2.4. Классификация объемных гидромашин

2. ОБЪЕМНЫЕ ГИДРОМАШИНЫ

 

2.4. Классификация объемных машин

 

В соответствии с тем, создают гидромашины поток жидкости или используют его, их разделяют на объемные насосы и гидродвигатели.

 

 

В объемном насосе жидкость перемещается вследствие вытеснения ее из рабочих камер вытеснителями.

Под рабочей камерой объемной гидромашины понимается пространство внутри машины, ограниченное рабочими поверхностями рабочих элементов, периодически изменяющее свой объем и попеременно сообщающееся с входом и выходом насоса.

Объемная гидромашина может иметь одну или несколько рабочих камер, которые образуются различными элементами, например, парами поршень - цилиндр, впадина шестерни - зуб шестерни и т.п.

Под вытеснителями понимается рабочий орган насоса, непосредственно всасывающий и вытесняющий жидкость из рабочих камер. Типичные вытеснители - поршень, плунжер, шестерня, пластина и др.

По характеру движения вытеснителя объемные гидромашины делятся на роторные и возвратно-поступательные.

В роторных гидромашинах рабочие камеры вращаются или совершают вращательное и возвратно-поступательное движение. Эти гидромашины имеют три основных рабочих элемента: ротор, статор и вытеснитель. Ротор насоса вращается синхронно с валом приводного двигателя.

Рабочий цикл состоит из следующих фаз: увеличение объема рабочей камеры (процесс всасывания для насоса и нагнетания для гидромотора), замыкание, уменьшение объема рабочей камеры (процесс нагнетания для насоса и слива для гидромотора) и вновь замыкание.

Разделение этих фаз обеспечивает специальное распределительное устройство торцевого, осевого (цапфенного), клапанного и клапанно-щелевого типа. Некоторые гидромашины, например, шестеренные и винтовые, не имеют специальных распределительных устройств.

Роторные гидромашины подразделяются на роторно-вращательные, в которых вытеснители совершают только вращательное движение, и роторно-поступательные, в которых вытеснители совершают одновременно два движения: вращательное и поступательное.

Роторно-вращательные насосы бывают зубчатые и винтовые. В зубчатых насосах ротор и вытеснитель имеют форму зубчатых колес, а жидкость перемещается в плоскости их вращения. В винтовых насосах ротор имеет форму винта, который одновременно выполняет функцию вытеснителя, а жидкость в насосе перемещается вдоль осей вращения винтов. Основной разновидностью зубчатых насосов являются шестеренные.

К роторно-поступательным гидромашинам относятся шиберные (в основном пластинчатые) и роторно-поршневые. Различаются они не только формой вытеснителей (пластин и поршней), но и по способу образования рабочих камер. Если в пластинчатых гидромашинах рабочие камеры ограничиваются двумя соседними вытеснителями (пластинами) и поверхностями ротора и статора, то в роторно-поршневых они образованы внутри ротора и замыкаются вытеснителями.

Виды роторно-поршневых гидромашин: аксиально-поршневые, в которых вытеснители и рабочие камеры расположены аксиально, и радиально-поршневые, в которых вытеснители расположены перпендикулярно оси вращения ротора.

Кроме того, роторные гидромашины подразделяются по возможности регулирования рабочего объема – на регулируемые и нерегулируемые; по направлению потока рабочей жидкости – с постоянным и реверсивным потоком; по числу рабочих циклов, совершаемых за один оборот вала, – одно-, двух- и многократного действия. Роторные гидромашины (кроме машин с клапанным распределением) могут быть обратимы, т.е. способны работать как в режиме насоса, так и в режиме гидромотора.

В конструкции гидромоторов, однако, можно заметить некоторые отличия от соответствующих роторных насосов, обусловленные различным функциональным назначением этих гидромашин.

В возвратно-поступательных насосах жидкость вытесняется из неподвижных камер в результате прямолинейного возвратно-поступательного движения вытеснителя. По виду вытеснителей эти насосы делятся на поршневые и диафрагменные. Плунжерные насосы тоже относятся к поршневым. Различие между ними – в конструкции вытеснителя и характере уплотнения.

Основные свойства роторных насосов, вытекающие из специфики их рабочего процесса и отличающие их от поршневых насосов, следующие:

1. Обратимость, т.е. способность роторных насосов работать в качестве гидромоторов. Поршневые насосы этой способностью не обладают.

2. Большая быстроходность. Максимально допустимые значения частоты вращения вала для роторных насосов n = 2000...5000 об/мин.

Для поршневых насосов эти значения в несколько раз меньше.

3. Способность работать только на чистых (отфильтрованных и не содержащих абразивных и металлических частиц), неагрессивных и смазывающих жидкостях. Эти требования к жидкости обусловлены малыми зазорами в роторном насосе и трением между обработанными по высшим классам точности и чистоты поверхностями статора, ротора и вытеснителей.

Если первые два свойства роторных насосов являются их преимуществами, то третье ограничивает их применение.

Следует отметить, что наибольшее распространение в гидроприводах дорожно-строительных и других машин получили роторные гидромашины.