линию.

     При изменении эксцентриситета е  изменяется подача насоса. Если е = 0 (ротор  и статор расположены соосно), платины не будут совершать возвратно-поступательных движений, объем рабочих камер не будет изменяться, и, следовательно, подача насоса будет равна нулю. При перемене эксцентриситета с +е на -е изменяется направление потока рабочей жидкости (линия 7 становится нагнетательной, а линия 9 - всасывающей). Таким образом, пластинчатые насосы однократного действия в принципе регулируемые и реверсируемые. 

     

     Рис.3. Схема пластинчатого насоса однократного действия: 
1 - ротор; 2 - приводной вал; 3 - пластины; 4 - статор;  
5 - распределительный диск; 6, 8 - окна; 7 - гидролиния всасывания; 9 - гидролиния нагнетания 

     Подачу  пластинчатого насоса однократного действия определяют по формуле 

     

     где b - ширина пластин; е - эксцентриситет; D - диаметр статора; z - число платин; t - толщина платин; n - частота вращения ротора.