Кинематические основы радиально-поршневого насоса

Роторные радиально-поршневые машины

Роторная радиально-поршневая гидромашина представляет собой гидромашину (насос или гидромотор), у которой оси порш­ней (или плунжеров) перпендикулярны оси вращения ротора или составляют с ней углы более 45°.

В радиально-поршневой гидромашине ротор совершающего вращательное движение, а поршни (или плунжеры), вращающиеся вместе с ротором, совершают воз­вратно-поступательное движение в цилиндрах машины.

В общем случае роторная машина (насос, гидромотор) определяется как объемная машина с вращательным или вращательным и возвратно-поступательным движением рабочих органов независимо от ха­рактера движения ведущего звена.

Классификация радиально-поршневых машин

Радиально-поршневые машины подразделяются на:

1) однорядные и многорядные;

2) однократного и многократного действия;

3) регулируемые и нерегулируемые;

4) с распределением жидкости с помощью цилиндрического золотника (цапфы), плоского золотника (торцевого распределителя), клапанного распределителя, принудительного клапанного распределителя, золотникового распределителя, клапанно-щелевого распределителя;

5) эксцентриковые, кулачковые и с плоской направляющей.

Кинематической основой этого насоса является рассмотренный ранее кривошипно-шатунный механизм, преобра­зованный так, что неподвижным звеном является кривошип 1 (рис. 1, а), цилиндр 3 вращается (приводится) с постоянной угловой скоростью вокруг оси О₂, а шатун 2 вращается с перемен­ной скоростью вокруг оси O₁. Расстояние е между этими осями (соответствует размеру г кривошипа исходной схемы) называется эксцентриситетом.

Поскольку поршень (ползун) 4 этого кривошипно-шатунного механизма связан, как и в прежней схеме с шату­ном 2, вращающимся вокруг оси О₁, он будет при вращении цилиндра 3 совершать в нем возвратно-поступательные переме­щения с ходом h = 2е, при которых объемы цилиндров будут последовательно (через каждые 180° поворота) увеличи­ваться и уменьшаться. Движение поршня в сторону увеличения камеры используется для засасывания жидкости в цилиндр, а в сторону уменьшения камеры — для вытеснения ее из цилиндра.

Взяв не один, а несколько звездообразно расположенных ци­линдров 3, оси которых пересекаются в общем центре вращения 0₂, а шатуны 2 поршней 4 шарнирно связаны с осью О₁, получим кине­матическую схему многопоршневого насоса с радиальным распо­ложением цилиндров (рис. 1, б). Поскольку цилиндры 3 в этой схеме вращаются вокруг неподвижной оси О₂, представляется возможным

использовать ее в качестве распределительной цапфы (золотника), в которой для Рис. 1. Кинематические схемы радиально-поршневых насосов

φ

этого выполняются каналы всасыва­ния а и нагнетания b (рис. 2). Цилиндры 3 последней схемы поса­жены своим основанием на распределительную цапфу и отверстиями в своих донышках соединяются с осевыми сверлениями а и в, через которые отводится и подводится к цилиндрам жидкость. Кинематика механизма сохранится, если ведение поршней здесь осуществлено с помощью кольца 2, радиус которого равен ра­диусу R шатуна прежней схемы (см. также штрих пунктирную окружность на рис. 1, б). Для этого поршни связываются тем или иным способом (с помощью пружин, давления жидкости подкачивающих насосов и пр.) со статорным кольцом 2, ось кото­рого смещена относительно оси вращения цилиндрового блока 1.

Рис. 2. Принципиальная схема роторно-поршневого насоса радиального типа

Из приведенного следует, что радиально-поршневой насос, схема которого представлена на рис. 2, построен на базе ранее рассмотренного кривошипного механизма, в соответствии с чем выведенные ранее кинематические зависи­мости будут справедливы и для насоса данной схемы.

Подача насоса

Рабочий объем радиально-поршневого насоса

где d,h и z – диаметр, ход поршня и число поршней;

- площадь поршня.

Учитывая, что ход h = 2e поршня равен двойному эксцентриситету, получим

В соответствии с этим средняя теоретическая подача насоса в единицу времени равна

или

где ώ и n – угловая скорость и частота вращения.

Дата добавления: 2014-01-07