11.2.8. Гидроцилиндры и поворотные гидродвигатели

Гидроцилиндры - это объемные гидродвигатели с возвратно-поступательным перемещением выходного звена. Существует большое многообразие конструкций и схем гидроцилиндров.

Рис. 11.14. Схемы гидроприводов

В гидроцилиндре одностороннего действия (11.14,а) рабочий ход поршня совершается под давлением жидкости, а возврат, если требуемое усилие невелико, - пружиной или внешним силами.

В гидроцилиндрах двустороннего действия (рис. 11.14,б) прямой (слева направо) и обратный ход поршня (справа налево) осуществляется под давлением жидкости. Причем гидроцилиндр может быть с односторонним или с двусторонним штоком (рис.11.14,в).

Если необходимо создать ход больше длины корпуса цилиндра, применяют телескопические цилиндры (рис.11.14,г), т.е. цилиндры с несколькими штоками. В частности, телескопические гидроцилиндры используются в гидрофицированных крепях, где необходима большая раздвижность гидравлических стоек. При высоких давлениях находят применение плунжерные гидроцилиндры (рис.11.14,д).

Гидроцилиндры с реечной передачей (рис.11.14,е) преобразуют поступательное движение в поворотное движение исполнительного механизма. В этом случае они называются поршневыми поворотными гидродвигателями.

11.3. Шестеренные насосы и гидромоторы

Отличительной особенностью шестеренных гидромашин является простота их конструкции, малые габариты и масса. Чаще всего они используются в каче­стве насосов и реже в качестве гидромоторов.

Шестеренные машины бывают с внешним и внутренним зацеп­лением. Последние из-за сложно­сти изготовления применяются редко.

Рис.11.15. Шестеренный насос

Наиболее распространенный насос с внешним зацеплением (рис.11.15) состоит из корпуса 1, где с небольшими торцевымии радиальными зазорами нахо­дятся в зацеплении две одинаковые шестерни: ведущая 2 и ведомая 3. При вращении шестерен, когда зубья выходят из впадин (объем камеры увеличивается), проис­ходит всасывание жидкости. Да­лее жидкость, заполнившая впа­дины, переносится по внешнейдуге шестернями в направлениивращения. Когда зубья входят во впадины (объем камеры умень­шается), жидкость зубьями вытесняется в нагнетательную линию.

При работе насоса вследствие разности давлений р₂ —р₁ на шестерни действуют радиальные силы, которые, нагружая валы и их подшипники, могут вызвать заклинивание роторов. Особенно это опасно для гидромоторов и насосов высокого давле­ния. Поэтому роторы уравновешивают, предусматривая в корпу­сах насосов или в самих роторах разгрузочные каналы 5.

Считалось, что шестеренные насосы из-за несовершенства торцевого уплотнения не могут создавать больших давлений. Однако благодаря применению гидравлической компенсации тор­цевых зазоров удалось повысить объемный к. п. д. и поднять давление до 20 МПа.

Гидравлическая компенсация в насосе осуществляется спе­циальными торцевыми дисками 4, которые поджимаются к торцам шестерен давлением рабочей жидкости. Чем больше давление р₂развивает насос, тем с большей силой прижимаются торцевые диски к шестерням, и зазор между ними практически остается постоянным.

Рабочий объем шестеренного насоса или гидромотора можно определить с достаточной для практики точностью из условия, что объем зуба равен объему впадины. Тогда, считая, что высота зуба 2m, получим

q = 2πD_н mb = 2π z m² b, (11.31)

где т —модуль зуба;D_н—диаметр начальной окружности;

z - число зубьев;b - ширина зуба.

Из (11.31) следует, что для получения малогабаритных насосов (гидромоторов) необходимо делать шестерни с большим модулем и малым числом зубьев, хотя при этом несколько возрастает пуль­сация подачи (расхода). Обычно шестеренные насосы изготовляют с постоянным рабочим объемом, т. е. с постоянной подачей.

При давлениях до 1,3 МПа применяют обычно шестеренные насосы типа Ш с подачей от 0,0835·10 ^-3до 2,08·10^-3м³/с (5— 125 л/мин), при давлениях до 10 МПа — насосы типа НШ-Д (НШ-10, НШ-32 и др.). В марках этих насосов числовое значение за буквами выражает рабочий объем, см³/об.

Часто в гидроприводах горных машин применяют насосы спе­циального назначения, к которым можно отнести шестеренныенасосы, встраиваемые в редукторы, где промежуточные валы ис­пользуются в качестве приводящих элементов. Такие насосы служат для подачи смазки или питания вспомогательных меха­низмов.

Специальные шестеренные машины типа ДНШ и НМШ могут использоваться в качестве насосов и гидромоторов в различных узлах горных машин.