Роторные гидродвигатели – гидромоторы. Обратимость роторных насосов и гидромоторовю
Роторно-пластинчатые (шиберные, лопастные) гидромашины являются наиболее простыми из существующих типов объемных гидромашин.
|
|
Схема простейшего роторно-пластинчатого насоса показана на рис. 3.13. Ротор 1 размещен в корпусе насоса между двумя плотно прижатыми к нему торцевыми дисками 2. В радиальных либо слегка наклоненных к радиусу ротора пазах установлены пластины (шиберы) 3. Ось вращения ротора располагается по отношению к статору 4 эксцентрично. Прижатые к статору и вращающиеся вместе с ротором пластины скользят по внутренней цилиндрической поверхности статора, совершая одновременно возвратно-поступательное движение относительно ротора в его пазах. Из-за эксцентричности расположения ротора при удалении пластины от точки, где расстояние между статором и ротором минимальное, объем полости между пластинами увеличивается. Это приводит к понижению давления и заполнению полости жидкостью через окно 5, расположенное на периферии статора и сообщающееся со всасывающим патрубком 6 насоса. Поступившая в полость жидкость переносится пластинами в направлении вращения ротора. Когда пластины проходят точку, в которой расстояние между ротором и статором максимально, объем пространства между пластинами начинает сокращаться и жидкость вытесняется в полость нагнетания через противоположное окно и поступает в нагнетательный патрубок 7 насоса. Пластинчатые насосы изготавливаются с постоянной и регулируемой подачами. Регулирование пластинчатых насосов осуществляется изменением эксцентриситета е. Подача пластинчатых насосов пульсирующая. Минимальная подача имеет место в момент вступления пластины в работу. При дальнейшем повороте ротора подача увеличивается. Максимальная подача имеет место в момент, когда пластина занимает положение, соответствующее наибольшему расстоянию между ротором и статором. В дальнейшем подача насоса вновь уменьшается и достигает минимума в момент выхода пластины из работы.
Для уменьшения пульсации подачи жидкости рекомендуется принимать от 4 до 12 пластин. В целях устранения возможности соединения нагнетательной полости со всасывающей предусматриваются уплотнительные выступы I-II и III-IV. Длина уплотняющего выступа I-II делается с таким расчетом, чтобы в момент вступления одной пластины в пределы уплотняющего выступа предыдущая пластина выходила за его пределы. Для устранения защемления жидкости в замкнутом объеме выступ III-IV, расположенный перед камерой всасывания, делается короче выступа I-II, находящегося перед нагнетательной камерой. У рассматриваемого насоса каждая пластина в течение одного оборота ротора один раз принимает участие во всасывании жидкости и один раз - в нагнетании. Такие машины называют роторно-пластинчатыми насосами одиночного действия.
Роторно-пластинчатые насосы отличаются большой подачей при относительно небольших размерах. Средняя подача определяется по формуле:
,
|
|
где b- ширина ротора; е - эксцентриситет; r - радиус ротора; z - число пластин; - толщина пластины; n - число оборотов ротора в единицу времени; о - объемный КПД.
Одним из существенных недостатков роторно-пластинчатых насосов и гидродвигателей одиночного действия является наличие большой односторонней нагрузки на подшипники. Для устранения этого недостатка применяют роторно-пластинчатые гидромашины двойного действия (рис. 3.14).
Подача насоса двойного действия равна удвоенной подаче, определяемой по формуле для насоса одиночного действия.
В роторно-пластинчатых насосах двойного действия на участке между всасывающим и нагнетательным окнами направляющая поверхность спрофилирована по окружности, описанной из центра ротора, а на участках, занятых окнами, - по спирали Архимеда.
Средняя подача насоса двойного действия равна
,
где r2 и r1 - большой и малый радиусы статора; - угол наклона пластин (для радиальных пластин = 0).
Подача насоса двойного действия постоянна и не зависит от угла поворота ротора (подача из одной камеры накладывается на подачу из второй камеры так, что суммарная подача насоса остается неизменной в любой момент времени).
При подаче жидкости под давлением р во всасывающую камеру гидромашины двойного действия последняя работает как гидродвигатель с практически постоянным крутящим моментом.
Момент гидродвигателя можно определить по формуле
.
Роторно-пластинчатые машины имеют высокий КПД при высокой точности изготовления деталей и качественной их сборке.
На основании роторно-пластинчатых гидромашин разработана роторно-пластинчатая гидропередача, составленная из регулируемого насоса и реверсивного гидродвигателя, при помощи которой можно передавать механическую энергию с ведущего вала двигателя на ведомый, которая позволяет изменять передаточное отношение и крутящий момент на ведомом валу.