Аксиально поршневые насосы и гидромоторы: Аксиально-плунжерная гидромашина — Википедия – Аксиально поршневой насос: устройство, принцип работы, схема

3.5. Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы

Аксиально-поршневые гидромашины нашли широкое применение в гидроприводах, что объясняется рядом их преимуществ: меньшие радиальные размеры, масса, габарит и момент инерции вращающихся масс; возможность работы при большом числе оборотов; удобство монтажа и ремонта.

Аксиально-поршневой насос состоит из блока цилиндров 8 (рис.3.8) с поршнями (плунжерами) 4, шатунов 7, упорного диска 5, распределительного устройства 2 и ведущего вала 6.

Рис.3.8. Принципиальные схемы аксиально-поршневых насосов: 1 и 3 — окна; 2 — распределительное устройство; 4 — поршни; 5 — упорный диск; 6 — ведущий вал; 7 — шатуны; 8 — блок цилиндров а — с иловым карданом; б — с несиловым карданом; в — с точечным касанием поршней; г — бескарданного типа

Во время работы насоса при вращении вала приходит во вращение и блок цилиндров. При наклонном расположении упорного диска (см. рис.3.8, а, в) или блока цилиндров (см. рис.3.8, б, г) поршни, кроме вращательного, совершают и возвратно-поступательные аксиальные движения (вдоль оси вращения блока цилиндров). Когда поршни выдвигаются из цилиндров, происходит всасывание, а когда вдвигаются — нагнетание. Через окна 1 и 3 в распределительном устройстве 2 цилиндры попеременно соединяются то с всасывающей, то с напорной гидролиниями. Для исключения соединения всасывающей линии с напорной блок цилиндров плотно прижат к распределительному устройству, а между окнами этого устройства есть уплотнительные перемычки, ширина которых

b больше диаметра d_к отверстия соединительных каналов в блоке цилиндров. Для уменьшения гидравлического удара при переходе цилиндрами уплотнительных перемычек в последних сделаны дроссельные канавки в виде небольших усиков, за счет которых давление жидкости в цилиндрах повышается равномерно.

Рабочими камерами аксиально-поршневых насосов являются цилиндры, аксиально расположенные относительно оси ротора, а вытеснителями — поршни. По виду передачи движения вытеснителям аксиально-поршневые насосы подразделяются на насосы с наклонным блоком (см. рис.3.8, б, г) и с наклонным диском (см. рис.3.8, а, в). Известные конструкции аксиально-поршневых насосов выполнены по четырем различным принципиальным схемам.

Насосы с силовым карданом(см. рис.3.8, а) приводной вал соединен с наклонным диском силовым карданом, выполненным в виде универсального шарнира с двумя степенями свободы. Поршни соединяются с диском шатунами. При такой схеме крутящий момент от приводящего двигателя передается блоку цилиндров через кардан и наклонный диск. Начальное прижатие блока цилиндров распределительному устройству обеспечивается пружиной, а во время работы насоса давлением жидкости. Передача крутящего момента блоку цилиндров необходима для преодоления сил трения между торцом блока цилиндров и распределительным устройством.

В насосах с двойным несиловым карданом

(см. рис.3.8, б) углы между осью промежуточного вала и осями ведущего и ведомого валов принимают одинаковыми и равными 1 = 2 = /2. При такой схеме вращение ведущего и ведомого валов будет практически синхронным, а кардан полностью разгруженным, так как крутящий момент от приводящего двигателя передается блоку цилиндров через диск 5, изготавливаемый заодно с валом 6.

Насосы с точечным касанием поршней наклонного диска(см. рис.3.8, в) имеют наиболее простую конструкцию, поскольку здесь нет шатунов и карданных валов. Однако для того, чтобы машина работала в режиме насоса, необходимо принудительно выдвижение поршней из цилиндров для прижатия их к опорной поверхности наклонного диска (например, пружинами, помещенными в цилиндрах). По такой схеме чаще всего изготовляют гидромоторы типа Г15-2 (рис.3.9). Эти машины выпускаются небольшой мощности, т.к. в местах контакта поршней с диском создается высокое напряжение, которое ограничивает давление жидкости.

Рис.3.9. Аксиально-поршневой гидромотор типа Г15-2: 1 — вал; 2 — манжета; 3 — крышка; 4, 9 — корпус; 5, 16 — подшипник; 6 — радиально упорный подшипник; 7 — барабан; 8 — поводок; 10 — ротор; 11 — пружины; 12 — дренажное отверстие; 13 — распределительное устройство; 14 — полукольцевые пазы; 15 — отверстие напорное; 17 — поршни; 18 — шпонка; 19 — толкатель

Аксиально-поршневые машины бескарданного типа (см. рис.3.8, г) блок цилиндров соединяется с ведущим валом через шайбу и шатуны поршней. По сравнению с гидромашинами с карданной связью машины бескарданного типа проще в изготовлении, надежнее в эксплуатации, имеют меньший габарит блока цилиндров. По данной схеме отечественной промышленностью выпускается большинство аксиально-поршневых машин серии 200 и 300 (рис.3.10).

Рис.3.9. Аксиально-поршневой гидромотор типа Г15-2: 1 — вал; 2 — манжета; 3 — крышка; 4, 9 — корпус; 5, 16 — подшипник; 6 — радиально упорный подшипник; 7 — барабан; 8 — поводок; 10 — ротор; 11 — пружины; 12 — дренажное отверстие; 13 — распределительное устройство; 14 — полукольцевые пазы; 15 — отверстие напорное; 17 — поршни; 18 — шпонка; 19 — толкатель

Структура условного обозначения аксиально-поршневых машин серий 200 и 300 приведена на рис.3.11.

Подача (расход) аксиально-поршневой гидромашины зависит от хода поршня, который определяется углом γ наклона диска или блока цилиндров ( γ < 25 ). Если конструкция гидромашины в процессе ее эксплуатации допускает изменение угла γ, то такие машины регулируемые. При изменении угла наклона шайбы или блока цилиндров с + γ до — γ достигается реверсирование направления потока жидкости или вращения ротора гидромашины.

Рис.3.11. Структура условного обозначения аксиально-поршневых гидромашин серий 200 и 300

Подачу для машин с бесшатунным приводом определяют по формуле:

а для машин с шатунным приводом

где d — диаметр цилиндра; D и D — диаметр окружности, на которой расположены центры окружностей цилиндров или закреплены шатуны на диске;

D tg γ и D’ sin γ — ход поршня при повороте блока цилиндров на 180 ; z — число поршней (z = 7, 9, 11).

Крутящий момент аксиально-поршневого гидромотора определяют по формуле:

5. Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы

Аксиально-поршневым насосом называют поршневой насос, у которого рабочие камеры образованы рабочими поверхностями цилиндров и поршней, а оси поршней параллельны (аксиальны) оси блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45°. Аксиально-поршневые ГМ в зависимости от расположения ротора подразделяют на машины с наклонным диском, у которых оси ведущего звена и вращения ротора совпадают, и машины с на­клонным блоком, у которых оси ведущего звена и вращения ротора расположены под углом.

Насосы с наклонным диском имеют наиболее простые схемы (рис. 4.17).

Рис. 17. Основные конструк­тивные схемы аксиально-порш­невых гидромашин с наклонным диском

Поршни 3 связаны с наклонным диском 4 точечным касанием (рис. 4.17, а) или шарниром 7 (рис. 4.17, б). Блок ци­линдров

2 с поршнями 3 приводится во вращение от вала 5. Для подвода и отвода рабочей жидкости к рабочим камерам в торцовом распределительном диске 1 выполнены два дугообразных окна В и Н. Для обеспечения движения поршней во время процесса вса­сывания применяются принудительное ведение поршней через шатун 7, а для поршней с точечным касанием — цилиндрические пружины 6 или давление подпитки в полости низкого давления. Принцип работы насоса заключается в следующем. При вра­щении вала насоса крутящий момент передается блоку цилиндров. При этом из-за наличия угла наклона диска поршни совершают сложное движение, они вращаются вместе с блоком цилиндров И одновременно совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах блока, при котором происходят процессы всасывания и нагнетания. При направлении движения, например по часовой стрелке, рабочие камеры, находящиеся слева от вертикальной оси распре­делительного диска, сое­диняются со всасывающим окном

В. Поступательное движение поршней в этих камерах происходит в на­правлении от распределительного диска.

В плоскости чертежа насоса поршни перено­сятся вращением блока параллельно оси снизу вверх. При этом объемы камер увеличиваются, жидкость под действием перепада давлений поступает в рабочую камеру. Так происходит процесс всасывания.

Рабочие камеры, находящиеся справа от вертикальной оси рас­пределительного диска, соединяются с нагнетающим окном. В плоскости чертежа поршни переносятся вращением блока па­раллельно оси сверху вниз. При этом поршни движутся в направ­лении к распределительному диску, вытесняют жидкость из рабо­чих камер через распределительный диск на выход насоса.

Рабочий объем аксиально-поршневого насоса с наклонным диском (23)

где S_n—площадь поршня;

h—максимальный ход поршня; h =D tg β;

z —число поршней;

d_n —диаметр поршня;

\D —диа­метр окружности блока, на котором расположены оси цилиндров;

β — угол наклона диска.

Из выражения (4.34) видно, что рабочий объем насоса зависит от угла наклона диска. Изменяя угол наклона диска, можно изме­нять рабочий объем насоса. Чем больше угол наклона , тем больше рабочий объем насоса. Предельно допустимый угол на­клона определяется деформацией поршня под действием боковых сил и не превышает обычно 20—25°.

Насосы с наклонным блоком. На рис. 18 показан аксиально-поршневой насос с наклонным блоком.

Рис. 4.18. Схема аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком

Поршни 3 расположены в блоке цилиндров 2 и шарнирно соединены шатунами 7 с флан­цем 4 вала 5. Для отвода и подвода рабочей жидкости к рабочим камерам в торцовом распределительном диске 1 выполнены два дугообразных окна В и Н. Карданный механизм 6 осуществляет кинематическую связь вала 5 с блоком цилиндров 2 и преодоле­вает момент трения и инерции блока цилиндров.

Рис. 19. Схемы карданных механизмов: а — одинарного; б в» двойного

Из теории карданных механизмов известно, что одинарный кардан (рис. 19, а) —излом вала в одном месте —создает зна­чительную неравномерность вращения ведомого вала блока цилиндров. Неравномерность вращения блока цилиндров вызы­вает дополнительные нагрузки на поршни из-за опережения или отставания блока цилиндров от фланца вала и на самом кар­дане — из-за появления инерционных сил от ускорений блока цилиндров. Это и ограничивает частоту вращения вала таких гидромашин до 500 об/мин. Наиболее совершенным является двойной кардан (рис. 19, б). При его применении неравномер­ность вращения ведомого вала ос₃ практически не наблюдается.

Принцип работы насоса с наклонным блоком (см. рис. 18) заключается в следующем. При вращении вала насоса поршни совершают сложное движение — они вращаются вместе с блоком цилиндров и движутся возвратно-поступательно в цилиндрах блока, при котором происходят процессы всасывания и нагнета­ния. При вращении блока цилиндров, например по часовой стрелке, рабочие камеры, находящиеся слева от вертикальной оси распределительного диска, соединяются со всасывающим окном В. Поршни движутся в этих камерах в направлении рас­пределительного диска. При этом объемы рабочих камер увеличи­ваются, рабочая жидкость под действием перепада давлений в рабочих камерах заполняет их.

Рабочие камеры, находящиеся справа от вертикальной оси рас­пределительного диска, соединяются с нагнетательным окном. Поршни в этих камерах движутся в направлении распределитель­ного диска и вытесняют жидкость из рабочих камер на выход насоса.

Осевое усилие давления жидкости на поршни через шатуны передается на фланец вала, где преобразуется в крутящий момент. Этот момент составляет основную часть подводимого от приво­дящего двигателя момента. Другая, значительно меньшая, часть момента передается двойным карданом на преодоление сил трения поршней, блока цилиндров и распределительного диска и инерции при ускорении и замедлении вращения блока цилиндров. Поэтому двойной кардан в этой схеме насоса называют несиловым. На поршни насоса поперечные изгибающие силы не действуют.

Рабочий объем аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком

(24)

где h —максимальный ход поршня, h ~ D sinβ;

—угол на­клона блока цилиндров.

Некоторые расчеты основных параметров. Кинематической основой аксиально-поршневых гидромашин является кривошипно-шатунный механизм, поэтому основные зависимости расчета кинематических и силовых параметров одинаковы для всех видов аксиально-поршневых гидромашин.

При повороте вала-фланца аксиально-поршневого насоса с на­клонным блоком на угол α поршень перемещается на расстояние

x _п = D/2 (1 — cos α) sin. (25)

Относительная скорость перемещения поршня в цилиндре

V_n = *D/2 *sin *sin, (26)

где — угловая скорость.

Ускорение поршня в относительном движении

j_п = ² D/2— sin sin, . (27)

Диаметр разноски осей цилиндров в блоке выбирают исходя из соотношения

D =(0,4 … 0,5)d_пz.

Угол наклона оси блока к оси вала <30°.

Наружный диаметр блока D_Hap =D + (1,6 … 2,0) d_n.

Для обеспечения длительной работы узла торцовый распреде­лительный диск — блок цилиндров с малыми утечками и исклю­чения непосредственного контакта трущихся поверхностей предъ­являют повышенные требования к геометрии и шероховатости тру­щихся поверхностей блока цилиндров и распределительного диска. Необходимо, чтобы среднее контактное давление в стыке блок цилиндров — распределительный диск было минимальным и обес­печивало бы герметичность соединения.

Между блоком цилиндров и распределительным диском суще­ствует зазор, который зависит от множества факторов. Давление жидкости в этом зазоре по уплотнительным пояскам меняется от максимального значения в напорной полости р_н до нуля в сливных каналах. Наиболее простой метод определения размеров уплотнительных поясков и торцового распределительного диска — секторный. При этом методе расчета гидростатических сил рас­сматривается сектор на распределительном диске и блоке цилин­дров с углом охвата 2π/z и центральным размещением в этом сек­торе цилиндра.

5. Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы

Аксиально-поршневым насосом называют поршневой насос, у которого рабочие камеры образованы рабочими поверхностями цилиндров и поршней, а оси поршней параллельны (аксиальны) оси блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45°. Аксиально-поршневые ГМ в зависимости от расположения ротора подразделяют на машины с наклонным диском, у которых оси ведущего звена и вращения ротора совпадают, и машины с на­клонным блоком, у которых оси ведущего звена и вращения ротора расположены под углом.

Насосы с наклонным диском имеют наиболее простые схемы (рис. 4.17).

Рис. 17. Основные конструк­тивные схемы аксиально-порш­невых гидромашин с наклонным диском

Поршни 3 связаны с наклонным диском 4 точечным касанием (рис. 4.17, а) или шарниром 7 (рис. 4.17, б). Блок ци­линдров 2 с поршнями 3 приводится во вращение от вала 5. Для подвода и отвода рабочей жидкости к рабочим камерам в торцовом распределительном диске 1 выполнены два дугообразных окна В и Н. Для обеспечения движения поршней во время процесса вса­сывания применяются принудительное ведение поршней через шатун 7, а для поршней с точечным касанием — цилиндрические пружины 6 или давление подпитки в полости низкого давления. Принцип работы насоса заключается в следующем. При вра­щении вала насоса крутящий момент передается блоку цилиндров. При этом из-за наличия угла наклона диска поршни совершают сложное движение, они вращаются вместе с блоком цилиндров И одновременно совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах блока, при котором происходят процессы всасывания и нагнетания. При направлении движения, например по часовой стрелке, рабочие камеры, находящиеся слева от вертикальной оси распре­делительного диска, сое­диняются со всасывающим окном В. Поступательное движение поршней в этих камерах происходит в на­правлении от распределительного диска.

В плоскости чертежа насоса поршни перено­сятся вращением блока параллельно оси снизу вверх. При этом объемы камер увеличиваются, жидкость под действием перепада давлений поступает в рабочую камеру. Так происходит процесс всасывания.

Рабочие камеры, находящиеся справа от вертикальной оси рас­пределительного диска, соединяются с нагнетающим окном. В плоскости чертежа поршни переносятся вращением блока па­раллельно оси сверху вниз. При этом поршни движутся в направ­лении к распределительному диску, вытесняют жидкость из рабо­чих камер через распределительный диск на выход насоса.

Рабочий объем аксиально-поршневого насоса с наклонным диском (23)

где S_n—площадь поршня;

h—максимальный ход поршня; h =D tg β;

z —число поршней;

d_n —диаметр поршня;

\D —диа­метр окружности блока, на котором расположены оси цилиндров;

β — угол наклона диска.

Из выражения (4.34) видно, что рабочий объем насоса зависит от угла наклона диска. Изменяя угол наклона диска, можно изме­нять рабочий объем насоса. Чем больше угол наклона , тем больше рабочий объем насоса. Предельно допустимый угол на­клона определяется деформацией поршня под действием боковых сил и не превышает обычно 20—25°.

Насосы с наклонным блоком. На рис. 18 показан аксиально-поршневой насос с наклонным блоком.

Рис. 4.18. Схема аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком

Поршни 3 расположены в блоке цилиндров 2 и шарнирно соединены шатунами 7 с флан­цем 4 вала 5. Для отвода и подвода рабочей жидкости к рабочим камерам в торцовом распределительном диске 1 выполнены два дугообразных окна В и Н. Карданный механизм 6 осуществляет кинематическую связь вала 5 с блоком цилиндров 2 и преодоле­вает момент трения и инерции блока цилиндров.

Рис. 19. Схемы карданных механизмов: а — одинарного; б в» двойного

Из теории карданных механизмов известно, что одинарный кардан (рис. 19, а) —излом вала в одном месте —создает зна­чительную неравномерность вращения ведомого вала блока цилиндров. Неравномерность вращения блока цилиндров вызы­вает дополнительные нагрузки на поршни из-за опережения или отставания блока цилиндров от фланца вала и на самом кар­дане — из-за появления инерционных сил от ускорений блока цилиндров. Это и ограничивает частоту вращения вала таких гидромашин до 500 об/мин. Наиболее совершенным является двойной кардан (рис. 19, б). При его применении неравномер­ность вращения ведомого вала ос₃ практически не наблюдается.

Принцип работы насоса с наклонным блоком (см. рис. 18) заключается в следующем. При вращении вала насоса поршни совершают сложное движение — они вращаются вместе с блоком цилиндров и движутся возвратно-поступательно в цилиндрах блока, при котором происходят процессы всасывания и нагнета­ния. При вращении блока цилиндров, например по часовой стрелке, рабочие камеры, находящиеся слева от вертикальной оси распределительного диска, соединяются со всасывающим окном В. Поршни движутся в этих камерах в направлении рас­пределительного диска. При этом объемы рабочих камер увеличи­ваются, рабочая жидкость под действием перепада давлений в рабочих камерах заполняет их.

Рабочие камеры, находящиеся справа от вертикальной оси рас­пределительного диска, соединяются с нагнетательным окном. Поршни в этих камерах движутся в направлении распределитель­ного диска и вытесняют жидкость из рабочих камер на выход насоса.

Осевое усилие давления жидкости на поршни через шатуны передается на фланец вала, где преобразуется в крутящий момент. Этот момент составляет основную часть подводимого от приво­дящего двигателя момента. Другая, значительно меньшая, часть момента передается двойным карданом на преодоление сил трения поршней, блока цилиндров и распределительного диска и инерции при ускорении и замедлении вращения блока цилиндров. Поэтому двойной кардан в этой схеме насоса называют несиловым. На поршни насоса поперечные изгибающие силы не действуют.

Рабочий объем аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком

(24)

где h —максимальный ход поршня, h ~ D sinβ;

—угол на­клона блока цилиндров.

Некоторые расчеты основных параметров. Кинематической основой аксиально-поршневых гидромашин является кривошипно-шатунный механизм, поэтому основные зависимости расчета кинематических и силовых параметров одинаковы для всех видов аксиально-поршневых гидромашин.

При повороте вала-фланца аксиально-поршневого насоса с на­клонным блоком на угол α поршень перемещается на расстояние

x _п = D/2 (1 — cos α) sin. (25)

Относительная скорость перемещения поршня в цилиндре

V_n = *D/2 *sin *sin, (26)

где — угловая скорость.

Ускорение поршня в относительном движении

j_п = ² D/2— sin sin, . (27)

Диаметр разноски осей цилиндров в блоке выбирают исходя из соотношения

D =(0,4 … 0,5)d_пz.

Угол наклона оси блока к оси вала <30°.

Наружный диаметр блока D_Hap =D + (1,6 … 2,0) d_n.

Для обеспечения длительной работы узла торцовый распреде­лительный диск — блок цилиндров с малыми утечками и исклю­чения непосредственного контакта трущихся поверхностей предъ­являют повышенные требования к геометрии и шероховатости тру­щихся поверхностей блока цилиндров и распределительного диска. Необходимо, чтобы среднее контактное давление в стыке блок цилиндров — распределительный диск было минимальным и обес­печивало бы герметичность соединения.

Между блоком цилиндров и распределительным диском суще­ствует зазор, который зависит от множества факторов. Давление жидкости в этом зазоре по уплотнительным пояскам меняется от максимального значения в напорной полости р_н до нуля в сливных каналах. Наиболее простой метод определения размеров уплотнительных поясков и торцового распределительного диска — секторный. При этом методе расчета гидростатических сил рас­сматривается сектор на распределительном диске и блоке цилин­дров с углом охвата 2π/z и центральным размещением в этом сек­торе цилиндра.

Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы — Лекции по гидро-пневносистемам

Аксиально-поршневые гидромашины нашли широкое применение в гидроприводах, что объясняется рядом их преимуществ: меньшие радиальные размеры, масса, габарит и момент инерции вращающихся масс; возможность работы при большом числе оборотов; удобство монтажа и ремонта.

Аксиально-поршневой насос состоит из блока цилиндров 8 (рис.3.8) с поршнями (плунжерами) 4, шатунов 7, упорного диска 5, распределительного устройства 2 и ведущего вала 6.

Рис.3.8. Принципиальные схемы аксиально-поршневых насосов:
1 и 3 — окна; 2 — распределительное устройство; 4 — поршни;
5 — упорный диск; 6 — ведущий вал; 7 — шатуны; 8 — блок цилиндров
а — с иловым карданом; б — с несиловым карданом;
в — с точечным касанием поршней; г — бескарданного типа

Во время работы насоса при вращении вала приходит во вращение и блок цилиндров. При наклонном расположении упорного диска (см. рис.3.8, а, в) или блока цилиндров (см. рис.3.8, б, г) поршни, кроме вращательного, совершают и возвратно-поступательные аксиальные движения (вдоль оси вращения блока цилиндров). Когда поршни выдвигаются из цилиндров, происходит всасывание, а когда вдвигаются — нагнетание. Через окна 1 и 3 в распределительном устройстве 2 цилиндры попеременно соединяются то с всасывающей, то с напорной гидролиниями. Для исключения соединения всасывающей линии с напорной блок цилиндров плотно прижат к распределительному устройству, а между окнами этого устройства есть уплотнительные перемычки, ширина которых b больше диаметра dк отверстия соединительных каналов в блоке цилиндров. Для уменьшения гидравлического удара при переходе цилиндрами уплотнительных перемычек в последних сделаны дроссельные канавки в виде небольших усиков, за счет которых давление жидкости в цилиндрах повышается равномерно.

Рабочими камерами аксиально-поршневых насосов являются цилиндры, аксиально расположенные относительно оси ротора, а вытеснителями — поршни. По виду передачи движения вытеснителям аксиально-поршневые насосы подразделяются на насосы с наклонным блоком (см. рис.3.8, б, г) и с наклонным диском (см. рис.3.8, а, в). Известные конструкции аксиально-поршневых насосов выполнены по четырем различным принципиальным схемам.

Насосы с силовым карданом (см. рис.3.8, а) приводной вал соединен с наклонным диском силовым карданом, выполненным в виде универсального шарнира с двумя степенями свободы. Поршни соединяются с диском шатунами. При такой схеме крутящий момент от приводящего двигателя передается блоку цилиндров через кардан и наклонный диск. Начальное прижатие блока цилиндров распределительному устройству обеспечивается пружиной, а во время работы насоса давлением жидкости. Передача крутящего момента блоку цилиндров необходима для преодоления сил трения между торцом блока цилиндров и распределительным устройством.

В насосах с двойным несиловым карданом (см. рис.3.8, б) углы между осью промежуточного вала и осями ведущего и ведомого валов принимают одинаковыми и равными 1 = 2 = /2. При такой схеме вращение ведущего и ведомого валов будет практически синхронным, а кардан полностью разгруженным, так как крутящий момент от приводящего двигателя передается блоку цилиндров через диск 5, изготавливаемый заодно с валом 6.

Насосы с точечным касанием поршней наклонного диска (см. рис.3.8, в) имеют наиболее простую конструкцию, поскольку здесь нет шатунов и карданных валов. Однако для того, чтобы машина работала в режиме насоса, необходимо принудительно выдвижение поршней из цилиндров для прижатия их к опорной поверхности наклонного диска (например, пружинами, помещенными в цилиндрах). По такой схеме чаще всего изготовляют гидромоторы типа Г15-2 (рис.3.9). Эти машины выпускаются небольшой мощности, т.к. в местах контакта поршней с диском создается высокое напряжение, которое ограничивает давление жидкости.

Рис.3.9. Аксиально-поршневой гидромотор типа Г15-2:
1 — вал; 2 — манжета; 3 — крышка; 4, 9 — корпус; 5, 16 — подшипник;
6 — радиально упорный подшипник; 7 — барабан; 8 — поводок; 10 — ротор;
11 — пружины; 12 — дренажное отверстие; 13 — распределительное устройство;
14 — полукольцевые пазы; 15 — отверстие напорное; 17 — поршни; 18 — шпонка; 19 — толкатель

Аксиально-поршневые машины бескарданного типа (см. рис.3.8, г) блок цилиндров соединяется с ведущим валом через шайбу и шатуны поршней. По сравнению с гидромашинами с карданной связью машины бескарданного типа проще в изготовлении, надежнее в эксплуатации, имеют меньший габарит блока цилиндров. По данной схеме отечественной промышленностью выпускается большинство аксиально-поршневых машин серии 200 и 300 (рис.3.10).

Рис.3.9. Аксиально-поршневой гидромотор типа Г15-2:
1 — вал; 2 — манжета; 3 — крышка; 4, 9 — корпус; 5, 16 — подшипник;
6 — радиально упорный подшипник; 7 — барабан; 8 — поводок; 10 — ротор;
11 — пружины; 12 — дренажное отверстие; 13 — распределительное устройство;
14 — полукольцевые пазы; 15 — отверстие напорное; 17 — поршни; 18 — шпонка; 19 — толкатель

Структура условного обозначения аксиально-поршневых машин серий 200 и 300 приведена на рис.3.11.

Подача (расход) аксиально-поршневой гидромашины зависит от хода поршня, который определяется углом γ наклона диска или блока цилиндров ( γ < 25 ). Если конструкция гидромашины в процессе ее эксплуатации допускает изменение угла γ, то такие машины регулируемые. При изменении угла наклона шайбы или блока цилиндров с + γ до — γ достигается реверсирование направления потока жидкости или вращения ротора гидромашины.

Рис.3.11. Структура условного обозначения
аксиально-поршневых гидромашин серий 200 и 300

Подачу для машин с бесшатунным приводом определяют по формуле:

а для машин с шатунным приводом

где d — диаметр цилиндра; D и D — диаметр окружности, на которой расположены центры окружностей цилиндров или закреплены шатуны на диске; D tg γ и D’ sin γ — ход поршня при повороте блока цилиндров на 180 ; z — число поршней (z = 7, 9, 11).

Крутящий момент аксиально-поршневого гидромотора определяют по формуле:

Гидромоторы и насосы аксиально-поршневые типа 310

Гидромоторы типа 310

 

Назначение насосов и гидромоторов

            Насосы и гидромоторы аксиально-поршневые нерегулируемые типа 310 используются в объемных гидроприводах машин.

            Насос предназначен для преобразования механической энергии вращения приводного вала в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости.

            Гидромотор преобразует гидравлическую энергию потока рабочей жидкости в механическую энергию вращения выходного вала.

            Гидромашины изготавливаются со шлицевыми и шпоночными валами, левого и правого вращения, с различными вариантами исполнения задней крышки.

Технические характеристики

 

Наименование параметра	Значение для насоса типа
	310…12 210…12	310…28	310…56	310…112	310…160
Рабочий объем, см³	11,6	28	56	112	160
Частота вращения, об/мин
Минимальная	400
Номинальная	2400	1800	1500	1200
Максимальная	2850-5500	2500-4000	2150-3750	1700-3000	1300-2650
Подача, л/мин	26	48	80	128	182
Давление на входе, МПа	0,08
Давление на выходе, МПа
Номинальное	20
Максимальное	35
Мощность, кВт	10	18	29	46	66
Масса, кг	4	9	17	31	45

 

 

Наименование параметра	Значение для гидромотора
	310…12 210…12	310…28	310…56	310…112	310…160
Рабочий объем, см³	11,6	28,	56	112	160
Частота вращения, об/мин
Минимальная	50
Номинальная	2400	2000	1800	1200
Максимальная	5500	4000	3750	3000	2650
Давление на входе, МПа
Номинальное	20
Максимальное	32		35
Давление на выходе, МПа	32		20
Номинальный перепад давления, МПа	20
Масса, кг	4	9	17	31	45

 

 

 

Устройство изделия

            Гидромашина состоит из качающего узла, установленного в корпусе 7, зафиксированного стопорным кольцом 4 и крышкой 17 с резиновым кольцом 16.

            Качающий узел состоит из вала 1, опирающегося на подшипники 6 и 8, семи поршней 11 с шатунами 10 и одного шипа 9 установленных в блок цилиндров 13, который по сферической поверхности контактирует с распределителем 14. Со стороны вала 1 гидромашина закрывается крышкой 2, уплотненной резиновым кольцом 5 с манжетой 3.

 

Принцип работы насоса

            При работе вал насоса приводится во вращение от двигателя. Поршни, установленные в блоке цилиндров, вращаются вокруг оси блока и одновременно совершают возвратно-поступательное движение, при этом за одну половину оборота поршень всасывает рабочую жидкость, а за другую – нагнетает ее в гидросистему.

            Давление на выходе из насоса определяется нагрузкой на рабочий орган и ограничивается предохранительным клапаном гидросистемы.

            Подача определяется частотой вращения вала насоса и рабочим объемом насоса.

 

Принцип работы гидромотора

            Рабочая жидкость, нагнетаемая из гидросистемы, через отверстие в крышке 17 и через паз распределителя 14 поступает в блок цилиндров 13 и приводит в движение поршни 11. Поршни передают усилие на сферический шарнир 10. Так как оси вала 1 и блока цилиндров 13 находятся под углом, сила в шарнире 10 раскладывается на осевую и тангенциальную составляющие.

            Осевая нагрузка воспринимается радиально-упорными подшипниками 6 и 8, а тангенциальная создает крутящий момент на валу гидромотора.

            Величина момента и частота вращения вала гидромотора определяются рабочим объемом гидромотора, давлением и количеством подводимой рабочей жидкости.

 

Рисунок 1. Гидромашина нерегулируемая типа 310

 

Рисунок 2. Гидромашины типа 310.3.56; 112; 160

 

Рисунок 3. Гидромашины типа 310.12; 210.12; 310.2.28