Аксиально поршневой насос: принцип работы и устройство. Гидравлические моторы и двигатели

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практическая работа

Тема: Гидравлические двигатели.

Содержание отчета

• 4. Вывод

1. Пластинчатый гидравлический двигатель

Цель: Изучить конструкцию и принцип действия гидравлических двигателей.

Пластинчатый гидравлический двигатель - роторный объёмный гидравлический двигатель, вытеснителями в которой являются две и более пластин.

Устройство и принцип действия

Изготавливают пластинчатые гидромашины однократного действия и двукратного действия. Известны также гидромашины многократного действия . В машинах однократного действия за один оборот вала гидромашины процесс всасывания и нагнетания осуществляется один раз, в машинах двукратного действия - два раза.

Принцип работы насоса однократного действия состоит в следующем. При сообщении вращающего момента валу насоса ротор гидромашины приходит во вращение. Под действием центробежной силы пластины прижимаются к корпусу статора, в результате чего образуется две полости, герметично отделённых друг от друга. Объём одной из полостей постепенно увеличивается, а одновременно с этим объём другой полости постепенно уменьшается.

Изменение рабочего объёма осуществляется путём изменения эксцентриситета - величины смещения оси ротора относительно оси статора.

Пластинчатые гидромашины способны работать при давлениях до 14 МПа, рекомендуемые частоты вращения обычно лежат в пределах 1000-1500 об/мин.

В сравнении с шестерёнными, пластинчатые гидромашины создают более равномерную подачу, а в сравнении с роторно-поршневыми и поршневыми гидромашинами - дешевле, проще по конструкции и менее требовательны к фильтрации рабочей жидкости.

Недостатки

· Сложность конструкции и низкая ремонтопригодность;

· Довольно низкие рабочие давления;

· Залипание пластин при низких тепмературах.

2. Радиально поршневой гидравлический двигатель

Радиально-плунжерная гидромашина - один из видов объёмных роторных гидромашин.

Данный вид гидромашин чаще используется в режиме гидромотора, чем в режиме насоса. В том числе, широкое распространение получили высокомоментные радиально-плунжерные гидромоторы, в качестве которых используются радиально-плунжерные или радиально-поршневые гидромашины многократного действия. Гидромашина многократного действия - это такая гидромашина, у которой процесс всасывания и нагнетания за один оборот вала гидромашины осуществляется несколько раз. Показанные на рисунках гидромашины являются гидромашинами однократного действия. По конструктивному исполнению гидромашины выполняют как с поршнями, направленными от центра гидромашины, так и поршнями, направленными к центру гидромашины.

Гидромашины с плунжерами, направленными от центра машины, способны работать при меньших максимальных оборотах чем аксиально-плунжерные из-за бомльшего момента инерции и возможной неуравновешенности вращающихся частей. Частоты вращения не превышают у большинства радиально-поршневых гидромашин данного типа 1500 об/мин, тогда как у аксиально-плунжерных гидромашин этот показатель достигает значения 4000 об/мин. Данный вид гидромашин способен работать при давлениях до 35 МПа. Это несколько меньше, чем у аксиально-плунжерных гидромашин. Однако, есть данные, что как аксиально-плунжерные гидромашины, так и радиально-плунжерные способны работать при давлениях до 100 МПа. Если радиально-плунжерную гидромашину выполняют регулируемой, то изменение рабочего объёма и параметра регулирования осуществляется путём изменения эксцентриситета детали, которая приводит в движение поршни (кулачка, ротора, кривошипно-шатунного механизма).

3. Аксиально-поршневой гидравлический двигатель

Аксиально-плунжерная гидромашина - один из видов роторно-поршневых гидромашин. Последние не следует относить к поршневым гидромашинам.

Конструктивные особенности

Аксиально-плунжерные и аксиально-поршневые гидромашины отличаются тем, что в первых в качестве вытеснителей используются плунжеры, а во вторых - поршни.

Наибольшее распространение получили аксиально-плунжерные гидромашины.

Выпускают гидромашины с наклонным диском (шайбой) и с наклонным блоком цилиндров.

Одним из достоинств аксиально-плунжерных гидромашин является возможность регулирования рабочего объёма.

Изменение рабочего объёма осуществляется путём изменения угла наклона диска или угла наклона оси блока цилиндров. Максимальный угол наклона у машин с наклонным диском ограничен 15-18°. Это ограничение связано с ростом контактных нагрузок между деталями гидромашины. В то же время, в машинах с наклонным блоком рост угла наклона ограничен только конструктивными параметрами, и может достигать 40° (обычно до 25°).

Но насосы с наклонным диском имеют то преимущество, что при их регулировании легко осуществляется реверс подачи (при работе в режиме насоса) или реверс направления вращения вала (при работе в режиме гидромотора); в гидромашинах с наклонным блоком реверс осуществить нельзя.

Во избежание резонансных явлений и для снижения пульсаций подачи и расхода количество плунжеров всегда выполняют нечётным.

Принцип работы

При вращении вала гидромашины (рис.1) плунжер, находящийся внизу (в нижней мёртвой точке), перемещается наверх, и одновременно совершает движение вдоль оси насоса "от края" блока цилиндров - происходит всасывание. Одновременно с этим тот плунжер, который находился вверху, перемещается вниз, и совершает движение "к краю" блока цилиндров - происходит нагнетание. Плунжеры, осуществляющие в данный момент нагнетание, соединены вместе одной канавкой - и образуют полость высокого давления; а те плунжеры, которые осуществляют в данный момент всасывание, соединены вместе другой канавкой - и образуют полость низкого давления. Полости высокого и низкого давления отделены друг от друга. Точка, в которой плунжер переходит от полости высокого давления к полости низкого давления, называется верхней мёртвой точкой, а там где происходит обратный переход, расположена нижняя мёртвая точка. В момент перехода плунжера через одну из мёртвых точек образуются запертые объёмы.

Достоинства

· способность работать при высоких давлениях;

· принципиальная возможность реализовать регулируемость рабочего объёма;

· бомльшая частота вращения (в сравнении с радиально-плунжерными гидромашинами).

Недостатки

· сложность конструкции и связанная с этим низкая надёжность;

· высокая стоимость данного типа гидромашин;

· большие пульсации подачи (для насосов) и расхода (для гидромотора), и как следствие, большие пульсации давления в гидросистеме.

гидравлический двигатель поршневой пластинчатый

4. Вывод

По окончанию практической работы № 3 изучил конструкцию и принцип работы различных видов гидравлических насосов.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Основные элементы конструкции и функции газовой турбины. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, их классификация. Два основных класса реактивных двигателей и характеризующие их технические параметры.

презентация , добавлен 24.10.2016


История создания тепловых двигателей и общий принцип их действия. Виды тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Использование современных альтернативных источников энергии.

презентация , добавлен 23.02.2011


Исследования двигателей Стирлинга для солнечных, космических и подводных энергетических установок, разработка базовых лабораторных и опытных двигателей. Основной принцип работы двигателя Стирлинга, его типы и конфигурации, недостатки и преимущества.

реферат , добавлен 26.10.2013


Принцип действия и область применения электрических машин постоянного тока. Допустимые режимы работы двигателей при изменении напряжения, температуры входящего воздуха. Обслуживание двигателей, надзор и уход за ними, ремонт, правила по безопасности.

курсовая работа , добавлен 25.02.2010


История создания и принцип работы электродвигателя. Способы возбуждения электрических двигателей постоянного тока. Основные типы двигателей и их разновидности. Конструкция двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Принцип работы зажигания двигателя.

презентация , добавлен 05.05.2011


Преобразование тепловой энергии в механическую турбинными и поршневыми двигателями. Кривошипный механизм поршневых двигателей внутреннего сгорания. Схема газотурбинной установки. Расчет цикла с регенерацией теплоты и параметров необратимого цикла.

курсовая работа , добавлен 20.11.2012


Общая теория электрических ракетных двигателей. Особенности двигательных установок с малой тягой. Электрические ракетные двигатели и перспективные двигательные установки других типов. Ионный двигатель и его основные элементы. Контактные ионные источники.

курсовая работа , добавлен 01.02.2010


Изобретение первого парового двигателя Томасом Ньюкоменом. Использование в первых паровозах и машинах. Эволюция в индустриальную эпоху. Двигатели внутреннего сгорания. Увеличение среднего количества полезного действия. Самый сильный двигатель в мире.

презентация , добавлен 17.02.2016


Определение понятия электропривода, классификация и типы двигателей мехатронных систем. Мотор-редукторы: коллекторные двигатели постоянного тока. Устройство электродвигателя и принцип его работы, область его использования. Расчёт ленточного конвейера.

курсовая работа , добавлен 04.04.2012


Тепловой двигатель как устройство, в котором внутренняя энергия преобразуется в механическую, история его появления. Типы двигателя внутреннего сгорания. Схемы работы двигателей. Экологические проблемы использования тепловых машин и пути их решения.

Аксиально-Поршневой Гидронасос Гидромотор — один из видов роторно-поршневых гидромашин.

Область применения

Аксиально-Поршневые Гидронасосы Гидромоторы - Являются одними из наиболее распространённых типов гидромашин. Применяются как в качестве насосов, так и в качестве гидромоторов. Их устанавливают, например, в гидросистемах многих одноковшовых экскаваторов, также привод некоторых бульдозеров, в которых управление построено по принципу джойстика, также осуществляется аксиально-плунжерными насосами и гидромоторами. Широкое распространение данный вид гидромашин получил в гидроприводестанков, асфальтовых катков,строительной техники и самолётов.

Также используются в некоторых Мойках высокого давления, например, в некоторых мойках Kärcher.

Технические и технологические параметры Аксиально-Поршневых Гидронасосов Гидромоторов

У аксиально-плунжерных гидромашин диапазон регулирования частот вращения шире (500-4000 об/мин ), чем урадиально-плунжерных, тогда как у большинства последних частота вращения ограничена величиной 1500 об/мин .

Данный вид гидромашин способен работать при давлениях до 40 МПа . Это несколько больше, чем у радиально-плунжерных гидромашин (до 35 МПа ). Однако, есть данные, что как аксиально-плунжерные гидромашины, так и радиально-плунжерные способны работать при давлениях до 100 МПа .

Конструктивные особенности Аксиально-Поршневых Гидронасосов Гидромоторов

Аксиально-плунжерные и аксиально-поршневые гидромашины отличаются тем, что в первых в качестве вытеснителей используются плунжеры, а во вторых — поршни. Наибольшее распространение получили аксиально-плунжерные гидромашины.

Выпускают гидромашины с наклонным диском (шайбой) и с наклонным блоком цилиндров.

Одним из достоинств аксиально-плунжерных гидромашин является возможность регулирования рабочего объёма. Изменение рабочего объёма осуществляется путём изменения угла наклона диска или угла наклона оси блока цилиндров. Максимальный угол наклона у машин с наклонным диском ограничен 15-18°. Это ограничение связано с ростом контактных нагрузок между деталями гидромашины. В то же время, в машинах с наклонным блоком рост угла наклона ограничен только конструктивными параметрами, и может достигать 40° (обычно до 25°). Но насосы с наклонным диском имеют то преимущество, что при их регулировании легко осуществляется реверс подачи (при работе в режиме насоса) или реверс направления вращения вала (при работе в режиме гидромотора); в гидромашинах с наклонным блоком реверс осуществить нельзя.

Во избежание резонансных явлений и для снижения пульсаций подачи и расхода количество плунжеров всегда выполняют нечётным.

Принцип работы Аксиально-Поршневого Гидронасоса Гидромотора

При вращении вала гидромашины (рис. 1) плунжер, находящийся внизу (в нижней мёртвой точке), перемещается наверх, и одновременно совершает движение вдоль оси насоса «от края» блока цилиндров — происходит всасывание. Одновременно с этим тот плунжер, который находился вверху, перемещается вниз, и совершает движение «к краю» блока цилиндров — происходит нагнетание. Плунжеры, осуществляющие в данный момент нагнетание, соединены вместе одной канавкой — и образуют полость высокого давления; а те плунжеры, которые осуществляют в данный момент всасывание, соединены вместе другой канавкой — и образуют полость низкого давления. Полости высокого и низкого давления отделены друг от друга. Точка, в которой плунжер переходит от полости высокого давления к полости низкого давления, называется верхней мёртвой точкой, а там где происходит обратный переход, расположена нижняя мёртвая точка. В момент перехода плунжера через одну из мёртвых точек образуются запертые объёмы.

Объемные гидравлические моторы (гидромоторы) преобразуют гидравлическую энергию в механическую. Для крановых механизмов используются радиально-поршневые и аксиально-поршневые гидромоторы.

Радиально-поршневые гидромоторы . Такие гидромашины используется на судовых кранах фирм «Hagglunds», «Mcgregor», «Mitsubishi». В технической литературе их называт LSHT гидродвигатели (Low sp eed – High torque motors ) – низкооборотные высокомометнтные двигатели. Они позволяют получать достаточно большие вращающие моменты при малой (порядка 0,5…200 об/мин) частоте вращения, поэтому в приводе можно не использовать механический редуктор.

Радиально-поршневые гидромоторы изготавливают двух типов: радиально-поршневой мотор с кулачковой шайбой и радиально-поршневой мотор с эксцентриковым валом.

Рис. 17.10. Шестеренчатые насосы а) внешнего и внутреннего зацепления б)

Радиально-поршневой мотор с кулачковой шайбой . Принцип действия данных гидромоторов можно проиллюстрировать на примере упрощенной схемы, показанной на рис. 17.11.

Рис. 17.11. Упрощенная схема работы радиально-поршневого гидромотора (схема выполнена в виде развертки)

Через каналы 1 системы управления 2 и управляющие окна 3 масло подается на поршни 4 с закрепленными на них роликами 7. Если рабочая камера 5 соединяется с управляющими окнами 3 напорной линии, то масло начинает действовать на поршни 4 и ролики 7. Давление масла передается через ролики на сопряженную деталь 8 (которая в специальной литературе называется кулачковая шайба, статорное кольцо или копир). Ролик воздействует на кулачковое кольцо 8 с силой давления масла на поршень (, гдеp – давление масла, А П – площадь поршня).

Действуя на наклонную поверхность 8, сила вызывает силу нормальной реакции опоры, направленную перпендикулярно опираемой поверхностирис.17.12. Сила раскладывается на две составляющие вдоль радиуса и касательной к профилю кулачка – , и. Касательная силаперпендикулярная к оси поршня создает вращающий момент в одном цилиндре, который и вращает мотор

где – плечо приложения силы относительно оси вращения мотора.

Полный момент мотора за цикл работы равен сумме моментов тангенциальных сил во всех поршнях.

Кратность гидромотора определяется числом рабочих ходов на рис. 17.13 показан пятикратный мотор, на рис. 17.14 – шестикратный и на рис. 17.15 – четырехкратный. Чем больше кратность мотора, тем больше его вращающий момент.

Рис. 17.14. Конструкция гидромотора с вращающимся статорным (кулачковым) кольцом и неподвижным блоком цилиндров : 1 – расп ределительный золотник (распределитель); 2 – блок цилиндров (неподвижный); 3 – поршень с шатуном; 4 – кулачковое кольцо; 5 – крестовая муфта (муфта Ольдгема); 6 –траектория движения центра ролика; 7 – профиль кулачкового кольца; 8 – корпус (вращающийся)

Рис. 17.15. Конструкция радиально-поршневого гидромотора с неподвижным кулачковым кольцом: 1 – ведущий вал ; 2 – траверса ротор ; 3 – кулачковое кольцо (статор, копир) ; 4 – поршень ; 5 – блок цилиндров (вращающийся)

Среднее значение вращающего момента, развиваемого всеми поршнями мотора за цикл

Нм, (17.11)

где  p – давление масла, подаваемого через распределительный клапан (золотник) в гидромотор, МПа (Н/мм 2) или bar (10 Н/cм 2) 1МПа=10 bar;

–рабочий объем гидромотора (объем, описываемый его поршнями)

–число поршней мотора;

–площадь поршня гидромотора,

d – диаметр поршня мотора;

–ход поршня;

–число рабочих ходов.

Радиально-поршневые моторы изготавливают в двух исполнениях:

– с неподвижным распределительным блоком и вращающимся корпусом;

– с неподвижным корпусом и вращающимся распределительным блоком.

В приводах судовых крановых механизмов получила распространение первая схема моторов.

Частота вращения гидромотора в зависимости от подачи насоса и рабочего объема мотора определяется как

об/мин, (17.13)

где – подача насоса, рассчитываемая по формуле (17.10);

–рабочий объем гидромотора, формула (17.12);

–общий механико-гидравлический к.п.д. привода, .

Как видно из формулы (17.13), если в два раза уменьшить рабочий объем гидромотора , то частота вращения его вращения увеличится в два раза. При этом его вращающий момент (уравнение (17.11)) уменьшится вдвое. Это достигается за счет подключения к работе половины поршней гидромотора. Отмеченный режим работы используется для повышения производительности при подъеме легких грузов или опускании порожнего гака.

Радиально-поршневой мотор с эксцентриковым валом. Другая конструкция радиально-поршневого гидромотора показана на рис. 17.16. Такой мотор применяется на кранах производства японской компании «MITSUBISHI». Гидромотор состоит из следующих основных деталей: 18 – неподвижногокорпуса, эксцентрикового вала, 26, вращающегося в подшипниках 17 и 22, полых поршней 37, телескопически соединенных с цилиндрами 40, распределителя 15, крышки 10, распределителя и крышек 39.

Принцип работы гидромашины (рис. 17.16) состоит в следующем: жидкость нагнетается через отверстия крышки распределителя 39, распределителя 15, корпуса 18, крышки и сегмента 34 в пространство, ограничиваемое поршнем, цилиндром и сферическими поверхностями эксцентрикового вала 26 и сегмента 34. При этом давление рабочей жидкости передается непосредственно на сферическую поверхность эксцентрикового вала. Вследствие эксцентриситета между продольной осью опорных шеек и сферической поверхностью эксцентрикового вала, тангенциальная составляющая усилия от давления рабочей жидкости создает крутящий момент относительно продольной оси вала, преодолевая внешнюю нагрузку, а радиальная составляющая воспринимается подшипниками.

Величина вращающего момента, развиваемого мотором, определяется внешней нагрузкой и ограничивается давлением настройки предохранительного клапана гидросистемы.

Рис. 17.16. Конструкция радиально-поршневого гидромотора с эксцентриковым валом: 1 – эксцентриковый вал; 2 – сливная пробка; 3 – валик; 4 – кольцо; 5 – тарелка; 6, 9, 12, 16, 19, 29, 30, 33, 34, 36, 38 – кольцо уплотнительное; 7 – винты; 8 – штифты; 10 – крышка распределителя; 11 – пружины; 13 – втулка центрирования пружин; 14 – упорное кольцо; 15 – распределитель; 17, 22 – подшипники; 18 – корпус; 20 – штифты; 21 – винты; 23 – крышка; 24 – манжета; 25 – ограничительное кольцо; 26 – эксцентриковый (кулачковый) вал; 27 – кольцо; 28 – диски; 31 – кольцо антифрикционное; 32 – направляющая; 35 – пружины; 37 – полые поршни; 39 – крышки; 40 – цилиндры; 41 – полукольца

Правильное распределение рабочей жидкости между пятью поршневыми группами гидромотора осуществляется с помощью распределителя, вращаемого валиком 3, соединенным с эксцентриковым валом штифтами 1. Распределитель помещен между упорным кольцом 14 и тарелкой 5 распределителя, материалы которых обеспечивают необходимые режимы работы трущихся пар. Совместное центрирование корпуса, тарелки распределителя и крышки распределителя осуществляется с помощью кольца 4. Упорное кольцо прижато к распределителю пружинами 11 и предохранено от проворота штифтами 8.

Для центрирования пружин служит втулка 13, установленная в крышку распределителя.

Распределительный узел крепится к корпусу винтами 7.

Смещение цилиндро-поршневых групп от рабочих положений ограничивается кольцом 38 и полукольцом 41. Центрируемых в крышке штифтами 20, кольцами 27, скользящими по дискам 28, прикрепленными к эксцентриковому валу винтами 21.

Поршень и цилиндр к сферическим поверхностям прижимаются с помощью пружин 3, а направлением при их совместном передвижении служит направляющая 32.

Манжета 24, установлена в крышке 23, уплотняет выходной конец вала. ограничением от осевого смещения манжеты служит кольцо 25. Для слива рабочей жидкости и присоединения дренажного трубопровода предназначено отверстие, закрытое пробкой 2.

Принцип работы этого типа мотора в определяется таким способом (рис.17.17) : через распределитель, о нем речь шла выше, рабочая жидкость под давлением от насоса подается в поочередно от одного цилиндра к другому. На рис. 17.17 в данный момент поршни нижних цилиндров движутся к центру по действием давление масла p , а в верхние перемещаются от центра выталкивая масло через распределитель к насосу. Сила гидростатического давления, действующая на поршень

где – гидростатическое давление насоса, МПа;

–площадь поршня, мм 2 .

Сила передает давление на шатуны 2, которые, действуя на эксцентриковый вал, создают вращающие моменты

где ,– силы давления шатунов на поршень, Н;

, – плечи сил, м.

Под действием момента эксцентриковый вал вращается , преодолевая момент сил сопротивления внешней нагрузки – веса груза, веса стрелы, ветра, трения, крена и дифферента.

Рис. 17.17. Принцип действия радиально-поршневого мотора с кулачковым (эксцентриковым валом): 1 – поршень; 2 – шатун; 3 – эксцентриковый (кулачковый) вал; 4 – корпус

Аксиально-поршневые гидромоторы . Аксиально-поршневые гидромоторы являются высокооборотными и низкомоментными. Иными словами можно сказать, что аксиально-поршневые моторы не развивают вращающих моментов достаточных для подъема груза и стрелы, поворота крановой металлоконструкции, к тому же частота вращения их выходного вала существенно превышает рабочие, технологические частоты вращения крановых механизмов. С этой целью в приводах, оборудованных аксиально-поршневыми двигателями, предусматриваются редукторы. Напомним, что редуктором называется механизм, выполненный на основании зубчатых или червячных передач и предназначенный для уменьшения угловой скорости и увеличения вращающего момента. В крановых механизмах применяются двух- и трехступенчатые редукторы с неподвижными осями (рис. 17.23 и рис. 17.24) и планетарные редукторы. Последние широко используются в лебедках кранов «LIEBHERR» и «NMF».

Гидромотор (рис. 17.18) состоит из следующих основных частей: вала 1, корпуса 7, поршней с шатунами 14, блок цилинров 9, распределителя 10 и крышки 12.

Рис. 17.18. Конструкция аксиально-поршневого гидромотора: 1 – вал; 2 – манжета; 3, 6, 8, 11 15 – уплотнительные кольца; 4 – радиальный подшипник, 5 – радиально-упорный подшипник; 7 – корпус, 9 – блок цилиндров, 10 – распределитель; 12 – крышка; 13 – поршни; 14 – шатуны.

При работе гидромотора рабочая жидкость нагнетается (всасывается) через отверстия крышки и кольцевые пазы распределителя в блок цилиндров, увеличивая объем рабочих камер за счет перемещения поршней. Виду того, что оси вала и блока цилиндров находятся под углом , осевая и радиальная составляющая усилия от шатунов в месте их контакта с валом воспринимаются радиальным 4 и радиально-упорным 5 шарикоподшипниками, а тангенциальная составляющая создает вращающий момент относительно оси вала гидродвигателя, преодолевая внешнюю нагрузку.

Величина вращающего момента, развиваемого гидромотором, определяется внешней нагрузкой и ограничивается давлением, на которое рассчитан предохранительный клапан гидросистемы.

Предохранение от утечки рабочей жидкости из гидромашины осуществляется с помощью манжеты 2 и уплотнительных колец 3, 6, 8, 11 и 15.

Аналогичная конструкция аксиально-поршневого мотора показана на рис.17.19.

Принцип работы радиально-поршневого гидромотора может быть проиллюстрирован на рис 17.20. Масло от насоса через входное отверстие под давлением p направляется в цилиндры, которые движутся вверх. Под действием давления p на поршень начинает действовать сила гидростатического давления, равная

где – сила гидростатического давления, Н;

–давление рабочей жидкости в цилиндре, создаваемое насосом, МПа;

–площадь поршня, мм 2 , ,

d – диаметр цилиндра, мм 2 .

Сила направлена вдоль цилиндра (рис.17.20), ось которого наклонена к оси вала мотора под углом. Через поршень сила предается на шатун и на сферическую головку шатуна 3 (рис.17.20) которая размещена в диске 14 рис.17.19). Для удобства расчетов сила давленияможет быть разложена на две составляющие – окружную (тангенциальную), которая направлена перпендикулярно радиусу диска и осевую, которая направлена параллельно оси диска:

окружная сила

осевая сила

где – угол наклона блока, град.

Рис. 17.19. Аксиально-поршневой гидромотор с наклонным блоком:

1-вал; 2 – уплотнение; 3 – сферическая головка; 4 – шатун; 5 – юбка поршня; 6 – шарнир; 7 – блок цилиндров; 8 – шип; 9 – крышка; 10 , 11 – окно; 12 – пружина; 13 – поршень; 14 – диск

Рис. 17.20. Принцип работы аксиально-поршневого гидромотора

Именно под действием силы на диск, при подаче масла на поршень, действует вращающий момент, обеспечивающий вращение диска и ведущего вала по действием одного поршня

uде h – плечо силы , м; –радиус размещения головок поршней.

 – текущий угол вращения данного шатуна, град.

За цикл работы данного типа гидромотора его поршня развивают среднее значение вращающего момента, которое вычисляется по формуле аналогичной (17.11), Н∙м

где  p – давление (перепад давления) масла, подаваемого через распределительный клапан (золотник) от нососа, МПа;

–рабочий объем гидромотора;

–число поршней мотора;

–площадь поршня гидромотора, , мм 2 ;

d – диаметр поршня мотора, мм;

–ход поршня, определяется аналогично рис. 17.3.

Величина подачи насоса и рабочий объем аксиально-поршневого гидромотора определяют частоту вращения вала последнего определяется по формуле (17.13) об/мин,

Рабочий объем аксиально-поршневых моторов в десятки раз меньше рабочего объема радиально-поршневых моторов. Этим согласно формулам (17.18)-(17.20) объясняется небольшой момент и высокая быстроходность аксиально-поршневых гидромашин и необходимость применения в редукторов.

В судовом гидроприводе получили распространение еще аксиально-поршневые гидромоторы с наклонным диском.

Рис. 17.21. Аксиально-поршневой гидромотор с наклонным диском: 1-вал; 2, 8 – крышки; 3 – наклонный диск; 4 – корпус; 5 – блок цилиндров; 6 – торец блока цилиндров; 7 – гидрораспределитель; 9 – окно; 10 – пружина; 11 – поршень; 12 – шлицевое соединение; 13 – башмак; 14 – люлька; 14 – диск

Их принцип действия аналогичен работе мотора с наклонным блоком, где вместо угла наклона блока  , применяется угол наклона диска  и используются те же зависимости (17.14)-(17.18) и (17.18)-(17.20).

Рис. 17.22. Принцип работы аксиально-поршневой гидромотор с наклонным диском

На рис. 17.23 изображена грузовая лебедка судового крана с аксиально-поршневым двигателем. От гидромотора 1 движение передается через вал 3 к зубчатому двухступенчатому редуктору, в состав быстроходной ступени которого входит вал-шестерня 4 и колесо 11, а в тихоходную ступень – вал шестерня 12 и колесо с внутренним зацеплением 13, запрессованному в барабан. Зубчатые колеса и подшипники работают в масле, уровень которого контролируют при помощи пробки 10. Тормоз 5 нормально замкнутый растормаживается при помощи гидроцилиндра 6.

При включении мотора 1 тормоз растормаживается, с этой целью рабочая жидкость поступает каналами 8 из гидросистемы в левую часть гидроцилиндра 6 и перемещает его поршень вправо. Замыкающая пружина тормоза 9 сожмется и освободит диски его тормозные диски, в результате чего тормоз размыкается. При выключении гидромотора рабочая жидкость прекращает свою подачу в тормозной цилиндр 6, давление на поршень прекращается и тормозная пружина снова сжимает тормозные диски. Силу сжатия пружины (а значит и тормозной момент) регулируют винтом 7, который через шайбу действует на пружину 9.

Вращающий момент T , развиваемый мотором (см. формулу 7.18) посредством зубчатого редуктора увеличивается, и тогда момент на барабане 14 (рис. 17.23) станет равным

где – передаточное отношение редуктора, ,– передаточное число быстроходной ступени, от шестерни 4 к колесу 11,– передаточное число тихоходной ступени, от шестерни 12 к колесу 13.

Рис. 17.23. Грузовая лебедка с аксиально-поршневым гидромотором:

1 – гидромотор, 2 – клин; 3 – вал; 4, – вал-шестерня быстроходной ступени; 5 – дисковый тормоз; 6 – гидроцилиндр; 7 – регулирующий винт; 8 – канал; 9 – пружина; 10 – пробка; 11 – зубчатое колесо быстроходной ступени; 12 – вал-шестерня тихоходной ступени; 13 – колесо зубчатое тихоходной ступени; 14 – барабан; 15 – корпус.

Частота вращения тросового барабана при передаче движения от гидромотора 1 через редуктор к барабану

где – частота вращения вала гидромотора (формула (17.20).

Рис. 17.24. Кинематическая схема грузовой лебедки, изображенной на рис. 17.16 (обозначения соответствуют рис. 17.16, здесь 16 – втулочная муфта)

Характерные отказы аксиально-поршневых моторов распределяются по частоте их проявления следующим образом:

Износ поршней и блока цилиндров, что связано со значительным загрязнением рабочей жидкости;

Поломка корпуса;

Выход из строя уплотнений;

Разрушение и износ подшипников качения;

Обрыв шатунов поршней, вследствие чего происходит скачкообразное изменение скорости вращения и вращающего момента, наблюдается движение рывками;

Разрушение блока цилиндров.

Гидравлическими называются машины, которые сообщают механическую энергию рабочей жидкости либо, наоборот, добывают из неё энергию, необходимую для дальнейшей передачи рабочему органу. Они уже достаточно давно используются в различных сферах жизни человека. Если жидкость передает энергию механическим частям, то такие устройства называются гидромоторами. Если же осуществляется обратный процесс, то речь уже идёт о гидравлических насосах. Об их устройстве и нюансах работы расскажем далее.

Характеристики аксиально поршневого насоса

На сегодняшний день гидравлические машины (гидромоторы и гидронасосы) нашли широкое применение. Они используются в различных сферах промышленности, а также в крупных домашних хозяйствах. Так как такие установки способны выдержать большие нагрузки, они эффективно применяются на технических предприятиях, в водоснабжении участков, квартир и домов. Нашли они свое применение также в силовых установках космических кораблей.

Наиболее распространены сегодня объемные и лопастные агрегаты. Рабочим органом в последних является специальное колесо с лопастями. Их взаимодействие с рабочей жидкостью активирует процесс передачи энергии. При этом в лопастном гидронасосе энергия передается от колеса к рабочей жидкости, а в лопастном двигателе наоборот.

Работа объёмных гидроагрегатов осуществляется за счет изменения габаритов рабочих камер. Они, в свою очередь, соединяются с патрубками входа и выхода. Процесс соединения происходит поэтапно, через определенные промежутки времени. К таким устройствам относят поршневые, аксиально-поршневые насосы, шестеренные, винтовые.

Преимущества и недостатки аксиально поршневого насоса

Преимущества аксиально поршневого агрегата:

1. Если сравнивать характеристики и работу аксиально поршневого насоса с другими подобными агрегатами, то они являются довольно компактными (вес установки относительно небольшой), и при этом обладают довольно большой мощностью.
2. Рабочие органы имеют небольшие размеры и обуславливают малый момент инерции.
3. В подобных машинах имеется возможность быстро регулировать частоту вращения.
4. Кроме того, из преимуществ таких агрегатов стоит отметить, что они способны работать при высоком давлении. При этом они функционируют со сравнительно большой частотой вращения и имеют возможность менять рабочий объем.
5. Диапазон вращения в подобных агрегатах составляет от 500 до 4 тысяч оборотов в минуту. Это несомненное их преимущество по сравнению с гидромоторами и устройствами радиально-поршневого типа.
6. Такие машины без особых проблем могут выполнять свои функции при давлении до 35-40 мегапаскалей. Для сравнения радиально-плунжерные устройства имеют максимальное рабочее давление 30-35 мегапаскалей.

Из недостатков следует выделить следующее:

1. Высокая стоимость.
2. Довольно сложная конструкция.
3. Невысокая надежность. Возможны частые поломки при неправильной эксплуатации.
4. Существенная пульсация подачи и расхода.
5. Большая пульсация давления во всей системе.
6. Из-за высокой сложности устранение неисправностей аксиально поршневых насосов может занять продолжительное время.

Устройство аксиально поршневого насоса

Данный агрегат состоит из следующих важных элементов:

1. Поршни или плунжеры. Находятся в составе блока цилиндров.
2. Шатуны.
3. Ведущий (основной) вал.
4. Упорный диск.
5. Распределительный механизм.

Принцип действия аксиально поршневого насоса

Работа агрегата основывается на воздействии вращающегося вала на специальный блок цилиндров. При этом наблюдается поступательное перемещение поршней вдоль оси этого блока. Таким образом совершаются возвратно-поступательные аксиальные движения, благодаря которым агрегат получил своё название. Это также актуально для аксиально поршневого насоса нерегулируемого.

Изучая принцип работы аксиально поршневого насоса, можно увидеть, что при движении поршней в цилиндрах последовательно происходит всасывание и нагнетание. Соединение с напорными и всасывающими линиями осуществляется последовательно через специальные окна в распределительном устройстве. Для избежания возникновения неисправностей, блок цилиндров выполняется так, чтобы он был плотно прижат к распределительному устройству. Для обеспечения надёжности окна этого блока разделяются при помощи специальных уплотняющих перемычек. С целью уменьшения гидроудара в ходе работы агрегата в указанных перемычках специально делаются дроссельные канавки. Благодаря этому удается равномерно повысить величину давления рабочей жидкости в цилиндрах аксиально поршневой насоса. Цена агрегата соответственно высокая.

В качестве рабочих камер в агрегатах этого типа используются цилиндры, размещенные вдоль оси ротора, т.е. аксиально. Вытеснителями в данном случае являются поршни.

Схема аксиально поршневого насоса

По особенностям конструкции все агрегаты можно разделить на две большие группы:

• Устройства, оборудованные наклонным диском.

• Агрегаты, оснащенные наклонным блоком цилиндров.

Первая группа устройств нашла свое применение в приводах агрегатов, работающих, как правило, в средних и тяжелых режимах.

Выпускаемые сегодня аксиально-поршневые насосы собираются по нескольким схемам.

1. В первую очередь стоит рассмотреть вариант с двойным несиловым карданом. Согласно данной схеме достигается равенство углов между осью промежуточного вала и осями ведомого и ведущего вала. Поэтому при работе такого агрегата все его части (ведомый и ведущий вал) функционируют синхронно. В результате чего значительно облегчается работа карданного вала. Ведь он напрямую взаимодействует с диском, посредством которого осуществляется передача крутящего момента.
2. В конструкции гидронасосов с точечным касанием поршней наклонного диска нет карданов и шатунов, что значительно упрощает их устройство. Но для запуска агрегата его поршни требуется предварительно принудительно выдвинуть из цилиндров и прижать к наклонному диску. По указанной схеме производятся гидромашины небольшой мощности. Например, Г15-2. На сегодняшний день именно установки такого типа считаются наиболее популярными.

Hасосы аксиально-поршневые регулируемые (изделия серии H и S)

Агрегаты из этой серии, обустроенные наклонным диском, нередко устанавливаются на объемных водоводах, где в системе кроме наноса имеется гидромотор. Оба работают по закрытой схеме. Кроме того, такой нанос устанавливается в дорожных уплотнителях, комбайнах и автоматических бетоносмесителях. Ими легко управлять, и они имеют небольшие габариты. Поток рабочей жидкости при повороте наклонного диска вращается в противоположные стороны, что обуславливает работу устройства.

Благодаря наличию гидрораспределителя в виде модуля имеется возможность присоединять системы управления (СУ) следующих типов:

1. Электрическая трехпозиционная СУ (ER). Эта система применяется для привода по трехпозиционной системе (это позиции: вкл. – выкл. – вкл).
2. Гидравлическая СУ (HD). Представляет собой своеобразный рычаг управления. Она подает гидравлические сигналы всем механизмам агрегата, благодаря чему наклонный диск удерживается в нужном положении. Данная СУ используется в агрегатах сложной компоновки.
3. Гидромеханическая СУ (МН). Обеспечивает поддержание наклонного диска в необходимом положении, благодаря чему осуществляется работа насоса в заданном режиме.
4. Электрическая СУ (EP). Данная система, изменяя силу тока на нескольких пропорциональных магнитах, позволяет обеспечить плавное изменение рабочего объема агрегата.