Роторные насосы.

К роторным относятся шестеренные, винтовые, роторно-шиберные, радиально-поршневые, аксиально-поршневые насосы и др.

В отличие от поршневых роторные насосы не имеют (как правило) всасывающих и нагнетательных клапанов. Эти насосы применяются для перекачивания чистых масел и нефтепродуктов, т.е. хорошо смазывающих жидкостей.

Средняя подача роторных насосов определяется по общей формуле (2.81), в которой W — объем жидкости, подаваемый за один оборот ротора, определяется в зависимости от типа насоса.

Давление нагнетания роторных насосов, как и поршневых, определяется характеристикой трубопровода. При возрастании давления подача несколько падает за счет увеличения утечек, т.е. снижения r г

Мощность роторных насосов также определяется по зависимости

Частота вращения насоса указывается в каталоге. Характеристика насоса может меняться путем изменения п. Подача и мощность при этом меняются в соответствии с приведенными ранее формулами.

Предельная допустимая высота всасывания определяется также условием недопущения кавитации.

Шестеренные насосы. Это наиболее распространенный тип роторных насосов. Рабочий орган шестеренного насоса — это пара шестерен — ведущая и ведомая (рис. 2.27). Зубья шестерен перемещают жидкость из области всасывания 3 в область нагнетания 5. Эти области изолируются друг от друга при зацеплении шестерен 1 и 4, приводимых во вращение валом 2. Всасывание обеспечивается тем, что жидкость захватывается впадинами зубчатых колес из всасывающего пространства и при вращении колеса перемещается в полость нагнетания до места зацепления колес, где зубья одного колеса вытесняют жидкость из впадин другого.

Схема шестеренного насоса

Рис. 2.27. Схема шестеренного насоса

Для ограничения давления в насосе, как правило, устраивают предохранительный клапан, давление открытия которого регулируется пружиной. Применяются шестеренные насосы в системах смазки, в гидросистемах тракторов, автомобилей, станков, гидропередачах и т.п. Промышленность выпускает насосы с подачей от 0,22 до 144 м3/ч и давлением 0,4.. .2,5 МПа. Объем W, вытесняемый насосом за полный оборот,

где Q — площадь впадины между зубьями; b — ширина зуба; z — число зубьев одной шестерни.

По рекомендации профессора Т. М. Башта площадь впадины можно выразить через площадь зуба

где Dh — диаметр начальной окружности ведущей шестерни, м; т — модуль зацепления.

Тогда получим

Характеристика объемного насоса обычно представляет зависимость подачи, мощности и КПД от давления, развиваемого насосом. Общий вид характеристики шестеренного насоса представлен на рис. 2.28. Резкий перегиб кривой Q-р соответствует началу срабатывания предохранительного клапана.

Винтовые насосы. Наиболее широкое распространение получили трехвинтовые насосы, но применяются и двухвинтовые.

Жидкость в этих насосах перемещается вдоль оси во впадинах между винтовыми поверхностями, герметически отделяющими приемную часть от напорной.

Широкому распространению этих насосов способствует их высокий КПД. Они обладают строго равномерной подачей, работают без шума, отличаются малой массой. Выпускаются насосы с подачей 0,3...800 м3/ч при давлении нагнетания 0,5...25 МПа и КПД 60...80%. Применяются для перекачки жидкостей, обладающих смазывающей способностью, при отсутствии абразивных примесей.

Схема рабочей части трехвинтового насоса показана на рис. 2.29. Стальные винты ведущий 1 и ведомые 2 заключены в обойму 3. Нарезка винтов двухзаходная с циклоидным зацеплением: левая — на ведущем винте и правая — на ведомых винтах.

Подачу трехвинтовых насосов (Q, м3/мин) можно определить для соотношений размеров, указанных на рис. 2.29, по формуле

Характеристика шестеренного насоса

Рис. 2.28. Характеристика шестеренного насоса

Схема трехвинтового насоса

Рис. 2.29. Схема трехвинтового насоса

где t — шаг винта, м; D — внешний диаметр среднего (ведущего) винта, м; d — диаметр внутренней окружности среднего винта, м (равен внешнему диаметру ведомых винтов); п — частота вращения насоса, мин-1.

Роторно-пластинчатые насосы. Простейшая схема такого насоса представлена на рис. 2.30. В корпусе 1 вращается массивный ротор 2, эксцентрично расположенный относительно внутренней цилиндрической поверхности статора. В радиальных пазах, выфрезированных в роторе 2, перемещаются пластины 3. Внутренняя полость корпуса 1 выполнена так, что полость всасывания 4 и полость нагнетания 5 отделены одна от другой пластинами и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса.

Схема роторно-пластинчатого насоса

Рис. 2.30. Схема роторно-пластинчатого насоса

Вследствие наличия эксцентриситета е при вращении ротора 2 жидкость переносится из полости 4 в полость 5 в межлопастных пространствах А. Если эксцентриситет е уменьшать смещением ротора вверх, то и в нижней части ротора будет образовываться межлопастное пространство. При е = 0 объемы межлопастных пространств меняться не будут и подача будет равна нулю.

Радиально-поршневые насосы. В радиально-поршневом насосе поршни 1 (рис. 2.31) вращаются вместе с ротором-блоком цилиндров 2 и одновременно участвуют в возвратно-поступательном движении в радиальном направлении внутри цилиндров. Это происходит из-за эксцентричного расположения ротора относительно статора. При вращении сферические головки поршней упираются в кольцевую направляющую внутренней поверхности статора.

Ход поршня за половину оборота ротора определен эксцентриситетом e:h = 2е.

Подача каждого поршня за один оборот где F — площадь поршня, м2.

Тогда рабочий объем и теоретическая подача насоса в минуту определяются так:

где z — число поршней; п — частота вращения ротора, мин-1.

Распределение жидкости осуществляется неподвижной цапфой 3 с прорезями 4 и 5, образующими всасывающую и нагнетательную полости. При вращении каждый цилиндр половину оборота (при выдвижении поршня) соединен окном с прорезью 4, а другую половину (при выдвижении поршня) — с прорезью 5.

Схема радиально-поршневого насоса

Рис. 2.31. Схема радиально-поршневого насоса

Осевые отверстия 6 и 7 соединяют прорези с подводящей и отводящей линиями.

График подачи радиально-поршневых насосов равномерный. Регулирование подачи может осуществляться изменением эксцентриситета е. В насосах с регулируемой подачей предусмотрена возможность изменения эксцентриситета на ходу машины. Для этого статор насоса выполняется так, что имеет возможность перемещаться относительно вращающегося ротора. Переход центра статора через центр ротора ведет к изменению направления подачи насоса. В элементах гидропривода это ведет к изменению направления вращения гидромотора. Давление, развиваемое радиально-поршневым насосом, может достигать 30 МПа.

Аксиально-поршневые насосы отличаются наибольшей компактностью и имеют, как правило, наименьшую массу в сравнении с другими насосами при передаче равной мощности. Малые радиальные габариты насоса обеспечивают им малые моменты инерции, поэтому они способны быстро изменять частоту вращения. Эти динамические свойства обеспечили их широкое применение в качестве регулируемых насосов в гидроприводах.

По кинематическим схемам различают аксиально-поршневые насосы с наклонным блоком цилиндров и с наклонным диском.

Принципиальная схема устройства насоса с наклонным диском представлена на рис. 2.32. В роторе 1 (блоке цилиндров) вдоль его оси выполнены цилиндры, в которых перемещаются под действием пружины поршни 2. Сферические головки поршней упираются в диск 3, плоскость которого наклонена к перпендикулярной оси вала диска под углом у. В регулируемых насосах угол наклона диска может меняться в процессе работы насоса, благодаря чему меняются ход поршня и подача насоса.

Схема аксиально-поршневого насоса с наклонным писком

Рис. 2.32. Схема аксиально-поршневого насоса с наклонным писком

Для подвода и отвода жидкости от цилиндров служит торцевая распределительная система, выполненная в виде двух полукольцевых полостей 5, с которыми периодически сообщаются полости цилиндров через окна 6. Одна из полукольцевых полостей соединена с всасывающей линией, другая — с нагнетательной. При вращении блока цилиндров поршень, упираясь в наклонный диск, периодически то выдвигается из цилиндра, осуществляя такт всасывания, то задвигается, осуществляя такт нагнетания жидкости.

За один ход поршень совершает подачу объемом

Ход поршня

где D — диаметр окружности, на которой расположены оси цилиндров.

Объем жидкости, поступающий в трубопровод за один оборот ротора, определится следующим образом:

где z — число цилиндров (поршней); F — площадь поршня, м2.

Подача насоса в минуту

где п — частота вращения ротора, мин-1.

Зависимость (2.98) показывает, что подача насоса может меняться путем изменения угла наклона диска у. В насосах с наклонным блоком во вращение приводится диск, шарнирно соединенный с поршнями, оси которых имеют наклон к диску, благодаря чему совершается их возвратно-поступательное движение.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >