Гідромашини – гідромотори і нагнітачі, класифікація і галузь використання.

До гідромашин відносять гідродвигуни і нагнітачі. До гідродвигуніів відносять гідроциліндри, гідромуфти і гідромашини об’ємної дії.

Гідроциліндри – це гідродвигуни з прямолінійним обмеженим за довжиною зворотньо- поступовим рухом відомої ланки. Завдяки простоті конструкції, надійності в роботі, можливості передачі значних зусиль, простоті передачі енергії, легкості регулювання швидкості руху виконавчих механізмів вони знайшли широке застосування в системах гідроприводу очисних і прохідницьких комбайнів, навантажувальних та бурових машин, механізованого покріплення та ін.

Об’ємні гідромашини за конструкцією виштовхувача поділяють на:

а - шестерінчасті;

б - пластинчасті;

в - та поршневі ( плунжерні ).

Шестерінчасті гідромашини завдяки простоті конструкції, малим габаритам та масі отримали найбільше використання у гідросистемах гірничих машин. Їх головні недоліки – низький робочий тиск (до 20 МПа) та складність регулювання. Тому вони рідко використовуються в силовому гідроприводі великої потужності, а найчастіше застосовуються в якості насосів допоміжного призначення.

Найбільше застосування мають насоси, що складаються з пари прямозубих шестерінок із зовнішнім зчепленням та з однаковою кількістю зубців (рис.2).

Рис. 2 - Схема шестерінчастого насоса.

У корпусі 1 з невеликими радіальними та торцевими зазорами розміщено дві прямозубі шестерні 2 та 3, які знаходяться у зчепленні та вільно обертаються на підшипниках. Одна з шестерінок – ведуча, обертається за допомогою двигуна. При обертанні шестерень створюється розрядження, завдяки чому робоча рідина по всмоктуючому каналу поступає в насос і між зубцями та корпусом переміщується в зону стиснення.

Зазвичай шестерінчасті насоси використовуються з постійною продуктивністю. Спеціальні шестерінчасті машини типа НМШ мажуть використовуватись в якості насос-моторів для привода вузлів гірничих машин, забезпечуючи ступінчату зміну продуктивності та обертаючого моменту.

Пластинчасті (шиберні) гідромашини бувають однократної і багаторазової дії, одноступінчаті і багатоступінчаті, одинарні та здвоєні.

Рис. 3 - Пластинчатий насос простої дії.

Насос одинарної дії (рис. 3) складається з ротора 1, вісь обертання якого зміщено щодо осі статора 2 на величинуе. У пазах ротора встановлені пластини (шибери) 3, що притискаються до внутрішньої поверхні статора або тиском рідини, або пружинами. Ковзаючи по статору, пластини одночасно роблять зворотно-поступупові рухи в пазах ротора. При цьому серповидна порожнина, утворена ексцентричним розташуванням ротора і статора, поділяється пластинами на камери, якщо обсяг яких під час роботи безупинно міняється. Якщо обсяг камер збільшується, то відбувається усмоктування рідини, якщо зменшується - нагнітання.

Для поділу усмоктувальної порожнини 5 від нагнітальної 6 у статорі маються ущільнювальні виступи /-// і ///-/V. Ущільнення ротора з торців здійснюється дисками 4.

Кожна камера за повний оберт бере участь у нагнітанні рідини один раз, і тому розглянутий насос називається однократної, або простої дії.

Такі насоси будуються постійної і перемінної подачі. Причому в останніх регулювання подачі здійснюється зміною ексцентриситету

У пластинчастих насосів одинарної дії ротор і підшипники сприймають односторонні сили тиску робочої рідини, що не дає можливості створення машин великої потужності і є однією з причин малого терміну їхньої служби.

Рис. 4 - Пластинчатий насос подвійної дії.

Більш доцільно улаштовані пластинчасті насоси дворазової дії, у яких унаслідок наявності двох протилежно розташованих порожнин подача рівномірна і ротор розвантажений від сил тиску. У таких насосів (мал. 8) підведення рідини в камери і відвід з них виконується через торцеві вікна статора.

Насоси серії Л знайшли застосування в деяких гідроприводах гірничих машин (бурових машинах, гідропересувачах, штовхальниках і ін.). Однак вони не можуть бути використані як гідромотори, тому що, знаходячись у спокої, пластини не притиснуті до статора і тому робоча рідина вільно перетікає в корпусі, не створюючи обертання ротора. У низькомоментних пластинчастих гідромоторах типу МГ16 постійне притиснення пластин до статора досягається спеціальними пружинами.

До переваг пластинчатих гідромашин можна віднести їх малі габарити та масу, порівняно високу продуктивність,недоліки - це низький тиск та загальний к.к.д..

Надійність та термін служби пластинчатих гідромашин багато в чому залежить від якості пластин. Тому вони виготовляються з матеріалів, що мають високу температуру відпуску. Ротор і статор виготовляються з високолегованих сталей, а ущільнюючі диски – з бронзи. Довговічність роботи гідромашин під навантаженням складає до 3000 годин.

Основними елементами поршневих гідромашин є : поршень, циліндр та розподільчий пристрій, за допомогою якого циліндр з’єднується поперемінно то з лінією всмоктування, то з лінією нагнітання.

Особливістю радіально-поршневих гідромашин є те, що циліндри розташовано по радіусу до ротора. Принцип дії розглянемо на прикладі ексцентрикового однопоршневого нагнітача(рис. 5). Блок циліндрів 2, виконаний разом зі статором, має всмоктуючий канал, до якого під’єднано зворотній клапан 4 і всмоктуючий трубопровід 5 та напірний канал, до якого під’єднано напірний клапан 1 та трубопровід 8. Ротор насоса має ексцентрик 7, центр якого О зміщено відносно центра статора і ротора О₁ на величину е– ексцентриситет. Плунжер 6 притискається до ексцентрика 7 за допомоги пружини 3. Якщо плунжер знаходиться в крайньому верхньому положенні і ротор починає обертатися за годинковою стрілкою, то під дією упру гості пружини 3 плунжер починає рухатись донизу, створюючи при цьому розрядження в камері А, під дією атмосферного тиску на рідину у відкритому резервуарі робоча рідина крізь зворотній клапан 1 поступає в робочу камеру насоса. Цей цикл триває доки ексцентрик не опиниться в крайньому нижньому положенні, кут повороту ротора дорівнює 180⁰. При подальшому обертанні ротора плунжер почне рухатись догори, зворотній клапан 4 закривається, робоча рідина стискається. При досягненні тиску налагодження напірного клапана 1 він відчиняється і випускає рідину в напірний трубопровід 8. Таким чином, за один оберт ротора плунжер виконує два робочих цикла - всмоктування та стискання робочої рідини. Хід плунжера складає 2е.

Насоси такої конструкції використовуються як допоміжні для примусового змащення редукторів тощо.

Рис. 5 - Схема роботи одноплунжерного ексцентрикового насоса.

В конструкціях гірничих машин найчастіше застосовуються радіально-поршневі насоси типу Н ( рис. 6). Насос складається з чавунного корпуса 2 із кришками 1 і 7, ексцентрикового вала 5, установленого на сферичних роликопідшипниках 3 і 6, і поршнів 8 з усмоктувальними (зворотними) клапанами 10. На кожен ексцентрик насаджений підшипник 4, зовнішня обойма 11 якого знаходиться в контакті з поршнем. Проти кожного поршня перпендикулярно до нього розміщений напірний (зворотний) клапан, що складається із сідла, кульки і пружини.

При обертанні вала ексцентрики переміщають поршні 8 трубчастої форми з усмоктувальними клапанами 10. При русі поршнів від осі вала робоча рідина нагнітається, а при русі до осі вала - під дією пружин 9 - всмоктується. Пружина 9 піднімає тарілку клапана 10 під торцем поршня 8, при цьому створюється прохід рідини при усмоктуванні, а потім переміщається поршень. Повне відкривання і закривання усмоктувального клапана відповідає визначеному кутові повороту вала насоса; у цей період рідина не надходить у напірну лінію. Вона подається після повного закриття всмоктувального клапана.

При обертанні вала ексцентрики через обойми натискають на всмоктувальні клапани і переміщають поршні, які подають рідину через напірні клапани в гідролінію.

Регулювання продуктивності радіально-поршневих гідромашин виконується зміною ексцентриситета.

Рис. 6. Поршневий насос типу Н.

Радіально-поршневі гідромотори мають аналогічну насосам конструкцію з тією різницею, що обертаючий момент створюється за рахунок поршнів, які переміщуються під дією тиску робочої рідини. В залежності від розташування циліндрів та способу передачі зусилля на вал мотори виконуються по наступним чотирьом принциповим схемам розташування циліндрів: в центрі і передачі зусилля поршнями; в центрі і передачі зусилля шатунним механізмом; по перефірії і передачі зусилля зовнішнім профілем; по перефірії і передачі зусилля ексцентриковим валом.

До переваградіально-поршневих гідромашин слід віднести створення більшого обертаючого моменту при малій швидкості обертання вала, що знижує розміри привода та полегшує компоновку гірничої машини, менша чутливість до вібрації; недоліки полягають в меншій продуктивності при тих же розмірах, меншому к.к.д. за рахунок порівняно більших витоків робочої рідини.

Аксіально-поршневі насоси і гідромотори мають на відміну від радіально-поршневих вісьоверозташування поршнів та просторову кінематику; застосовуються в гідроприводах очисних та прохідницьких комбайнів завдяки малим габаритам, можливості отримувати високий тиск ( до 40МПа), малим витратам (високий к.к.д.), швидкохідності, легкості управління та автоматизації режимів роботи.

З аксіально-поршневих насосів знайшли застосування в гідроприводі гірничих машин насоси постійної подачі НА 32/320М с клапанним розподільником робочої рідини (прохідницький комбайн 4ПП5) і насоси перемінної подачі типу РНАС, УРС5 і 937 (механізми подачі очисних комбайнів). Нижче як приклад дається короткий опис насоса типу РНАС.

Рис. 7- Аксіально-поршневий насос перемінної подачі РНАС.

Аксіально-nоршневий насос типу РНАС призначений для нагнітання перемінного за значенням і напрямком потоку робочої рідини під тиском 32 МПа. При обертанні вала 8 (рис.7), з'єднаного з блоком циліндрів 12, поршні 14 з гідростатично розвантаженими підп'ятниками 15 роблять зворотно-поступальний рух. При цьому робоча рідина через порожнину усмоктування фланцевого корпуса 7, кільцеві пази плоского розподільного диска 9 і підстави блоку циліндрів 10, втулки з буртом 11 надходять у робочі камери блоку циліндрів 12, а потім - у порожнину нагнітання фланцевого корпуса 7.

У корпусі 2 установлений керуючий циліндр 5 з поршнем, з'єднаним через шток 4 і кульову цапфу 3 з поворотним корпусом 16 і механізмом керування.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Класифікація гідросистем і гідроприводу	\|	Класифікація і призначення окремих елементів гідроприводу.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.