2.7. Пластинчатые гидромашины

2. ОБЪЕМНЫЕ ГИДРОМАШИНЫ

 

2.7. Пластинчатые гидромашины

 

Рабочие камеры пластинчатых гидромашин образованы рабочими поверхностями ротора, статора (корпуса), двух смежных пластин (вытеснителей) и боковых крышек. Пластинчатые гидромашины разделяются на машины одно-, двух- и многократного действия. В насосах однократного действия за один оборот ротора насос подает в напорную гидролинию один объем рабочей жидкости, в насосах двухкратного действия – два объема и т.д.

 

Пластинчатый насос однократного действия  (рис.2.9, а) состоит из статора 1, ротора 2 с радиальными или наклонными (для насосов одностороннего вращения) пазами, в которых расположены пластины 3 (вытеснители). Ось вращения ротора смещена относительно расточки статора на величину эксцентриситета. На боковых крышках корпуса имеются два окна В и Н, соединенные со всасывающей и напорной гидролиниями.

 

Рис. 2.9. Схема пластинчатого насоса

а) однократного действия; б) двукратного действия

1 – статор (корпус); 2 – ротор; 3 – пластина (вытеснитель)

 

Принцип работы насоса заключается в следующем. При вращении ротора пластины всегда прижаты к внутренней поверхности статора и скользят по ней. Начальный прижим пластин в насосе обычно осуществляется под действием центробежных сил и иногда пружин, а рабочий прижим – под действием сил давления жидкости на внутренние торцы пластин.

Из-за наличия эксцентриситета между ротором и статором пластины 3 совершают сложное движение: вращение вместе с ротором и возвратно-поступательное движение в пазах. При этом заключенный между двумя соседними пластинами объем по мере вращения ротора изменяется, увеличиваясь при движении пластин от полости нагнетания к полости всасывания (процесс всасывания) и уменьшаясь при движении пластин от полости всасывания к полости нагнетания (процесс нагнетания). В зоне перемычек между окнами В и Н объемы рабочих камер не изменяются. Размер перемычки между окнами должен быть не меньше углового расстояния между соседними пластинами для устранения перетечек жидкости.

Рабочий объем пластинчатого насоса однократного действия зависит от радиусов  R  статора и  r  ротора, которые связаны с эксцентриситетом, и определяется по формуле

 

q = 2е                    (2.17)

 

где е  – эксцентриситет, е = R - r;  D – диаметр статора,  D = 2R;  d – толщина пластины;  z – число пластин;    – ширина пластины.

Рабочий объем насоса регулируют, изменяя эксцентриситет. Путем смещения статора можно получать различные значения эксцентриситета по обе стороны от ротора, что позволяет осуществлять реверс подачи насоса.

Из-за разности давлений в полостях нагнетания и всасывания на ротор и его опоры (подшипники) действует радиальная сила, которая определяется по формуле

 

                             (2.18)

 

где  – сила, действующая на ротор;   – перепад давления; , здесь  p₁, p₂ – давления на выходе и входе в насос соответственно.

Пластинчатые насосы однократного действия используются при давлениях не более 10...12 МПа. Ограниченность давления обусловлена значительными радиальными нагрузками,  действующими на ротор.

Для разгрузки опор ротора от радиальных сил применяют пластинчатые насосы двухкратного действия (рис.2.9, б). В них ротор 2 с пластинами 3 охвачен корпусом (статором) 1 специального профиля. Число пластин - четное (не менее 8). При вращении ротора всасывание жидкости происходит через диаметрально расположенные окна всасывания В1 и В2, а вытеснение через окна Н1 и Н2. Так как давление жидкости действует на диаметрально расположенные стороны ротора, то опоры ротора разгружены от давления жидкости. За один оборот ротора две любые соседние пластины совершают два рабочих цикла, перемещая жидкость из окна В1в окно Н1 и потом из окна В2 в окно Н2. Рабочий объем пластинчатого насоса двухкратного действия определяется по формуле

 

  ,                     (2.19)

 

где  R  – большая полуось статора;  r – радиус статора,   – ширина пластин.

При определении рабочего объема насоса по формуле (2.19) не учтен объем, занимаемый выдвигающимися частями пластин.

Недостатком пластинчатых насосов двухкратного действия является невозможность их регулирования, так как параметры, определяющие рабочий объем, – величины постоянные, что видно из формулы (2.19).

Пластинчатые насосы просты по конструкции, имеют малое число деталей, равномерную подачу жидкости и находят применение в гидроприводах с давлением до 14...16 МПа, в основном, в станкостроении, а также в качестве вспомогательных насосов системы подпитки и управления в гидроприводах высокого давления.

Пластинчатые гидромашины обратимы, однако большинство насосов этого типа не могут быть использованы как гидромоторы без изменения конструкции. Полный КПД пластинчатых гидромашин достигает 0,8. Основные потери в них – механические.