metodakr
.pdf60
Таблица 3.3 – Технические |
|
характеристики |
пластинчатых |
|||||||||
нерегулируемых насосов типа Г12 [14]. |
|
|
|
|
|
|
||||||
Основные |
31-12ГАМ |
31-12Г М |
32-12ГАМ |
|
32-12Г М |
33-12ГАМ |
33-12Г М |
24-12ГАМ |
24-12Г М |
25-12ГАМ |
25-12Г М |
26-12ГАМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
параметры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочий объем, |
8 |
12,5 |
16 |
|
25 |
32 |
40 |
63 |
80 |
125 |
160 |
224 |
см3 |
|
|||||||||||
Номинальная |
5 |
8 |
12 |
|
18 |
25 |
35 |
50 |
70 |
100 |
140 |
200 |
подача, л/мин |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номинальное |
6,3 |
6,3 |
6,3 |
|
6,3 |
6,3 |
6,3 |
6,3 |
6,3 |
6,3 |
6,3 |
6,3 |
давление, МПа |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объемный КПД |
0,73 |
0,78 |
0,81 |
|
0,85 |
0,89 |
0,92 |
0,89 |
0,9 |
0,92 |
0,93 |
0,9 |
Полный КПД |
0,55 |
0,6 |
0,7 |
|
0,76 |
0,8 |
0,84 |
0,8 |
0,82 |
0,85 |
0,86 |
0,9 |
В таблице 3.4 приведены технические характеристики пластинчатых нерегулируемых насосов типа БГ12 [14].
Таблица 3.4 – Технические |
характеристики |
|
пластинчатых |
||||||||
нерегулируемых насосов типа БГ12. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Основные |
21-12БГАМ |
-12БГ21М |
22-12БГАМ |
|
-12БГ22М |
23-12БГАМ |
-12БГ23М |
24-12БГАМ |
|
-12БГ24М |
25-12БГАМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
параметры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочий объем, |
5 |
8 |
12,5 |
|
16 |
20 |
25 |
45 |
|
56 |
80 |
см3 |
|
|
|||||||||
Номинальная |
5,4 |
9 |
14,6 |
|
19,4 |
25,5 |
33 |
56 |
|
74 |
102 |
подача, л/мин |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номинальное |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
|
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
|
12,5 |
12,5 |
давление, МПа |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Объемный КПД |
0,72 |
0,75 |
0,78 |
|
0,81 |
0,85 |
0,88 |
0,83 |
|
0,88 |
0,9 |
Полный КПД |
0,55 |
0,6 |
0,66 |
|
0,7 |
0,75 |
0,8 |
0,75 |
|
0,77 |
0,85 |
61
3.4Роторно-поршневые насосы
Роторно-поршневыми называются насосы, в которых вытеснители имеют форму поршней (плунжеров), а рабочие камеры ограничиваются вытеснителями в цилиндрических полостях ротора.
Различают радиальные и аксиальные роторно-поршневые насосы. В радиальных насосах рабочие камеры расположены радиально по отношению к оси ротора. Если ось вращения ротора параллельна осям рабочих камер, насос называется аксиально-поршневым
3.4.1 Радиальные роторно-поршневые насосы
Радиально-поршневые гидромашины применяют при сравнительно высоких давлениях (10 МПа и выше). По принципу действия радиальнопоршневые гидромашины делятся на одно-, двух- и многократного действия. В машинах однократного действия за один оборот ротора поршни совершают одно возвратно-поступательное движение. Схема радиально-поршневого насоса однократного действия приведена на рисунке 3.5.
Рисунок 3.5 – Схема радиально-поршневого насоса однократного действия: 1 – ротор; 2 – ось; 3 – всасывающий канал; 4 – нагнетательный канал; 5 – окна; 6 – цилиндры; 7 – статор; 8 – муфта; 9 – поршни
Рабочими камерами в насосе являются радиально расположенные цилиндры, а вытеснителями – поршни. Ротор (блок цилиндров) 1 на
62
скользящей посадке установлен на ось 2, которая имеет два канала 3 и 4 (один соединен с гидролинией всасывания, другой – с напорной гидролинией). Каналы имеют окна 5, которыми они могут соединяться с цилиндрами 6. Статор 7 по отношению к ротору располагается с эксцентриситетом.
Ротор вращается от приводного вала через муфту 8. При вращении ротора в направлении, указанном на рисунке 3.5 стрелкой, поршни 9 вначале выдвигаются из цилиндров (происходит всасывание), а затем вдвигаются (нагнетание). Соответственно рабочая жидкость вначале заполняет цилиндры, а затем поршнями вытесняется оттуда в канал 4 и далее в напорную линию гидросистемы. Поршни выдвигаются и прижимаются к статору центробежной силой или принудительно (пружиной, давлением рабочей жидкости или иным путем).
Радиально-поршневые насосы могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Регулирование подачи, а также реверс осуществляются изменением величины и знака эксцентриситета. Увеличение подачи достигается за счет увеличения числа рядов цилиндров (многорядные насосы).
Средняя подача нерегулируемого и регулируемого радиальнопоршневого насоса определяется соответственно по формулам (3.4), (3.5)
Q = ηОπd2ezmi/2 ; |
(3.4) |
Q = ηОπd2eziuen/2 , |
(3.5) |
где d – диаметр поршня;
e – эксцентриситет; величина которого находится в пределах
3 ÷ 10 мм;
ue = e/emax – параметр регулирования;
m – число ходов поршня за один оборот вала насоса; i – число рядов поршня.
Промышленность выпускает регулируемые насосы типа НП, НПД и нерегулируемые – типа Н с давлением до 50 МПа.
Радиально-поршневые насосы имеют четыре модификации по управлению:
−НРР – насосы с ручным управлением нереверсивные;
−НРРШ – насосы с ручным управлением, нереверсивные, с встроенным шестеренным насосом для питания вспомогательных механизмов гидросистемы;
63
−НРС и 2НРС – насосы со следящим гидравлическим управлением ( НРС – нереверсивные ; 2НРС – реверсивные );
−НРМ и НР4М – насосы с электрогидравлическим механизмом управления на две и четыре подачи (реверсивные);
−НРД – насосы с управлением по давлению (нереверсивные).
Вкачестве примера рассмотрим расшифровку насоса 2НРС 250Д/20:
цифра 2 – реверсивный, радиально-поршневой со следящим гидравлическим управлением; 250 – величина рабочего объема в см3; Д – модернизированный; 20 – номинальное давление в МПа.
Втаблице 3.5 приведены основные параметры радиально-поршневых регулируемых насосов типа НР.
Таблица 3.5 – Основные параметры радиально-поршневых регулируемых насосов
Параметр |
НРР |
НРШ |
НРС |
НРМ |
НР4М |
НРМ |
|
НРД |
|
125А/ |
250А/ |
500А/ |
450/10 |
224/10 |
360/1 |
125А/ |
250А/ |
500А/ |
|
|
20 |
20 |
20 |
|
|
0 |
20 |
20 |
20 |
Рабочий объем насоса, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
см3: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поршневого |
125 |
250 |
500 |
450 |
224 |
360 |
125 |
250 |
500 |
шестеренного |
50 |
100 |
100 |
100 |
50 |
80 |
50 |
100 |
100 |
Номинальная подача |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
насоса, л/мин: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поршневого |
100 |
200 |
400 |
400 |
200 |
300 |
46 |
110 |
250 |
шестеренного |
35 |
80 |
80 |
80 |
35 |
60 |
35 |
80 |
80 |
Номинальное давление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
насоса, МПа: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поршневого |
20 |
20 |
20 |
10 |
10 |
10 |
20 |
20 |
20 |
шестеренного |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
1,6 |
КПД насоса, %: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
объемный |
85 |
85 |
87 |
90 |
90 |
90 |
85 |
85 |
87 |
полный |
77 |
77 |
77 |
85 |
83 |
81 |
77 |
77 |
77 |
В таблице 3.6 приведены основные параметры радиально-поршневых нерегулируемых насосов типа Н.
64
Таблица 3.6 – Основные параметры радиально-поршневых нерегулируемых насосов
Марка |
Подача Q, |
Давление P, |
Частота |
КПД насоса |
||
вращения n, |
|
|
||||
насоса |
л/c |
МПа |
|
|
|
|
об/мин |
объемный ηО |
общий η |
||||
|
|
|
||||
Н-400 |
0,083 |
20 |
1450 |
- |
0,58 |
|
Н-401 |
0,3 |
32 |
1450 |
- |
0,73 |
|
Н-403 |
0,5 |
32 |
1450 |
- |
0,76 |
|
Н-450 |
0,05 |
50 |
980 |
0,70 |
- |
|
Н-451А |
0,083 |
50 |
980 |
0,80 |
- |
|
Н-451 |
0,133 |
50 |
980 |
0,80 |
- |
|
Н-518 |
14 |
16 |
1000 |
- |
- |
|
НП-500 |
0,027 |
40 |
1420 |
- |
- |
3.4.2Аксиальные роторно-поршневые насосы
Ваксиально-поршневых насосах ось вращения параллельна осям рабочих камер и вытеснителей или составляет с ними угол менее 45 °. Аксиально-поршневые насосы бывают двух типов: с наклонным блоком и
снаклонным диском (рисунок 3.6).
Рисунок 3.6 – Схемы аксиально-поршневых гидромашин: а – с наклонным диском; б – с наклонным блоком; 1 – ведущий вал; 2 – диск; 3 – шток; 4 – блок цилиндров; 5 – поршень; 6 – распределитель; 7 – пазы; 8 – шарнир; 9 – шатун
Гидромашина с наклонным диском включает в себя блок цилиндров, ось которого совпадает с осью ведущего вала 1, а под углом а к нему расположена ось диска 2, с которым связаны штоки 3 поршней 5. Ниже
65
рассмотрена схема работы гидромашины в режиме насоса. Ведущий вал приводит во вращение блок цилиндров.
При повороте блока вокруг оси насоса на 180 ° поршень совершает поступательное движение, выталкивая жидкость из цилиндра. При дальнейшем повороте на 180 ° поршень совершает ход всасывания. Блок цилиндров своей шлифованной торцовой поверхностью плотно прилегает к тщательно обработанной поверхности неподвижного распределителя 6, в котором сделаны полукольцевые пазы 7. Один из этих пазов соединен через каналы со всасывающим трубопроводом, другой – с напорным трубопроводом. В блоке цилиндров выполнены отверстия, соединяющие каждый из цилиндров блока с распределителем. Если в гидромашину через каналы подавать под давлением рабочую жидкость, то, действуя на поршни, она заставляет их совершать возвратно-поступательное движение, а они, в свою очередь, вращают диск и связанный с ним вал. Таким образом работает аксиально-поршневой гидромотор.
Принцип действия аксиально-поршневого насоса-гидромотора с наклонным блоком цилиндров заключается в следующем. Блок 4 цилиндров с поршнями 5 и шатунами 9 наклонен относительно приводного диска 2 вала 1 на некоторый угол. Блок цилиндров получает вращение от вала через универсальный шарнир 8. При вращении вала поршни 5 и связанные с ними шатуны 9 начинают совершать возвратнопоступательные движения в цилиндрах блока, который вращается вместе с валом. За время одного оборота блока каждый поршень производит всасывание и нагнетание рабочей жидкости. Один из пазов 7 в распределителе 6 соединен со всасывающим трубопроводом, другой – с напорным. Объемную подачу аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком цилиндров можно регулировать, изменяя угол наклона оси блока относительно оси вала в пределах 25 °. При соосном расположении блока цилиндров с ведущим валом поршни не перемещаются и объемная подача насоса равна нулю.
Конструкция нерегулируемого аксиально-поршневого насосагидромотора с наклонным диском показана на рисунке 3.7. В корпусе 4 вместе с валом 1 вращается блок 5 цилиндров. Поршни 11 опираются на наклонный диск 3 и благодаря этому совершают возвратно-поступательное движение. Осевые силы давления передаются непосредственно корпусным деталям – передней крышки 2 через люльку 14 и задней крышке 8 корпуса – через башмаки 13 поршней и распределитель 7, представляющие собой гидростатические опоры, успешно работающие при высоких давлениях и скорости скольжения.
66
Рисунок 3.7 – Аксиально-поршневой нерегулируемый насосгидромотор с наклонным диском: 1 – вал; 2, 8 – крышки; 3 – наклонный диск; 4 – корпус; 5 – блок цилиндров; 6 – торец блока цилиндров; 7 – распределитель; 9 – окно; 10 – пружина; 11 – поршень; 12 – шлицевое соединение; 13 – башмак;
14 – люлька
В аксиально-поршневом насосе-гидромоторе применена система распределения рабочей жидкости торцового типа, образованная торцом 6 блока цилиндров, на поверхности которого открываются окна 9 цилиндров, и торцом распределителя 7.
Система распределения выполняет несколько функций. Она является упорным подшипником, воспринимающим сумму осевых сил давления от всех цилиндров; переключателем соединения цилиндров с линиями всасывания и нагнетания рабочей жидкости; вращающимся уплотнением, разобщающим линии всасывания и нагнетания одну от другой и от окружающих полостей. Поверхности образующие систему распределения, должны быть взаимно центрированы, а одна из них (поверхность блока цилиндров) – иметь небольшую свободу самоориентации для образования слоя смазки. Эти функции выполняет подвижное эвольвентное шлицевое соединение 12 между блоком цилиндров и валом. Чтобы предотвратить раскрытие стыка системы распределения под действием момента центробежных сил поршней, предусмотрен центральный прижим блока пружиной 10.
67
В нерегулируемом аксиально-поршневом насосе-гидромоторе с реверсивным потоком и наклонным блоком цилиндров (рисунок 3.8) ось вращения блока 7 цилиндров наклонена к оси вращения вала 1. В ведущий диск 14 вала заделаны сферические головки 3 шатунов 4, закрепленных также с помощью сферических шарниров 6 в поршнях 13.
Рисунок 3.8 – Аксиально-поршневой нерегулируемый насос-гидромотор с реверсивным потоком и наклонным блоком: 1 – вал; 2- уплотнение;
3 – сферическая головка; 4 – шатун; 5 – юбка поршня; 6 – шарнир; 7 – блок цилиндров; 8 – шип; 9 – крышка; 10, 11 – окно; 12 – пружина; 13 – поршень; 14 - диск
При вращении блока цилиндров и вала вокруг своих осей поршни совершают относительно цилиндров возвратно-поступательное движение. Вал и блок вращаются синхронно с помощью шатунов, которые, проходя поочередно через положение максимального отклонения от оси поршня, прилегают к его юбке 5 и давят на нее. Для этого юбки поршней выполнены длинными, а шатуны снабжены корпусными шейками. Блок цилиндров, вращающийся вокруг центрального шипа 8, расположен по отношению к валу под углом 30 ° и прижат пружиной 12 к распределительному диску (на рисунке не показан), который этим же усилием прижимается к крышке 9.
Рабочая жидкость подводится и отводится через окна 10 и 11 в крышке 9. Поршни, находящиеся в верхней части блока, совершают ход
68
всасывания рабочей жидкости. В то же время нижние поршни, вытесняя жидкость из цилиндров, совершают ход нагнетания. Манжетное уплотнение 2 в передней крышке гидромашины препятствует утечке масла из нерабочей полости насоса.
Средняя подача аксиально-поршневого насоса с наклонным диском и наклонным блоком определяется, соответственно, по формулам
Q = |
πd2 |
|
D1sinγ z nηО ; |
(3.6) |
4 |
|
|||
|
|
|
|
|
Q = |
πd2 |
|
D2 tgγ z nηО , |
(3.7) |
4 |
|
|||
|
|
|
|
где d – диаметр цилиндра;
D1 – диаметр окружности, на которой в упорном диске расположены центры шарниров шатунов;
D2 – диаметр окружности, на которой в роторе расположены оси поршней; β – угол наклона блока цилиндров или диска к оси вращения
ротора, β = 15 ÷ 20 °;
z – число поршней (обычно равно 5, 7 или 9); n – число оборотов ротора;
ηО – объемный КПД.
На лесозаготовительных машинах получили распространение аксиально-поршневые насосы серий 210, 310, 207, которые работают при более высоких рабочих давлениях – от 20 до 25 МПа, обеспечивая высокие значения объемного и полного КПД (соответственно 0,97 ÷ 0,98 и 0,94 ÷ 0,95 ). Эти насосы требуют специальных рабочих жидкостей и масел и высокой технической культуры эксплуатации. Выполняют такие насосы с постоянным и переменным рабочим объемом ( регулируемые насосы ) в различном конструктивном исполнении: 210.12.12.00А; 210.12.12.01А; 210.16.12.01; 210.16.12.01А; 210.20.12.20Б; 210.20.12.21; 210.25.12.20Б; 210.25.12.21; 210.25.12.21.
Индексы указанных марок насосов расшифровывают следующим образом: три первые цифры (210) обозначают тип, следующие две (12, 16, 20, 25) – диаметр поршня в мм, третьи две цифры указывают, является ли гидромашина насосом или гидромотором (12 – насос, 11 – насосгидромотор, 13 – гидромотор), последняя пара цифр определяет исполнение вала (со шпоночным пазом 00 или 20, шлицевым концом 01
69
или 21 ), буквенные индексы А, Б указывают на материал, из которого изготовлен корпус (А – алюминиевый сплав, Б – чугунный).
В таблицах 3.7, 3.8 и 3.9 приведены технические характеристики аксиально-поршневых насосов, используемых в лесных машинах.
Таблица 3.7 – Техническая характеристика нерегулируемых аксиально-поршневых насосов с постоянным рабочим объемом типа 210
Марка насоса |
210.12 |
210.16 |
210.20 |
210.25 |
210.32 |
|
Рабочий объем насоса, см3 |
11,6 |
28,1 |
54,8 |
107 |
225 |
|
Номинальное давление, развиваемое |
20 |
16 |
20 |
20 |
20 |
|
насосом, МПа |
||||||
|
|
|
|
|
||
Максимальное давление, развиваемое |
32 |
32 |
32 |
25 |
25 |
|
насосом, МПа |
||||||
|
|
|
|
|
||
Номинальная подача насоса, л/мин |
26,4 |
52,1 |
78,1 |
122,0 |
205,2 |
|
Номинальная мощность, кВт |
10 |
15,5 |
29,5 |
46,1 |
77,5 |
|
Объемный КПД в номинальном |
0,950 |
0,965 |
0,950 |
0,950 |
0,950 |
|
режиме |
||||||
|
|
|
|
|
||
Полный КПД в номинальном режиме |
0,905 |
0,908 |
0,91 |
0,915 |
0,91 |
Таблица 3.8 – Техническая характеристика аксиально-поршневых насосов типа 310, 313
Марка насоса |
310.56 |
310.12 |
313.16 |
313.56 |
313.112 |
323.25 |
|
Тип насоса |
Нерегулируемый |
|
Регулируемый |
|
|||
Номинальное |
20 |
20 |
16 |
20 |
20 |
20 |
|
давление, МПа |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Максимальное |
35 |
35 |
25 |
35 |
35 |
32 |
|
давление, МПа |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Рабочий объем, см3 |
56 |
112 |
28,1 |
16 ÷ 56 |
31 ÷ 112 |
12,2 ÷ 10 |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
Полный КПД |
- |
- |
0,85 |
- |
- |
- |
|
Масса, кг |
17 |
31 |
20 |
30 |
49 |
280 |
Таблица 3.9 – Техническая характеристика аксиально-поршневых насосов типа 207, НП
Марка насоса |
207.20 |
207.25 |
207.32 |
НП-90 |
НП-112 |
|
Рабочий объем насоса, см3 |
54,8 |
107 |
225 |
- |
- |
|
Номинальное давление, |
20 |
20 |
20 |
22,05 |
25,5 |
|
развиваемое насосом, МПа |
||||||
|
|
|
|
|
||
Максимальное давление, |
32 |
32 |
32 |
34,3 |
42 |
|
развиваемое насосом, МПа |
||||||
|
|
|
|
|
||
Номинальная подача насоса, л/мин |
78,1 |
122 |
205,2 |
119,8 |
213,12 |
|
Номинальная мощность насоса, кВт |
29,5 |
46,1 |
77,5 |
53,86 |
104 |
|
Объемный КПД насоса |
0,95 |
0,95 |
0,95 |
- |
- |
|
Полный КПД насоса |
0,91 |
0,91 |
0,91 |
0,88 |
0,886 |