РОТОРНО-ПОРШНЕВІ НАСОСИ І ГІДРОМОТОРИ

3. РОТОРНО-ПОРШНЕВІ НАСОСИ І ГІДРОМОТОРИ

Роторно-поршневі насоси і гідромотори широко застосовують у гідроприводах ряду екскаваторів як на начіпних, так і на багатьох повноповоротних машинах. Найбільше поширення одержали роторно-поршневі насоси двох типів: Аксіально-поршневі і радіально-поршневі.

Аксіально-поршневі насоси і гідромотори. Їхньою кінематичною основою служить кривошипно-повзунковий механізм, у якому циліндр переміщається паралельно своєї осі, а поршень рухається разом з циліндром і одночасно внаслідок обертання вала кривошипа переміщається щодо циліндра. При повороті вала кривошипа на кут Ф (Рис. 3.1, а) поршень переміщається разом з циліндром на відстань а і щодо циліндра на с. Поворот площини обертання вала кривошипа навколо осі в (Рис. 3.1, б) на кут р" приводить також до переміщення крапки А, у якій палець кривошипа шарнірно з'єднаний зі штоком поршня.

Якщо замість одного взяти кілька циліндрів і розташувати них по окружності блоку або барабана, а кривошип замінити диском, вісь якого повернена щодо осі циліндрів на кут у, причому (3 + У = 90°, то -площина обертання диска збіжиться з площиною обертання вала кривошипа. Тоді буде отримана принципова схема Аксіально-поршневого насоса (Рис. 3.1, в), у якого поршні переміщаються при наявності кута в між віссю блоку циліндрів і віссю ведучого вала.

Насос складається з розподільного диска 1, що обертається блоку 2, поршнів 3, штоків 4 і похилий диски 5, шарнірно з'єднаного з центральним шипом. У диску 1 зроблені дугові вікна 7 (Рис. 3.1, г), через які рідина засмоктується і нагнітається поршнями. Між вікнами передбачені перемички шириною Ь, що відокремлюють порожнину усмоктування від порожнини нагнітання. При обертанні блоку отвору 8 циліндрів з'єднуються або з порожниною усмоктування, або з порожниною нагнітання. При зміні напрямку обертання блоку функції порожнин міняються. Для зменшення витоків рідини торцеву поверхню блоку ретельно притирають до диска 1. Диск 5 обертається від вала 6, а разом з диском обертається блок циліндрів.

Кут у звичайно приймають 12."15°, а іноді 30°. Якщо кут у постійний, то подача насоса постійна. При зміні в процесі роботи кута змінюється хід поршнів 3 на один оборот ротора і відповідно змінюється подача насоса.

Рис. 3.1. Схеми аксіально-поршневого насоса:

а - дії поршня, б-роботи насоса, в-конструктивна, г-дії нерухомого розподільного диска; 1, 5 - диски, 2 -обертовий блок, 3 - поршень, 4 - шток, 6 - вал,

7 - вікно, .8 -отвір; а - довжина повного перетину дугового вікна

Рис. 3.2. Схема регульованого аксіально-поршневого насоса:

1 - пружина, 2 - поршень, 3- шайба, 4 - плунжер, 5 - вал

В автоматичному регульованому Аксіально-поршневом насосі (Рис. 3.2.) регулятором подачі є шайба 3, зв'язана з валом 5 і з'єднана з поршнем 2. На поршень з однієї сторони діє пружина V, а з іншого боку - тиск у напірній гідролінії. При обертанні вала шайба переміщає плунжери 4, що засмоктують робочу рідину і нагнітають неї в гідролінію. Подача насоса залежить від нахилу шайби, тобто від тиску в напірній гідролінії, що змінюється, у свою чергу, від зовнішнього опору. Для насосів невеликої потужності подачу насоса можна також регулювати вручну шляхом зміни нахилу шайби, для більш могутніх насосів застосовують спеціальний підсилювальний пристрій.

Аксіально-поршневі гідромотори улаштовані так само, як і насоси. Розрізняють Аксіально-поршневі насоси і гідромотори з похилим блоком і похилим диском.

На одноковшевих екскаваторах последние не застосовують.

Нерегульований Аксіально-поршневий насос-гідромотор з похилим блоком (Рис. 3.3.). Блок 3 циліндрів одержує обертання від вала 1 через універсальний шарнір 2. Вал приводиться в рух від двигуна і спирається на три шарикопідшипника. Поршні 8 зв'язані з валом штоками 10, кульові голівки яких завальцовані у фланцевій Частині вала. Блок циліндрів, що обертається на шарикопідшипнику 9, розташований стосовно вала під кутом 30° і притиснутий пружиною 7 до розподільного диска 6, що цим же зусиллям притискається до кришки 5, через вікна в якій підводиться і приділяється робоча рідина. Манжетне ущільнення 11 у передній кришці перешкоджає витоку олії з неробочої порожнини насоса.

У такого насоса вісь блоку циліндрів розташована під кутом до осі ведучого вала, що і визначає його назву - з похилим блоком. На відміну від його в аксіальних насосів з похилим диском вісь блоку циліндрів збігається з віссю ведучого вала, а під кутом до нього розташована вісь диска, з яким шарнірно зв'язані штоки поршнів.

Аксіально-поршневі регульовані і нерегульовані насоси і гідромотори, широко застосовувані на вітчизняних екскаваторах, відрізняються уніфікованою конструкцією секції, що качає, (Рис. 3.4, а). Опорами ведучого вала 1 служать три шарикопідшипника: два радіально-упорних 13 і один радіальний 14. Від осьового переміщення внутрішні кільця підшипників утримуються двома пружинними кільцями 15, втулкою 3 і запірним кільцем 2. У передній кришці 16 установлене манжетне ущільнення 17, що спирається на втулку 18. У сферичні гнезда фланця вала входять сім шатунів 11, що разом з центральним шипом 5 притиснуті до фланця вала штампованою пластиною 4. На шипі штифтом 10 зафіксований блок 7 циліндрів, зовнішня поверхня якого спирається на розподільний диск 8. Опорами шипа служать з однієї сторони сферична голівка, а з іншого боку - бронзова, втулка 9, запресована в диск. Усередині блоку циліндра знаходяться сім поршнів 12, завальцованных на шатунах. Попереднє притиснення блоку циліндрів до диска досягається тарілчастими пружинами 6.

Рис. 3.3. Аксіально-поршневой нерегульований насос-гідромотор з похилим блоком:

1- вал, 2 - шарнір, 3 - блок циліндрів, 4- вікно, 5 - кришка, 6 - диск,

7 - пружина, 8- поршень, 9-шарикопідшипник, 10- шток, 11- ущільнення

Коли вісь вала збігається з віссю шипа (як показано на малюнку), поршні при обертанні вала не роблять зворотно-поступального руху і не роблять усмоктування і нагнітання робочої рідини.

У нерегульованого насоса блок циліндрів повернуть так, що вісь шипа складає деякий кут з віссю вала (Рис. 3.4, б). Тому при обертанні блоку поршні всмоктують і нагнітають рідина через канали диска. При зміні розміру і напрямок нахилу блоку циліндрів змінюються потужність і напрям потоку робочої рідини. Якщо зафіксувати кут нахилу блоку циліндрів, то насос стає нерегульованим.

Рис. 3.4. Аксіально-поршневой уніфікований насос-гідромотор:

а - уніфікована секція, що качає, б - нерегульований насос-гідромотор; 1 - вал, 2- кільце, 3, 9, 18- втулки, 4- пластина, 5 - шип, 6 - тарілчасті пружини, 7 - блок циліндрів, 8 - диск, 10 - штифт, 11 -шатун, 12- поршень, 13, 14 - шарикоподшипники, 15 - кільця, 16, 20 - передня і задня кришки, 17 - ущільнення, 19-корпус Рис. 94. Регульований Аксіально-поршневой насос:

На екскаваторах ЭО-3322Д, ЭО-3323, ЭО-4321А, ЭО-4121Б и ЭО-4124 установлені регульовані аксіально-поршневі насоси, що складаються з двох уніфікованих секцій, що качають, змонтованих в одному корпусі. Такі насоси (Рис. 3.5.) використовують для створення двох потоків робочої рідини. Повне використання потужності приводного двигуна забезпечується за допомогою убудованого сумматора потужності, який розподіляє потужність між споживачами таким чином, що сума цих потужностей залишається постійної і рівної встановленої потужності приводу. Вал 5 (Рис. 3.5, а) одержує обертання від приводного двигуна і через редуктор 6 передає рух валам секцій, що качають.

Поворотні корпуси 1 і 7 секцій, що качають, установлені на підшипниках і можуть повертатися навколо вертикальної осі на кут 25°, чим досягається зміна подачі насоса. Обоє корпуси 1 і 7 жорстко зв'язані між собою траверсою 4 регулятори і можуть повертатися тільки синхронно під впливом регулятора потужності.

Рис. 3.5. Здвоєний аксіально-поршневой насос із сумматором потужності:

а - гідравлічна схема, б -загальний вид; 1, 7 – поворотні корпуси, 2 - золотник,

3 - комплект із двох пружин, 4 - траверси, 5 - вал насоса, 6 - редуктор,

8 – обмежник ходу, 9 - цапфа блоку циліндрів, 10 - тяга регулятора, 11- гвинт установки мінімальної витрати, 12 - шайба

Переваги аксіально-поршневых насосів і гідромоторів: компактність, високий ККД при великому тиску, порівняно мала инерционность, значна енергоємність на одиницю маси (у деяких высокооборотных конструкціях до 12 квт/кг).

Недоліки цих насосів і гідромоторів: необхідність у тонкій фільтрації робочої рідини, складність виготовлення і труднощі забезпечення тривалого терміну служби деяких деталей (наприклад, підшипника блоку циліндрів у насосів із золотниковим розподільником)

Радіально-поршневі насоси (рис, 3.6.) і гідромотори. Основою насоса є кривошипно-повзунковий механізм, у якого роль шатуна виконує статор 1, співвісний осі а циліндри зроблені в роторі 2. При обертанні ротора навколо осі Ог, що має стосовно осі О ексцентриситет е, поршень робить обертальний Рух разом з ротором і зворотно-поступальний рух щодо ротора.

Рідина підводиться під поршень і бтводится відтіля по двох каналах 3, зробленим уздовж осі ротора. Рідина витісняється (нагнітається) при обертанні поршня від крапки А к крапці С и при переміщенні його до центра (осі) Ог. При роботі необхідно, щоб поршні були притиснуті до статора. Досягається це або під дією пружин, що поміщаються під поршень, або за допомогою повзунів, що переміщаються в пазах статора, або за рахунок допоміжного насоса, що підкачує, завдяки якому поршні притискаються до статора в порожнині усмоктування насоса.

У гідромоторі аналогічного типу поршні притискаються тиском рідини, подводимой під поршні.

Якщо в насосі змінити розмір ексцентриситету е шляхом переміщення статора, буде змінена дія порожнин усмоктування і нагнітання на зворотне. Зміна ексцентриситету викликає відповідна зміна подачі насоса.

Радіально-поршневі насоси застосовують, для створення тиску до 25 Мпа і подачі від 5 до 500 л/хв при частоті обертання ротора від 6000 до 1500 у хвилину.

Радіально-поршневі гідромотори аналогічні по пристрої насосам і відрізняються призначенням і принципом дії.