Розділ 5

при агрегатуванні СПТ-60 з трактором Т-150К

n = QηV = 86 0,95 =129,6 об/хв, Vp 0,630

при агрегатуванні з трактором МТЗ-80

n = QηV = 43 0,95 = 64,8 об/хв. Vp 0,630

5.4. Пластинчасті гідромашини

Пластинчасті гідромашини — це насоси і гідромотори. Вони мо- жуть бути регульованими і нерегульованими, реверсивними і нере- версивними.

Пластинчастим насосом називають роторний насос з робочи- ми камерами, утвореними робочими поверхнями ротора, статора, двох суміжних пластин і бічних кришок. Вони бувають одноходової (рис. 5.44) і двоходової (рис. 5.45) дії.

Насос одноходової дії складається із статора 1 (рис. 5.44) і ротора 2, та двох бокових кришок. Ротор розміщений ексцентрично статору. В пазах ротора є пластини 4, що вільно можуть переміщуватись у пазах. Ротор приводиться в обертальний рух за допомогою вала 3. На бічних кришках є два вікна: всмоктувальне А і напірне Б. Роз-

мір перемички тп між

	вікнами не більший за
	кутовий		розмір		між
	двома суміжними пла-
	стинами.			обертання
		Під	час
	ротора		пластини		по-
	стійно		притискаються
	до статора крім пружи-
	ни	відцентровими			си-
	лами.		За	наявності
	ексцентриситету е пла-
	стини			здійснюють
	складний рух: оберта-
	ються з ротором і зво-
Рис. 5.44. Пластинчастий насос одноходової	ротно-поступально ру-
	хаються		в	пазах.	При
дії:	обертанні			ротора,	на-
а — конструктивна схема; б — умовне позначен-
ня регульованого насоса на принципових схемах;	приклад за стрілкою
в — напівконструктивна схема; 1 — статор; 2 —	годинника,			робочі	ка-
ротор; 3 — вал; 4 — пластина; тп — перемичка;	мери, розміщені зліва
е — ексцентриситет; А і Б — відповідно всмокту-	від	вертикальної			осі
вальне і напірне вікна

104

Об’ємні гідромашини

ротора, сполучається із всмоктувальним вікном А. Їх об’єм збільшу- ється, виникає вакуум і робоча рідина під дією перепаду тисків над- ходить із бака та заповнює робочі камери. В зоні перемички між ві- кнами об’єм робочих камер не змінюється. Робочі камери, розміщені справа вертикальної осі ротора, сполучаються з напірним вікном Б. Їх об’єми зменшуються, і рідина, що знаходиться в них, витискуєть- ся через вікно Б на вихід в напірну лінію.

Робочий об’єм пластинчастого насоса одноходової дії визначають за залежністю

Vp = 2e(2πR − zS)b,

(5.23)

де е — ексцентриситет; R — радіус статора; z — кількість пластин; S — товщина пластини; b — ширина пластини.

Робочий об’єм насоса регулюють, змінюючи ексцентриситет. Змі- щенням статора можна отримати різні значення ексцентриситету по обидва боки ротора, що дає можливість реверсувати потік рідин.

Для розвантаження опор ро-
тора від радіальних сил, що ви-
никають від дії тиску рідини,
застосовують пластинчасті насо-
си двоходової дії (рис. 5.45). Під
час обертання ротора за стрілкою
годинника всмоктування робочої
рідини відбувається через діаме-
трально розміщені всмоктуваль-
ні вікна В1 і В2, а витискання
через напірні вікна Н1 і Н2.
Оскільки тиск рідини діє на діа-
метрально протилежні боки ро-
тора, то опóри ротора розванта-	Рис. 5.45. Схема пластинчастого
жуються від тиску рідини. Для
забезпечення підтискання плас-	насоса двоходової дії:
	В1 і В2 — всмоктувальні вікна; Н1 і
тин до статора по кільцевій про-	Н2 — напірні вікна; А — кільцева про-
точці А підводиться рідина із	точка
напірної лінії.

Робочий об’єм пластинчастого насоса двоходової дії визначають

за залежністю
Vp = 2π(R2 −r2 )b,	(5.24)

де R — радіус більшої півосі статора; r — радіус ротора; b — ширина пластини.

В залежності (5.24) не враховано об’єм, що займають пластини, крім цього залежність вказує, що такі насоси нерегульовані.

105

Розділ 5

Пластинчастий гідромотор (рис. 5.46) за будовою не відрізняється від пластинчастого насоса.

Крутний момент на валу гідромо- тора створюється при підведенні рі- дини під тиском в робочу камеру і він виникає в результаті різниці тисків

	на дві суміжні пластини, тобто
	Mi = P(S1L1 −S2L2 ),	(5.25)
	де Р — тиск робочої рідини; S1, S2 —
Рис. 5.46. Схема роботи плас-	робоча площа пластини; L1, L2 — пле-
тинчастого гідромотора:	чі дії рівнодійної сили тиску.
1 — статор; 2 — пластина; 3 —	Повний крутний момент дорівнює
робоча камера; 4 — ротор; е —	сумі складових моментів робочих ка-
ексцентриситет; L1 і L2 — плечі
дії рівнодійної сили тиску рідини	мер, що сполучені з напірними вік-

нами, тобто

M= ∑Mi .

Вінженерних розрахунках повний крутний момент визначають за залежністю (5.14).

П р и к л а д 5.13. Визначити потужність пластинчастого насоса одноходової дії, якщо вакуум на вході Р1 = 30 кПа, манометричний тиск, що створює насос

Р2 = 1,5 МПа, радіус статора R = 30 мм, кількість пластин z = 8, ексцентриситет

е = 3 мм, частота обертання n = 1000 хв–1, об’ємний ККД ηV = 0,65, загальний

ККД η = 0,55.

Розв ’ язок. Визначаємо робочий об’єм за залежністю (5.23)

Vp = 2e(2πR − zS)b = 2 0,3(2 3,14 3 −8 0,2) 3 = 31

см3.

Подача насоса

Q =

Vpn

ηV

=

31 1000

0,65

= 336

см

3

/с = 0,336 10

−3

м

3

/с.

60

60

Тиск насоса

Р = Р1 + Р2 =1,5 +0,033 =1,53 МПа.

Корисна потужність насоса

Nк = PQ =1,53 106 0,336 10−3 = 514 Вт.

Потужність для приводу насоса

N = Nηк = 0,55514 = 935 Вт.

106

Об’ємні гідромашини

Пластинчасті гідромашини у гідроприводах сільськогосподарсь- кої техніки нині широкого застосування не набули. Вони можуть забезпечити потужність до 85 кВт, працювати при тисках до 18 МПа з частотою обертання вала ротора до 1800 об/хв, малошумні, здатні забезпечити великі подачі (витрати) при тисках до 18 МПа та висо- кому ККД, тому в перспективі вони знайдуть широке застосування у гідроприводах сільськогосподарської техніки. Застосовують такі гідромашини у гідроприводах металорізальних верстатів з помір- ним тиском (до 14 МПа).

Технічні характеристики деяких пластинчастих гідромашин на- ведено в табл. 5.13.

5.13. Технічні характеристики пластинчастих гідромашин

		Насоси		Гідромотори
Показник	Г12-31	Г12-32	Г12-33	МГ16-13	МГ16-14	МГ16-15
Робочий об’єм, см3	12,5	25	40	36	70	140
Тиск, МПа	6,3	6,3	6,3	5	5	5
номінальний
максимальний	7	7	7	6,5	6,5	6,5
Частота обертання, с–1	16	16	16	—	—	—
номінальна
максимальна	25	25	25	36,5	30	25
мінімальна	10	10	10	0,1	0,1	0,1
Номінальна потужність, кВт	1,50	2,65	4,50	4,12	8,40	14,3
ККД	0,71	0,79	0,91	0,75	0,80	0,88
об’ємний
загальний	0,55	0,77	0,80	0,50	0,55	0,64
Маса, кг	8,7	8,7	8,7	10	24	86

5.5. Гвинтові гідромашини

Гвинтові гідромашини представлені в гідроприводах машин пе- реважно насосами. В гідроприводах сільськогосподарської техніки вони набувають застосування завдяки тому, що забезпечують рів- номірну подачу рідини при невисоких тисках і малошумні.

Залежно від кількості гвинтів насоси бувають одно-, дво-, три- і багатогвинтовими. Найбільш широко застосовують тригвинтові на- соси з циклоїдальним зачепленням.

На рис. 5.47 показано насос, що має три двозахідні гвинти, із яких середній 5 — ведучий і два інших 4 — ведені. Напрямки нарі- зки на ведучому і веденому гвинтах протилежні. У корпусі 1 вста- новлено обойму 2, залиту бабітом і сполучену своїми вікнами із всмоктувальним патрубком 6. Гвинти розміщені в обоймі з мініма-

107

Розділ 5

Рис. 5.47. Тригвинтовий насос:

1 — корпус; 2 — обойма; 3 — напірний патрубок; 4 — ведені гвинти; 5 — веду- чий гвинт; 6 — всмоктувальний патрубок

льними зазорами. При зачеплені вони утворюють робочі камери, які під час обертання, переміщуються разом з рідиною вздовж осі до напірного патрубка 3.

При такому конструктивному виконанні гвинти розвантажені від радіальних сил тиску, а виникаючі осьові сили сприймаються упор- ними підшипниками. Основне навантаження припадає на ведучий гвинт, ведені гвинти виконують роль замикачів (герметизаторів) робочих камер.

Основні технічні характеристики тригвинтових насосів наведено

втабл. 5.14.

5.14.Технічні характеристики тригвинтових насосів

	Марка			Частота	Потужність
		Подача, л/хв	Тиск, МПа	обертання,
	насоса				насоса, кВт
				об/хв
	ЗВ0,25/25	3,33; 6,67	1,0; 2,5	3000; 2800	0,5; 1,0
	ЗВ1/100	25	10	2900	8,0
	ЗВ2,5/100	50	10	2900	16
	ЗВ4/160	66,6	16	2900	34
	ЗВ16/25	367	0,6; 2,5	2900	11; 21
	ЗВ40/25	583; 533	0,45; 2,5	1450	7,0; 32
	ЗВ125/16	1500	0,6; 2,5	1450	22,5; 80

П р и м і т к и: 1. Допустима вакуумметрична висота всмоктування для всіх наве- дених насосів 5 – 6 м, для насоса ЗВ1/100 — 4 м.

2. Наведені насоси призначені для подачі чистих мінеральних олив, нафтопро- дуктів та інших добре змащувальних і неагресивних рідин.

108

Об’ємні гідромашини

Тригвинтові насоси здатні розвивати тиск до 10...20 МПа. При- чому, чим більший тиск, тим довшими мають бути гвинти для за- безпечення необхідної герметичності. Мінімальна довжина гвинта L = 1,25t, де t — крок гвинтів. Залежно від тиску довжину гвинта тригвинтового насоса приймають в межах: при Р = 1,5...2,0 МПа —

L = (1,5...2)t, при Р = 5...7,5 МПа — L = (3...4)t; при Р = 15...20 МПа — L = (6...8)t.

Робочий об’єм насоса з трьома однаковими гвинтами

V	p	= (S −S	г	)t =1,243d2t,	(5.26)
				з

де S — площа перерізу розточки корпусу; Sг — площа перерізу гвин- тів; t — крок гвинта; dз — внутрішній діаметр ведучого гвинта або

зовнішній діаметр веденого гвинта. Крок гвинта

t =	10d .		(5.27)
	3	з
Об’ємний ККД для насосів		високого	тиску приймають

ηV = 0,7...0,8 і ηV = 0,90...0,95 для насосів низького тиску.

Приклад 5.14. Визначити потужність тригвинтового насоса при частоті обертання п = 2900 об/хв, якщо тиск, що створюється ним, Р = 2,2 МПа, а зовніш- ній діаметр веденого гвинта dз = 62 мм, об’ємний ККД ηV = 0,8, загальний ККД

насоса η = 0,78.

Розв ’ язок. Визначимо крок гвинта за залежністю (5.27), а робочий об’єм за залежністю (5.26), тобто

t =103 dз =103 62 = 207 мм.

V	p	=1,243d2t =1,243 6,22	20,7 = 989 см3.
		з

Тоді подача насоса

Q = VpnηV = 0,989 2900 0,8 = 38 л/с. 60 60

Корисна потужність

Nк = PQ = 2,2 106 0,0382 = 8,41 104 Вт = 84,1 кВт.

Потужність насоса

N = Nηк = 0,7884,1 =107,9 кВт.

109