книги / Устройство, принцип действия и оценка технического состояния пластинчатых насосов и гидромоторов

Подвижное кольцо 2 имеет одну шарнирную опору 5, относительно которой оно может поворачиваться в пределах внутреннего пространства корпуса 1 и таким образом изменять свое положение относительно ротора 4. Это позволяет увеличивать или уменьшать эксцентриситет е, что в свою очередь позволяет изменять подачу насоса в зависимости от величины давления в напорной линии. Если подвижное кольцо займет крайнее левое положение (максимальный эксцентриситет), то подача будет максимальной, если крайнее правое (минимальный эксцентриситет), то минимальнойилибудет вовсеотсутствовать.

Рис. 3. Регулируемый пластинчатый гидронасос: 1 – корпус; 2 – подвижное кольцо; 3 – пластины; 4 – ротор; 5 – шарнирная опора подвижного кольца; 6 – уплотнение; 7 – возвратная пружина; 8 – распорное кольцо; е – эксцентриситет; S – линия всасывания; P – линия нагнетания; Х – управляющее давление; L – линия утечек; K – рабочая камера

В процессе работы насоса возникают утечки жидкости, которые могут оказывать нежелательное давление при перемещении подвижного кольца. Во избежание этого внутреннюю полость между корпусом и кольцом соединяют со сливной магистралью.

Пружина 7 возвращает подвижное кольцо 2 в исходное положение в случае снижения давления управления, тем самым увеличивая величину эксцентриситета е и подачу насоса. Кольцо 8 обеспечивает поджим пластин к внутренней поверхности статорного кольца.

11

Рассмотрим устройство и принцип действия некоторых гидронасосов.

Гидронасос Г12–2М. Подробнее устройство и принцип работы пластинчатого насоса двухкратного действия рассмотрим на примере насоса Г12–2М (рис. 4). Основными деталями насоса являются корпус с крышкой, приводной вал с подшипниками и рабочий комплект.

Рабочий комплект (рис. 4, а) состоит из распределительных дисков 1 и 7, статора 3, ротора 4 и пластин 5. Диски и статор, зафиксированные в угловом положении относительно корпуса штифтом 9, прижимаются друг к другу пружинами (не показаны), а также давлением масла в напорной линии. При вращении ротора 4, связанного через шлицевое соединение с приводным валом, в направлении, указанном стрелкой, пластины 5 центробежной силой и давлением масла, подведенного в отверстия 11, прижимаются к внутренней поверхности 10 статора 3, имеющей форму овала, и, следовательно, совершают возвратно-поступательное движение в пазах ротора.

Во время движения пластин от точки А до точки В и от точки С до точки D объемы камер, образованных двумя соседними пластинами, внутренней поверхностью статора, наружной поверхностью ротора и торцевыми поверхностями дисков 1 и 7, увеличиваются, и масло заполняет рабочие камеры через окна 2 и 12 диска 1, связанные со всасывающей линией. При движении в пределах участков ВС и DА объемы камер уменьшаются, и масло вытесняется в напорную линию гидросистемы через окна 6 и 8 диска 7. Поскольку зоны нагнетания (ВС и DА) и всасывания (АВ и CD) расположены диаметрально относительно ротора, на него не действуют радиальные усилия, что положительно сказывается на долговечности подшипников приводного вала.

Конструкция насоса показана на рис. 4, б. В расточках корпуса 15 и крышки 1 установлен рабочий комплект (диски 3 и 7, статор 5, ротор 6, пластины 16). Ротор через шлицевое соединение связан с приводным валом 11, опирающимся на шарикоподшипники 2 и 8. Наружные утечки или подсос воздуха по валу исключаются манжетами 10, установленными в расточке фланца 9. Комплект сжима-

12

а

б

Рис. 4. Пластинчатый нерегулируемый насос двухкратного действия Г12-2М: а – рабочий комплект: 1, 7 – распределительные диски; 3 – статор; 4 – ротор; 5 – пластины; 6, 8 – окна напорной полости; 2, 12 – окна всасывающей полости; 9 – штифт; 10 – внутренняя поверхность статора; 11 – отверстие; б – устройство: 1 – крышка; 2, 8 – подшипники; 3, 7 – диски; 4 – окно; 5 – статор; 6 – ротор; 9 – фланец; 10 – манжеты; 11 – вал приводной; 12 – пружина; 13 – камера под давлением; 14 – окно всасывания; 15 – корпус;

16 – пластины; 17 – отверстие; 18 – штифт; 19 – окно

13

ется тремя пружинами 12 и давлением масла в камере 13. Окна 4 диска 3 через отверстия 17 статора соединены с глухими окнами всасывания 14 диска 7, благодаря чему масло из всасывающей линии поступает в ротор с двух сторон, что облегчает условия всасывания. В напорную линию масло вытесняется через окна 19 диска 7. Поворот комплекта предотвращается штифтом 18 (или винтами), проходящими через отверстия в деталях 1, 3, 5, 7 и 15.

Гидронасос 5Г12 – 2М. Однопоточный насос с постоянным по величине и направлению потоком рабочей жидкости предназначен для подачи при номинальном давлении минерального масла в гидросистемы машин (рис. 5).

Рис. 5. Пластинчатый нерегулируемый насос 5Г12 – 2М: 1 – крышка; 2 – статор; 3 – корпус; 4 – диск с шейкой; 5 – пружина; 6 – фланец; 7 – вал; 8 – пластина; 9 – ротор; 10 – распределительный диск; Б – всасывающий канал; В – напорный канал; Г – отверстия статора

Пластины 8, установленные в пазах ротора 9, под действием центробежной силы в момент пуска и в дальнейшем под действием подводимого под их торцы давления жидкости всегда прижаты к внутренней поверхности статорного кольца 2. За счет эксцентриситета статорного кольца попеременно происходит увеличение рабочих камер К (при всасывании жидкости) и их уменьшение (при вытеснении жидкости в напорную линию). При наличии двух экс-

14

центриситетов каждая рабочая камера принимает участие в нагнетании жидкости в напорную линию дважды.

Подвод жидкости из всасывающего отверстия Б и отвод в нагнетаемое отверстие В осуществляется через окна в распределительных дисках 4 и 10. Поджим распределительного диска к ротору осуществляется в момент пуска за счет пружин 5, при дальнейшей работе за счет создаваемого давления в напорной линии.

Гидронасос гидроусилителя руля (ГУР) автомобиля ЗИЛ-4331.

Поскольку двигатель автомобиля работает на различных частотах вращения, насос гидроусилителя должен быть высокопроизводительным, чтобы уже при невысокой частоте вращения коленчатого вала обеспечивать поворот рулевых колес с требуемой быстротой и легкостью. Для обеспечения этого условия насос имеет двойной достаточно большой эксцентриситет (рис. 6).

Рис. 6. Пластинчатый нерегулируемый гидронасос ГУР автомобиля ЗИЛ-4331: 1 – корпус; 2 – приводной вал; 3 – статор; 4 – ротор; 5 – распределительный диск; 6 – калиброванное отверстие; 7 – перепускной клапан;

8 – дросселирующая шайба; 9	– седло предохранительного клапана;
10 – предохранительный клапан;	11 – коллектор; 12 – масляный бачок;

13 – сапун; 14 – заливной сетчатый фильтр; 15 – масляный фильтр

15

Рабочая жидкость из бачка 12 через полость в корпусе насоса попадает в пространство между лопастями и вытесняется при дальнейшем вращении ротора (из-за уменьшения объема рабочих камер) через отверстия в распределительном диске 4 в напорную линию через калиброванное дросселирующее отверстие 6.

Предохранительный клапан 10 установлен внутри перепускного клапана 7, который ограничивает количество масла, подаваемого насосом к гидроусилителю, при повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Перепускной клапан работает следующим образом. Гнездо клапана соединено с одной стороны с полостью нагнетания насоса, а с другой – с линией нагнетания системы гидроусилителя, которая соединена с полостью нагнетания насоса калиброванным отверстием 6. При увеличении подачи масла в выходной линии насоса (в результате возрастания частоты вращения коленчатого вала двигателя) разность давлений в полости нагнетания насоса и в линии нагнетания системы из-за наличия сопротивления отверстия 6 повышается, увеличивается разность давлений на торцах перепускного клапана. При определенной разности давлений (при повышении давления в выходной линии насоса до 6,7–7 МПа) усилие, стремящееся сдвинуть клапан вправо, возрастает настолько, что пружина сжимается, и клапан 10, перемещаясь вправо, соединяет полость нагнетания с бачком 12 через коллектор 11, и дальнейшее увеличение подачи масла

всистему почти прекращается.

1.4.Основные неисправности пластинчатого насоса

К основным неисправностям насоса относят:

–отсутствие подачи масла в напорную линию;

–снижение подачи насоса;

–повышенный шум при работе насоса;

–резкие колебания давления в напорной линии.

Отсутствие подачи масла в напорную линию свидетельствует о засорении или разгерметизации всасывающей магистрали, полом-

16

Рис. 7. Механический износ пластинчатого насоса

ке приводного вала (скручивании вала между подшипником и ротором) в случае заклинивания пластин ротора или залипания их вследствие загрязнения масла либо применения масла несоответствующего сорта.

Снижение подачи масла может быть вызвано частичной разгерметизацией и подсосом воздуха во всасывающей магистрали или через уплотнительную манжету приводного вала насоса.

Повышенный шум при работе насоса может иметь гидравлическую или механическую природу. Гидравлический шум может быть вызван эрозионным износом деталей вследствие кавитации. Механический шум, как правило, сопровождается повышением температуры корпуса насоса вследствие износа подшипников вала или значительного износа статорного кольца и пластин (рис. 7).

Внешнее давление и механические повреждения – наиболее распространенные отказы насосов – связаны с качеством жидкости и отсутствием смазки. Как только происходит разрыв смазочной пленки, неисправность становится неизбежной. К возникновению таких отказов в работе насосов приводит следующее:

–наличие в жидкости воздуха (кавитация, аэрация), крупных твердых частиц; химических веществ (вода, неправильные добавки, смола и т.п.);

–слишком высокая или слишком низкая вязкость рабочей жид-

кости;

–перегрев рабочей жидкости;

–низкое качество рабочей жидкости, теряющей свои основные химические характеристики.

17

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Выполнить следующее:

1. Определить параметры насоса 5Г12 – 2М и насоса ГУР автомобиля ЗИЛ-4331:

–рабочий объем насоса qн и теоретическую подачу насоса Qт.н;

–объемный КПД насоса (коэффициент подачи) ηоб.н;

–фактическую полезную мощность насоса Nп.н.

При определении параметров насосов использовать исходные данные, представленные в табл. 1, где приняты следующие обозначения: R, r – наибольший и наименьший радиусы статора, z – количество пластин, t – толщина пластин, b – ширина ротора, n – частота вращения вала, Qд.н – действительная подача насоса, Рном – номинальное давление, α – угол наклона пластин.

Таблица 1

	Тип насоса	R,	r,	z	t,	b,	n,	Qд.н,	Рном,	α, …°
		мм	мм		мм	мм	об/мин	л/мин	МПа
	5Г12 – 2М	31	28,8	12	2,2	24	960	12,7	6,3	8,5
	Насос ГУР	24,5	21	10	2	22	600	9	5,5±0,5	0
	автомобиля ЗИЛ-4331						2000	17	7,0±0,5

2.Построить график зависимости Qд.н = f(n) для насоса ГУР автомобиля ЗИЛ-4331.

3.Результаты расчетов свести в табл. 2.

4.Сделать вывод о значении величины рабочей камеры.

			Таблица 2
	Параметр	Насос	Насос ГУР автомобиля ЗИЛ-4331
		5Г12 – 2М	n = 600 об/мин n = 2000 об/мин
	Рабочий объем qн, см3
	Теоретическая подача Qт.н,
	л/мин

Коэффициент подачи ηоб.н

Полезная мощность Nп.н, кВт

18

Контрольные вопросы

1.Расскажите об устройстве пластинчатых насосов.

2.От чего зависит подача пластинчатых насосов?

3.В чем состоит принцип действия насоса с изменяющимся рабочим объемом?

4.Назовите основные причины, вызывающие отказы в работе насосов.

5.Назовите основные неисправности насосов.

Список рекомендуемой литературы

1.Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для втузов / Т. М. Башта [и др.]. – М.: Альянс, 2013. – 423 с.

2.Лепешкин А.В., Михайлин А.А., Шейпак А.А. Гидравлика

игидропневмопривод: учебник для вузов: в 2 ч. – М.: Изд-во МГИУ, 2009. – Ч. 2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. – 351 с.

3.Гидравлика и гидропневмопривод: учебник для вузов / Т.В. Артемьева [и др.]. – М.: Академия, 2014. – 349 с.

19

Учебное издание

УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПЛАСТИНЧАТЫХ НАСОСОВ

И ГИДРОМОТОРОВ

Методические указания к выполнению практической работы

Составитель Пугин Константин Георгиевич

Редактор и корректор Е.В. Копытина

Подписано в печать 13.05.19. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 1,25. Тираж 15 экз. Заказ № 76/2019.

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.

Тел. [phone].

20