Строительные машины и оборудование, справочник





Насосы и гидромоторы

Категория:
   Машины для строительства цементобетонных дорожных покрытий


Насосы и гидромоторы

В гидравлических приводах машин для строительства цементобетонных дорожных покрытий применяют насосы объемного действия, в которых жидкость из полости всасывания перемещается в полость нагнетания путем вытеснения ее из рабочих камер подвижными элементами. Под рабочей камерой понимается внутреннее пространство насоса или гидромотора, ограниченное рабочими поверхностями деталей, периодически изменяющее свой объем и попеременно сообщающееся с местами входа и выхода рабочей жидкости. В зависимости от конструкции рабочего органа насосы подразделяют на шестеренные, пластинчатые и роторно-поршневые.

у шестеренного насоса рабочие камеры образованы рабочими поверхностями зубчатых колес и корпуса, у пластинчатого — корпуса и пластин, у поршневого — поршней и цилиндров.

По принципу распределения потоков рабочей жидкости между всасывающей и напорной гидролиниями насосы разделяются на насосы с замыканием рабочих органов (шестеренные и пластинчатые), с радиальным распределением потоков через вал и втулку (радиальные роторно-поршневые), с торцовым распределением потоков плоским или сферическим распределителем (аксиальные роторно-поршневые) .



Шестеренные и пластинчатые насосы применяют для рабочих давлений 12—16 МПа; аксиальные и радиальные роторно-поршневые — для давлений 20—35 МПа.

Основными характеристиками насосов являются подача, номинальное и максимальное развиваемое давление и направление вращения ведущего вала. В насосе правого вращения ведущий вал должен вращаться по часовой стрелке, если смотреть на торец ведущего вала, в насосе левого вращения— наоборот. Например, насос НШ-32Л — насос шестеренный, за один оборот подает 32 см3 рабочей жидкости, левого вращения.

Насосы можно выполнять в обратимых вариантах, т. е. одну и ту же машину использовать как насос или как гидромотор. Такие насосы-гидромоторы иногда называют низкомоментными в отличие от высокомоментных низкооборотных гидромоторов, частота вращения которых у различных конструкций составляет от 0,05 до 3,3 с-1 при крутящем моменте от 1500 до 30 000 Н- м.

Шестеренные насосы и гидромоторы благодаря простой конструкции и надежности в работе широко распространены в гидроприводах дорожных машин. Принцип действия шестеренного насоса (рис. 54) заключается в следующем. Две шестерни равной ширины —ведущая и ведомая находятся в зацеплении и располагаются в корпусе с минимальным радиальным зазором. К торцовым поверхностям шестерен прилегают боковые стенки насоса. При вращении шестерен жидкость, заполняющая впадины между зубьями, переносится шестернями по внутренней поверхности корпуса (как показано стрелками) из полости всасывания А в полость нагнетания Б.

КПД шестеренного насоса зависит от утечек жидкости через зазоры, образованные головками зубьев и корпусом насоса, а также между торцовыми поверхностями шестерен и боковыми стенками насоса. Чтобы уменьшить радиальные утечки, зазор между шестернями и корпусом насоса делают минимальным, а для уменьшения торцовых утечек предусматривается автоматическое прижатие боковых стенок к торцовым поверхностям шестерен жидкостью под рабочим давлением. Максимальное значение КПД шестеренных насосов может составлять 0,8—0,9.

Рис. 1. Схема шестеренного насоса:
А — полость всасывания, Б — полость нагнетания; 1, 2— ведущая и ведомая шестерни, 3 — корпус насоса

Унифицированные шестеренные насосы-гидромоторы типа МНЩ с рабочим давлением 10 МПа отличаются один от другого только объемной подачей.

Рис. 55. Шестеренный насос-гидромотор МНШ:
а — конструктивная схема, 6 —детали насоса; 1, 18 — винты, 2, 3 — стопорное и опорное кольца уплотнения, 4 — уплотнение, 5 — крышка, 6 — уплотнительное кольцо крышки, 7 — корпус, 8 — коническое резьбовое отверстие, 9, 12 — задние и передние втулки, 10, 11 — ведущий и ведомый валы-шестерни, 13— уплотни-тельные кольца передних втулок, 14—направляющие проволоки, 15 — разгрузочные пластины, 16 — уплотнительные кольца, 17 — патрубок

Конструкция насоса-гидромотора типа МНШ показана на рис. 2. Валы-шестерни заключены в корпус из алюминиевого сплава. Корпус закрыт крышкой, привернутой к нему винтами. Плавающие бронзовые втулки являются подшипниками скольжения для валов и одновременно выполняют роль подпятников для торцов шестерен. Между крышкой и корпусом проложено уплотнительное кольцо из маслостойкой резины. Для предупреждения вытекания рабочей жидкости и защиты втулки от попадания пыли и грязи установлено уплотнение, фиксируемое стопорным и опорным кольцами. Кроме того, в крышке выполнены расточки, в которые вводят дополнительные уплотнительные резиновые кольца. Передние втулки могут перемещаться вдоль валов-шестерен. Втулки автоматически прижимаются к шестерням независимо от их изнашивания путем подачи рабочей жидкости под давлением в торец втулки. Этим достигается высокий КПД насоса и увеличивается срок его службы.

Чтобы избежать перекоса втулок из-за неравномерной нагрузки в зоне камер всасывания и нагнетания, со стороны всасывающей камеры установлена фигурная разгрузочная пластина, обтянутая по контуру резиновым кольцом. Пластину располагают между крышкой и втулками. Между сопряженными поверхностями втулок и для упрощения сборки предусмотрен зазор 0,1 — 0,15 мм. После сборки этот зазор принудительно выбирают, поворачивая втулки и фиксируя их проволоками, установленными в отверстия втулок.

Рабочая жидкость, просочившаяся вдоль валов, поступает через отверстие в крышке и отверстие в ведомой шестерне в полости, соединенные с камерой всасывания. К боковым поверхностям корпуса насоса крепят винтами всасывающий и нагнетательный патрубки. Отверстие большого диаметра под всасывающим патрубком отмечено на корпусе надписью «Вход».

Насосы могут быть использованы как для левого, так и для правого вращения. Чтобы изменить направление вращения, нужно поменять местами ведущую и ведомую шестерни, переставить передние втулки так, чтобы их положение и направление разворота стыка и проволок было таким же, как у задних втулок, а также повернуть крышку 5 на 180°. Нельзя менять направление входа и выхода в насос, так как это может привести к выдавливанию рабочей жидкостью сальника ведущей шестерни.

В корпусе насоса-гидромотора типа МНШ сделано коническое резьбовое отверстие для отвода просочившейся рабочей жидкости при использовании гидромашины в режиме гидромотора. В это отверстие ввертывают штуцер, к которому прикрепляют дренажный трубопровод, соединяющий внутреннюю полость корпуса с баком гидравлической системы.

Пластинчатые насосы включают в себя ротор, размещенный в статоре, и пластины, расположенные в пазах ротора. При вращении ротора пластины под действием центробежных сил или давления рабочей жидкости прижимаются к внутренней поверхности статора и скользят по ней. Если у насоса каждая пластина за полный оборот ротора один раз всасывает жидкость и один раз нагнетает, то такой насос называется машиной однократного действия.

На рис. 2, а представлена схема пластинчатого насоса однократного действия с шестью пластинами. При вращении ротора, геометрическая ось вращения которого смещена относительно оси статора на эксцентриситет е, объем изменяется,по ве-личине, уменьшаясь от полости всасывания А к полости нагнетания Б и увеличиваясь при движении пластин от полости нагнетания к полости всасывания. В зоне всасывания увеличивающийся объем между пластинами заполняется рабочей жидкостью, которая поступает под действием атмосферного давления из бака через полость А. При уменьшении объема между пластинами жидкость из него выталкивается в напорную линию через полость Б.

Во избежание утечек жидкости из полости нагнетания в полость всасывания перемычку между всасывающим и нагнетательным окнами делают несколько большей расстояния между пластинами. Полный ход пластины h равен удвоенной величине эксцентриситета. Чем больше эксцентриситет, тем больше ход, а следовательно, и объемная подача насоса. Чтобы пластина была постоянно прижата к статору, под нее устанавливают пружину или подают давление под торец пластины. Объемную подачу пластинчатых насосов можно регулировать за счет изменения эксцентриситета ротора.

Более всего в гидроприводах машин распространен пластинчатый насос двукратного действия, схема которого дана на рис. 3, б. В нем за один оборот ротора каждая пластина совершает два хода, т. е. два раза выдвигается из паза и вдвигается в паз ротора.

Принцип действия пластинчатых насосов двукратного действия заключается в следующем. Внутренняя поверхность статора насоса выполнена в виде кривой, напоминающей в сечении овал. Для уравновешивания ротора полости всасывания А и нагнетания Б располагают крест-накрест. При вращении ротора по часовой стрелке в полости А1 происходит всасывание, а в полости Б\ — нагнетание жидкости, откуда она через окно в боковом диске вытесняется в напорную гидролинию. Затем в полости А2 вновь происходит всасывание, а на участке В2 жидкость снова подается в напорную гидролинию. Следовательно, за полный оборот ротора каждая пласти-иа насоса дважды участвует в процессе всасывания и дважды в процессе нагнетания.

Рис. 3. Схемы пластинчатых насосов:
а — однократного действия, б — двукратного действия; 1 — пластины, 2— роторы, 3 — статоры; А, Л, и А2 — полости всасывания. Б, Бi и Б2—полости нагнетания

Пластинчатые насосы являются обратимыми гидромашинами и могут быть использованы в качестве гидромоторов. Однако в этом случае необходимо, чтобы пластины были надежно прижаты к статору.

Пластинчатый насос-гидромотор МГ16 состоит из корпуса, внутри которого установлен статор. Форма внутренней поверхности статора близка к овалу. По этой поверхности скользят двенадцать пластин, перемещающихся в пазах ротора. Статор зажат между двумя дисками, являющимися боковыми стенками насоса-гидромотора. В каждом диске выполнено по четыре отверстия, два из которых сообщены с полостью всасывания, а два других — с полостью нагнетания.

Рис. 4. Пластинчатый насос-гидромотор МГ16:
1 — пластина, 2— статор, 3 — вал, 4 — шарикоподшипники, 5 — дренажное отверстие, 6 — полости под пластинами, 7 — уплотнительное кольцо, 8 — сливное отверстие, 9. 14 — задний и передний диски, 10 — крышка, 11 — пружина, 12 — отверстие для подвода жидкости под высоким давлением, 13 — ротор, 15 — кольцевой канал, 16—подводящее отверстие, 17 — корпус

Ротор приводится во вращение валом, вращающимся в двух шарикоподшипниках. К корпусу насоса-гидромотора через резиновое уплотнительное кольцо прикреплена крышка. При работе насоса в режиме гидромотора рабочая жидкость подается к мотору через отверстие и кольцевой канал, а сливается через отверстие. Пластины прижимаются к внутренней поверхности статора рабочей жидкостью, подаваемой через отверстие в полости. В корпусе насоса-гидромотора сделано коническое дренажное отверстие для отвода просочившейся жидкости. Чтобы пластины не заклинивались, между задним диском и крышкой установлены пружины.

Рис. 5. Схемы аксиального роторно-поршневого насоса-гидромотора с наклонным диском:
а — принципиальная, б— конструктивная; —ведущий вал, 2 — диск, 3— шток, 4— блок цилиндров, 5 — поршень, 6 — неподвижный распределитель, 7 — полукольцевые пазы, 8 — каналы для подвода и отвода рабочей жидкости

Роторно-поршневые насосы и гидромоторы подразделяют на две группы — аксиальные и радиальные.

Аксиальные роторно-поршневые насосы — обратимые и могут работать как в качестве насоса, так и гидромотора. Кинематической основой таких гидромашин служит кривошипно-шатунный механизм, в котором цилиндры перемещаются параллельно один другому, а поршни движутся вместе с цилиндрами и одновременно, вследствие вращения вала кривошипа, перемещаются относительно цилиндров. Аксиальные роторно-поршневые гидромашины выполняют по двум основным схемам: с наклонным диском и наклонным блоком цилиндров.

На рис. 5, а показана принципиальная схема устройства аксиального роторно-поршневого насоса-гидромотора с наклонным диском. Насос-гидромотор включает в себя блок цилиндров, ось которого совпадает с осью ведущего вала, а под некоторым углом к нему расположена ось диска, с которым связаны штоки поршней. Ведущий вал приводит во вращение блок цилиндров. Нри повороте блока вокруг оси насоса на 180° поршень совершает поступательное движение, выталкивая жидкость из цилиндра. При дальнейшем повороте на 180° поршень совершает ход всасывания. Блок цилиндров своей шлифованной торцовой поверхностью плотно прилегает к тщательно обработанной поверхности неподвижного распределителя, в котором сделаны полукольцевые пазы. Один из этих пазов соединен через каналы со всасывающим трубопроводом, другой — с напорным трубопроводом. В блоке цилиндров выполнены отверстия, соединяющие каждый из цилиндров блока с распределителем. Если в гидромашину через каналы подавать под давлением рабочую жидкость, то, действуя на поршни, она заставит их совершать возвратно-поступательное движение, а они, в свою очередь, будут вращать диск и связанный с ним вал. Таким образом работает аксиально-поршневой гидромотор.

На рис. 58, б показана конструктивная схема касоса-гидромотора с наклонным диском. Он создает крутящий момент 12,5 Н-м при давлении рабочей жидкости 5 МПа. В корпусе насоса-гидромотора укреплен наклонный диск в виде радиально-упорного подшипника, состоящего из двух обойм. Правая обойма подшипника может вращаться с угловой скоростью блока цилиндров. Движение от блока к правой обойме передается с помощью контактирующих с ней штоков поршней. Левая обойма подшипника не вращается. Радиально-упорный подшипник сохраняет постоянный наклон к оси вращения. Для распределения жидкости по цилиндрам служит неподвижный распределитель с полукольцевыми пазами и каналами для подвода и отвода рабочей жидкости.

При работе с регулируемыми насосами или в системах с дроссельным регулированием гидромоторы с наклонным диском допускают изменение частоты вращения на ходу в диапазоне 1—200 и более, а также изменение направления движения с многократными включениями.

Принцип действия аксиального роторно-поршневого насоса-гидромотора с наклонным блоком цилиндров заключается в следующем. Блок цилиндров с поршнями и шатунами наклонен относительно фланца вала на некоторый угол. Блок цилиндров получает вращение от вала через универсальный шарнир. Вал, приводимый в движение от двигателя, опирается на три подшипника, которые установлены в корпусе. Заодно с валом выполнен фланец, в котором завальцованы шаровые головки шатунов. Другие концы шатунов, также имеющие шаровые головки, крепят в поршнях. С помощью шатунов фланец вала заставляет поршни совершать возвратно-поступательное движение в цилиндрах блока. Блок цилиндров вращается вокруг оси 6 на подшипнике. Пружина, размещенная внутри блока, прижимает его к неподвижному распределительному диску, который этим же усилием прижимается к крышке насоса (крышка насоса на рисунке не показана).

Рис. 6. Аксиальный роторно-поршневой насос-гидромотор с наклонным блоком:
1 — поршень, 2 — шатун, 3 — фланец, 4 — вал, 5 — подшипники вала, 6 —ось блока, 7 — подшипник блока, 8 —- распределительный диск, 9 — цилиндр блока, 10— блок цилиндров, 11 —универсальный шарнир

Жидкость подводится и отводится через окна в распределительном диске. Поршни, находящиеся в верхней части блока, совершают ход всасывания рабочей жидкости. В это же время нижние поршни, вытесняя жидкость из цилиндров, совершают ход нагнетания.

Объемную подачу насоса-гидромотора с наклонным блоком цилиндров можно регулировать, изменяя угол наклона оси блока относительно оси вала в пределах 15—20°. При соосном расположении блока цилиндров с ведущим валом поршни в них не перемещаются и объемная подача насоса равна нулю. У нерегулируемых насосов и гидромоторов угол наклона оси блока цилиндров составляет 30°. Число поршней в насосе может быть от 5 до 9.

В аксиальных роторно-поршневых насосах с наклонным диском угол его наклона изменяют вручную или с помощью специального привода. В этом случае диск закрепляют в корпусе на осях, допускающих его поворот. В машинах с наклонным блоком цилиндров диск закрепляют в поворотном устройстве — люльке. Изменяя угол наклона люльки, увеличивают или уменьшают ход поршней в цилиндрах блока и таким образом регулируют подачу насоса.

На рис. 7 показана конструктивная схема гидропривода с замкнутой циркуляцией гусеничных тележек и рабочих органов машин бетоноукладочного комплекта ДС-100, В схеме используются две аксиальные роторно-поршневые гидромашины: регулируемый гидронасос с наклонным диском и нерегулируемый, реверсивный гидромотор. Наклонный диск гидронасоса устанавливается под углом к оси поршневого блока с помощью рабочей жидкости, подаваемой подпиточным шестеренным насосом. Регулирование объемной подачи аксиального роторно-поршневого насоса производится рычагом, связанным с гидрораспределителем. Гидрораспределитель соединяет напорную гидролинию подпиточного насоса с верхним или нижним сервоцилиндрами через гидролинии. Сервоцилиндры через серьги изменяют угол установки наклонного диска гидронасоса. Направление вращения вала гидромотора зависит от того, в какую сторону отклонен наклонный диск, а скорость вращения пропорциональна величине угла поворота этого диска.

Рис. 7. Схема гидропривода гусеничных тележек и рабочих органов машин бетоноукладочного комплекта ДС-100:
1, 5 6 8 9 12, 14 — гидролинии. 2 — рычаг, 3, 16 — сервоцилиндры, 4 — гидрораспределитель, 7 — подпиточный насос, 10 — гидромотор, 11, 12 — наклонные диски, 13— бак, 15 — клапаны подпитки, 17 — серьга, 19 — гидронасос

Рис. 8. Схема высокомоментного радиального роторно-поршневого гидромотора: а — с непосредственной передачей усилия от поршней, б — с передачей, усилия от поршней шатунами; 1 — поршень, 2 — ролик, 3 — статор, 4 — ротор, 5 — шатун

К радиальным роторно-поршневым гидромашинам относятся тихоходные высокомоментные гидромоторы, создающие крутящий момент не менее 1500 Н-м при частоте вращения выходного вала от 3 до 200 мин-1.

Радиальные роторно-поршневые гидромоторы выполняют с передачей усилия от поршней или от поршней шатунами (рис. 8).

На рис. 8,а показана принципиальная схема гидромотора с непосредственной передачей усилия от поршней. Гидромотор состоит из статора в виде профильного кольца и ротора с расположенными радиально поршнями. При подаче рабочей жидкости под поршень он через ролик давит на внутреннюю профильную поверхность статора с силой Р. Так как внутренняя поверхность статора наклонена под некоторым углом относительно оси поршня, возникает тангенциальная сила Т, создающая окружное усилие, которое и вращает ротор вместе с находящимися в нем поршнями.

Поршни, скользя по впадинам статора, поворачивают ротор, а при обратном ходе выталкивают жидкость через сливное отверстие гидрораспределителя. Одному двойному ходу поршня соответствует поворот ротора на один шаг, а за один оборот ротора каждый поршень сделает количество ходов, равное количеству шагов на внутренней поверхности статора. Число шагов может быть от 6 до 11. Число поршней в ряду до 11, а рядов в гидромоторе до трех. Если затормозить ротор гидромотора, то будет вращаться его статор.

На рис. 8,б показана принципиальная схема радиального роторно-поршневого гидромотора с передачей усилия от поршней шатунами. В отличие от предыдущего гидромотора эта конструкция включает в себя еще одно звено — шатун, который разгружает поршень от боковых усилий при перемещении ролика по внутренней профильной поверхности статора.

В гидросистемах экскаваторов применяют аксиально-поршневые, шестеренные и лопастные (пластинчатые) насосы.

Аксиально-поршневые насосы являются силовыми узлами объемного гидропривода, преобразующими механическую энергию вращения в энергию потока рабочей жидкости. Поток рабочей жидкости в регулируемых насосах типа 207 изменяется по величине и направлению путем изменения угла наклона качающих узлов.

Насосы типа 223 с регулятором мощности автоматически поддерживают постоянную мощность на приводном валу насоса при изменении нагрузки в заданных пределах. Подача насоса в процессе работы изменяется с помощью механического или гидравлического управления. Максимальное давление в системе ограничивается предохранительным клапаном

Индекс аксиально-поршневого насоса образуется четырьмя группами цифр.

Первые три цифры обозначают тип насоса: 223 — сдвоенный насос с регулятором мощности, 207 — регулируемый насос, 210 — нерегулируемый насос. Следующие две цифры (12; 20; 25; 32) обозначают диаметр поршня качающего узла (в мм), третья группа цифр — исполнение насоса и последние две цифры — исполнение приводного вала. Например, насос 207.20.11.00 — регулируемый насос с диаметром поршня качающего узла 20 мм, с подпиткой без обратных клапанов, со шпонкой на приводном валу.

Насосы типа 210 являются обратимыми, т. е. могут быть использованы и в качестве гидромоторов. Индекс мотора образуется так же, как и индекс насоса.

На экскаваторах непрерывного действия применяют также аксиально-поршневые насосы типа НПА-64, которые являются обратимыми.

Аксиально-поршневые насосы типа 207; 210 и 223 рассчитаны на номинальное давление 16 МПа и могут кратковременно (не более 2% времени работы) создавать давление 25 МПа, а насосы НПА-64 соответственно 7 и 7,5 МПа.

Насосы рассчитаны на работу при температуре рабочей жидкости —25 — + 70 °С и вязкости 20—200 сСт. Рекомендуемая вязкость рабочей жидкости 33 сСт.

Шестеренные насосы используют обычно для питания вспомогательных механизмов экскаваторов. Подача насосов не регулируется, направление потока масла постоянное, поэтому изготавливают насосы правого и левого вращения. Насосную установку типа БГ11-22 применяют в смазочных системах и для закачки масла в баки:

Лопастные насосы используют в системах гидроуправления экскаваторов. Насосы имеют постоянное направление потока масла и при данном давлении и частоте вращения приводного вала не имеют регулировки подачи.

Читать далее:

Категория: - Машины для строительства цементобетонных дорожных покрытий

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины