17.4.1. Гидронасосы
Насосы преобразуют механическую энергию (вращающий момент и частота вращения) в гидравлическую энергию) объемный расход, давление).
В приводах судовых стреловых кранов используются регулируемые реверсивные бескарданные аксиально-поршневые насосы. Эти насосы представляют собой объемную гидравлическую машину, в которой поршни, вытисняющие рабочую жидкость, расположены под определенным углом α к оси приводного вала (рис. 17.3-17.5).
Приводной вал 1 от электродвигателя через сферические шарниры приводит во вращение поршни 2. Распределение жидкости – нагнетание и всасывание, осуществляется через серповидные пазы распределительного диска 6. Поршни перемещаются в наклонном блоке 3 на величину хода h, которая определяется величиной угла наклона блока α. Поверхность подвижного блока (рис. 17.3) скользит по поверхности распределительного диска 7. При движении поршня 2 от верхней мертвой точки 8 (рис. 17.3) к нижней мертвой точки 9 через серповидный паз 10 всасывающей линии масло подается к гидромотору.
Рис. 17.3. Принцип работы регулируемого аксиально-поршневого насоса с регулируемым блоком:
|
1 – приводной вал; 2 – конусный поршень; 3 – наклонный блок; 4 – распределительный диск (α=const); 5 – серповидные пазы; 6 – распределительный диск (α=var) 7 – нулевое положение |
h – ход поршня; А – площадь поршня; DТ – диаметр размещения головок поршней; α – угол наклона блока.
|
Ход поршня определяется как
мм, (17.8)
где
– диаметр размещения головок поршней,
мм,
α – угол наклона (качания) блока, изменяется от -25 до +25.
Рис. 17.4. Схема работы аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком
Рис. 17.5. Конструкция аксиально-поршневого насоса
|
1 – приводной вал; 2 – поршни; 3 – поверхность поршней; 4 – блок цилиндров; 5 – ход нагнетания; 6 – ход всасывания; |
7 – распределительный диск; 8 – верхняя мертвая точка; 9 – нижняя мертвая точка; 10 – серповидный паз напорной линии; 11 – серповидный паз всасывающей линии |
Рабочий объем насоса рассчитывается по формуле
см3,
(17.9)
где z1 – число поршней насоса;
–площадь
поршня
мм2,
d – диаметр поршня, мм.
Расчетная подача (расход) насоса
л/мин,
(17.10)
–частота
вращения приводного вала (электродвигателя),
мин-1.
Регулирование подачи в аксиально-поршневых насосах осуществляется двумя способами: наклоном блока цилиндров (рис. 17.3-17.4) или наклоном диска приводного вала (рис. 17.6), в котором шарнирно устанавливаются шатуны с поршнями.
Рис. 17.6. Принцип работы аксиально-поршневого насоса с наклонным диском
В насосах первой конструкции наклон блока осуществляется гидравлическим сервоприводом (гидроусилителем), во второй – при помощи электромагнитных дросселей или гидросервопривода. Гидроприводы современных кранов оборудуются в основном насосами с наклонным диском и электромагнитным управлением. Для обоих конструкций насосов расчет подачи осуществляется по тем же формулам (17.8-17.9), за исключение определения хода поршня h, который определяется по выражению
,
де
– диаметр размещения головок поршней,
мм,
α – угол наклона (качания) диска (рис. 17.6).
Насос состоит из следующих основных деталей: вала 1, корпуса 4, поворотного корпуса 9 с цапфой 8, семи поршней 13 с шатунами 14, блока цилиндров 10, распределителя 11 и крышки 12. Блок цилиндров совместно с поворотным корпусом насоса может поворачиваться на угол 25 как в одну, так и в другую сторону по отношении к нулевому положению (рис. 17.8). Нулевым положением принято называть такое, при котором продольные оси блока цилиндров и вала параллельны.
Рис. 17.7. Регулируемый аксиально-поршневой насос, с наклонным блоком
При отклонении блока цилиндров на какой-либо угол от нулевого положения поршни при вращении вала будут совершать возвратно-поступательные движения в отверстиях блока цилиндров.
Отверстия блока цилиндров через дуговые пазы распределителя, каналы в крышке и поворотном круге и полости фланцев 5 соединяются с полостями всасывания и нагнетания гидросистемы.
При работе насоса вращения вала передается шатунам, которые через поршни приводят во вращение блок цилиндров. Благодаря возвратно-поступательному движению в отверстиях блока цилиндров поршни за первую половину оборота всасывают рабочую жидкость, за вторую – нагнетают в гидросистему.
При постоянной скорости и направлении вращения вала можно регулировать величину и направление подачи насоса, отклоняя поворотный корпус от нулевого положения. Этот поворот осуществляется посредством поворотного корпуса насоса с помощью сервопривода (гидроусилителя).
Рис. 17.8. Аксиально-поршневой насос, подача которого регулируется положением наклонного корпуса
Герметичность соединений обеспечивается манжетой 2 и уплотнительными кольцами 3, 6 и 7.
Сервопривод (гидроусилитель) насоса. Сервопривод 4 (рис. 17.9) встроен в корпус 1 и состоит из следующих основных деталей: корпуса 12 с дифференциальным поршнем 11, золотника управления 16, соединенного с тягой 18, и крышки с предохранительным клапаном 8.
Рис. 17.9. Сервопривод (гидроусилитель) аксиально-поршневого насоса
При перемещении золотника влево или вправо от нейтрального положения происходит перераспределение давления между полостями Г и Б, что вызывает соответствующее смещение корпуса, соединенного с цапфой поворотного корпуса насоса. Давление управления подается в гидроусилитель от насоса управления через отверстие В в дифференциальном поршне. Предохранительный клапан служит для ограничения верхнего предела давления управления. Герметичность соединения обеспечивается кольцами 2, 3, 5, 6, 7, 9, 13, 14, 15, 17, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, и 26.
На гидравлических схемах регулируемые реверсивные аксиально-поршневые насосы имеют обозначение согласно табл. 17.1.
Шестеренчатые насосы (рис. 17.10) в крановых гидроприводах применяются только для питания систем управления и для подпитки основной системы высокого давления в случае утечек масла. Эти насосы выполняют нерегулируемыми и нереверсивными. Их обозначения указаны в табл. 17.1.