Файл: керченский государственный морской технологический университет судомеханический техникум.pdf

12

13
Рисунок 1.5 – Установка воздушных колпаков
Верхняя часть колпаков занята воздухом, а нижняя – перекачиваемой жидкостью, причем давление, под которым находится воздух, равно давлению на поверхности уровня жидкости. Сущность действия напорного колпака заключается в том, что в то время, когда мгновенные подачи жидкости превышают среднюю подачу, избыток жидкости задерживается в колпаке. Этот избыточный объем изображен на рис.1.6 вертикально заштрихованным прямоугольником внутри напорного колпака.
Рисунок 1.6 – Сущность действия напорного колпака
Когда подача жидкости плунжером становится меньше средней или прекращается совсем (при всасывающем ходе), воздух в колпаке расширяется и вытесняет задержавшийся в нем избыток жидкости в напорный трубопровод. На графике подачи заштрихованная часть площадки синусоиды bdc соответствует этому избытку, который возникает при повороте кривошипа на угол, измеряемый отрезком be. При прохождении кривошипом углов, соответствующих отрезкам аb и се, этот избыток жидкости поступает в трубопровод и поддерживает в нем движение жидкости со скоростью, близкой к постоянной.
Аналогично описанному действует и колпак на всасывающей трубе, жидкость из которого неравномерно забирается насосом по патрубку 3.
До колпака 4 жидкость движется во всасывающей трубе почти равномерно. Для того чтобы воздушные колпаки наиболее полно выполняли свои функции, их устанавливают возможно ближе к насосу либо на самом насосе.
Во время работы насоса уровень жидкости во всасывающем колпаке постепенно понижается. Происходит это потому, что давление в этом колпаке ниже, чем в приемном

14 резервуаре, и в нем скапливается воздух, выделяющийся из жидкости. Чтобы скопившийся воздух не мог сразу в большом количестве попасть в рабочую полость (камеру) насоса, что нарушило бы нормальную работу, в нижней части всасывающего патрубка делается ряд небольших отверстий (см. рисунок 1.5). Достигнув при понижении уровня этих отверстий, воздух небольшими порциями отсасывается через них в рабочую камеру.
Наоборот, в напорном колпаке уровень жидкости постепенно повышается, так как воздух, который находится в нем под повышенным давлением, растворяется в перекачиваемой жидкости и уносится ею. В связи с этим возникает необходимость периодически восполнять убыль воздуха в колпаке. Для этой цели под всасывающим клапаном или на цилиндре насоса устанавливается воздушный кран, который снабжен обратным клапаном (сапуном). При открытии крана воздух засасывается в цилиндр насоса и затем вытесняется в напорный колпак. Нормально воздух должен занимать приблизительно 2/3 объема колпака.
Для контроля за давлением на напорном колпаке устанавливается манометр 1, а на всасывающем – вакуумметр 6. Для наблюдения за уровнем жидкости и, следовательно, за количеством воздуха в колпаках на них устанавливаются мерные стекла 5.
Радиально-поршневой насос
Радиально- поршневой насос (см. рисунок 1.7) – это объемный насос, в конструкции которого, ось ведущего вала перпендикулярна осям движения рабочих поршней или угол между ними составляет величину не меньше 45°. Механизмы, угол которых меньше 45° относят к аксиальному типу.
Рисунок 1.7 – Радиально- поршневой насос
Такие насосы применяю в гидравлических системах с большим давлением.
Наиболее часто они применяются в установках с давлением до 32 МПа, бывают и агрегат работающие на большем давлении и достигают значений в 100 МПа. Агрегаты радиально поршневого типа ограничены в частоте вращения вала до 1500 об/мин. Это обусловлено большой инерционностью вращающихся частей.
Устройство радиально- поршневого насоса
Можно выделить два вида конструкции, таких гидравлических систем: устройство с эксцентричным ротором (см. рисунок 1.8-а) и устройство с эксцентричным валом (см. рисунок 1.8-б).

15
Рисунок 1.8 –
Радиально- поршневой насос
а) Гидронасос с эксцентричным ротором.
б) Гидронасос с эксцентричным валом.
Устройство с эксцентричным ротором
Главной частью является ротор со встроенными в него поршнями. Поршней может быть много и располагаться они могут в несколько рядов. Ротор вращается в корпусе
(Статоре). Ось ротора установлена со смещением центра относительно оси статора на величину «е» как показано на рисунке 1.8-а. Системы забора и нагнетания расположены в центре и отделяются друг от друга специальной перемычкой.
Устройство с эксцентричным валом
В данном устройстве гидравлической системы, поршни располагаются в статоре насоса. Ось статора и вала совпадают, но на вале есть специального рода кулачек, смещенный по отношению к статору на расстояние «е». Такие гидравлические установки имеют клапанное распределение. При сжимании рабочей камеры клапан всасывания закрывается и открывается клапан нагнетания. При расширении рабочей камеры происходит обратная ситуация. Ротор вращается в статоре (корпусе) вместе с поршнями, поршни скользят по корпусу, плотно прижимаясь к нему за счет пружин. В результате вращения ротора, поршни совершают возвратно-поступательные движения. Поршни двигаясь по кругу переключаются между двумя фазами:

Фаза всасывания. Поршень совершает выдвижение, рабочая камера увеличивается, клапан нагнетания закрывается и открывается клапан всасывания, он соединён с отверстием забора жидкости. Поршень движется по кругу до максимальной точки его выдвижения.

Фаза нагнетания. Поршень переключается на отверстие нагнетания, и начинает вдвигаться, клапан всасывания закрывается и открывается клапан нагнетания, рабочая камера уменьшается в результате чего создается давление и жидкость вытесняется из насоса. Поршень находится в данной фазе до максимальной точки сжатия рабочей камеры, а затем переключается на фазу всасывания.
Радиально поршневой насос может быть двух и более кратного действия. Это означает что один плунжер совершает несколько рабочих ходов за одно вращение ротора.
Такой эффект достигается за счет специального изменения поверхности статора.
Достоинства и недостатки радиально поршневых насосов
Положительные стороны:
1. Производят высокое давление в гидравлической системе;
2. Есть модели с опцией регулирования рабочего объема подачи;

16 3. КПД находится на достаточно высоком уровне при большом давлении;
4. Высокая энергоемкость на единицу массы;
Отрицательные стороны:
1. Сложное устройство, небольшая надежность;
2. Необходимость специфичной обработки деталей, а также сложное строение самого насоса приводит к высокой цене на данные агрегаты;
3. Нужна тонкая фильтрация рабочей жидкости;
4. Высокая пульсация подачи и расхода;
5. Занимают много места;
6. Низкий вращающий момент основного вала;
Устройство гидронасоса аксиально-поршневого типа
Насос гидравлический аксиально-поршневой (см. рисунке 1.9), как и радиально- поршневой, является устройством объемного типа, которое функционирует за счет изменения объема рабочих камер. В гидравлических насосах аксиально-поршневой группы такие рабочие камеры сформированы расточками, которые выполнены в цилиндрическом блоке. В отличие от радиально-поршневых насосов, у аксиально-поршневых машин внутренние рабочие камеры располагаются параллельно по отношению к поршням и оси самого устройства. В ходе перемещения поршней такого насоса при вращении цилиндрического блока происходит увеличение или уменьшение объема рабочих камер, что и позволяет устройству всасывать и отдавать перекачиваемую им жидкость.
Рисунок 1.9 – Аксиально-поршневой насос в разрезе
Как и у радиально-поршневых насосов, рабочие камеры аксиально-поршневых устройств соединены с всасывающим и нагнетательным патрубками, через которые и осуществляются забор и отдача перекачиваемой воды. Процесс соединения рабочих камер с всасывающим и нагнетательным патрубками насосов, относящихся к аксиально- поршневой группе, происходит поэтапно. По тому, как работает гидравлический насос, относящийся к аксиально-поршневому типу, он схож с паровыми и радиально- поршневыми насосами.
Конструктивные особенности и принцип действия
Гидронасос аксиально-поршневого типа состоит из следующих элементов:

поршней, также называемых плунжерами, которые входят в состав блока цилиндров;

элементов шатунного типа;

17

ведущего вала, который также называется основным;

механизма, который выполняет распределительные функции.
Рисунок 1.10 – Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком в разрезе
1-вал,
7-блок цилиндров,
2-уплотнение,
8-шип,
3-сферическая головка,
9-крышка,
4-шатун,
10-окно,
5-юбка поршня,
11-пружина,
6-шарнир,
12-поршень,
13-диск
Принцип, по которому работает поршневой гидронасос аксиального типа, основывается на том, что его основной вал, вращаясь, сообщает движение элементам блока цилиндров. Вращение основного вала насосов аксиально-поршневого типа преобразуется в возвратно-поступательное перемещение поршней, совершаемое параллельно оси блока цилиндров. Именно благодаря характеру таких движений поршня, которые являются аксиальными, насос и получил свое название.
Рисунок 1.11 – Принцип работы аксиально-поршневого гидронасоса
В результате движения, совершаемого поршнями в цилиндрах аксиально- плунжерного насоса, происходит попеременное всасывание и последующее нагнетание

18 жидкости через соответствующие патрубки. Соединение рабочей камеры насоса с его всасывающими и нагнетающими линиями происходит последовательно, при помощи специальных окон, выполненных в распределительном механизме. Чтобы минимизировать риск возникновения неисправностей при работе блока цилиндров гидронасосов аксиально- поршневого типа, а также обеспечить надежную эксплуатацию такого устройства, его распределительный механизм максимально плотно прижимается к блоку цилиндров, а окна такого блока разделяются между собой специальными уплотнительными прокладками. На внутренней поверхности окон распределительного механизма выполнены дроссельные канавки, наличие которых позволяет уменьшить величину гидравлических ударов, возникающих в трубопроводной системе при работе насоса. Наличие таких канавок на внутренней поверхности окон распределительного механизма помогает максимально плавно повышать давление рабочей жидкости, создаваемое в цилиндрах.
Как становится понятно из вышеописанной конструкции аксиально-поршневого гидравлического насоса, его рабочими камерами являются цилиндры, расположенные параллельно (аксиально) оси его ротора, а вытеснение жидкости из таких цилиндров осуществляется за счет возвратно-поступательных движений поршня.
По своему конструктивному исполнению поршневой гидронасос, как и гидромотор аксиально-поршневого типа, может относиться к одной из следующих категорий:

устройства с шайбой, устанавливаемой под определенным углом (см. рисунок
1.12-а);

аксиально-поршневые насосы или гидромоторы, оснащенные блоком цилиндров наклонного типа (см. рисунок 1.12-б).
Блок цилиндров гидромоторов и гидравлических насосов аксиально-поршневого типа, оснащенных наклонной шайбой, установлен соосно по отношению к приводному валу и при этом жестко связан с ним. Поршни, перемещающиеся в проточках рабочей камеры, опираются своей торцевой поверхностью на шайбу, которая устанавливается под углом к оси приводного вала. Принцип работы такого аксиально-поршневого насоса заключается в том, что при совместном вращении соединенных между собой приводного вала и наклонной шайбы поршни устройства начинают двигаться возвратно- поступательно, уменьшая или увеличивая таким образом объем рабочих камер.
Когда же объем рабочих камер начинает изменяться, осуществляется всасывание и выталкивание перекачиваемой через насос жидкости. Устройства с наклонной шайбой относятся к регулируемым гидронасосам, так как, изменяя угол, под которым расположена рабочая поверхность наклонной шайбы, можно менять и параметры потока перекачиваемой жидкости. Более того, при помощи такого насосного устройства можно осуществлять реверсирование подачи воды, изменяя направление угла наклона шайбы к оси приводного вала на противоположное. Насосы аксиально-поршневого вида, оснащенные наклонной шайбой, устанавливаются в гидравлических системах, работающих под средними и высокими нагрузками.