Существуют два вида такого рода насосов: с наклонным блоком цилиндров и с наклонным диском.
Принцип действия насоса с наклонным блоком цилиндров:
Вал насоса вращается с постоянной угловой скоростью . Вместе с валом вращается фланец, сферические головки поршневых шатунов. Блок цилиндров вращается относительно оси блока, момент вращения передаётся блоку через поршень. При вращении по часовой стрелке в левой части происходит всасывание, а в правой части круга – нагнетание.
Напор, подача
Напор образуется давлением поршней на жидкость.
,
где
– рабочий объём,
– рабочий объём цилиндра,
,
r – радиус круга вращения сферических головок поршневых шатунов,
γ – угол наклона оси блока цилиндров.
Особенностью этих насосов является подвижный блок поршней.
Это позволяет изменять величину и знак γ. При изменении величины изменяется подача насоса, а при изменении знака γ изменяется направление подачи.
Достоинства – высокий напор (до 20МПа).
Насос с наклонным диском
1 – Блок цилиндров.
2 – Цилиндр.
3 – Поршень.
4 – Сферическая головка поршня.
5 – Стакан скользящей опоры.
6 – Скользящая опора поршня.
7 – Диск.
Вместе с валом вращается блок цилиндров, поршни и скользящие опоры поршня. В результате наклона диска, поршни совершают возвратно-поступательное движение
.
Лекция 19
Объемные гидроприводы
Объёмный гидропривод – это комплекс оборудования для выполнения 2-х функций: передача энергии и преобразования движения с помощью жидкости. В состав гидропривода входят как минимум две гидродинамические машины: объёмный насос и объёмный гидродвигатель, гидроаппаратура, гидролинии, вспомогательные устройства.
В основу действия гидропривода положены два свойства жидкости: низкая сжимаемость и способность передавать производимое внешнее давления во всех направлениях без изменения величины. Рабочей жидкостью в судовых гидроприводах является масло.
Под действием силы поршень цилиндра 1 движется вниз, вытесняя жидкость в цилиндр 2. Жидкость не сжимается, в результате поршень цилиндра 2 движется вверх, преодолевая силу
, которая является внешней нагрузкой. За исключением потерь на сжатие и преодоление гидравлических сопротивлений и объёмных потерь, вся энергия, затраченная на передвижение поршня цилиндра 1, передаётся цилиндру 2.
,
где
– скорость жидкости.
– площадь поршня.
– давления в цилиндре.
– подача цилиндра 1.
– мощность потока масла.
При необходимости происходит преобразование движения.
Классификация гидроприводов
Для классификации гидроприводов используется 4 признака:
1. Характер движения выходного звена. Выходное звено гидропривода – шток или вал гидродвигателя.
2. Направление действия выходного звена.
3. Способ управления действием.
4. Давление масла.
По первому признаку гидроприводы делятся на поступательные, поворотные, вращательные.
По второму признаку: нереверсивные, реверсивные (одностороннего, двухстороннего действия).
По третьему признаку: нерегулируемые, регулируемые. Регулируемый параметр – скорость движения выходного звена.
По четвёртому признаку: низкого давления (), среднего давления (
), высокого давления (
).
Перспективным является привод высокого давления.
Гидроприводы могут быть индивидуальными или групповыми.
Индивидуальные – гидроприводы, имеющие один гидродвигатель и один гидронасос для привода в действии одного механизма.
Групповой гидропривод – насосная станция из 2-х, 3-х насосов и несколько гидродвигателей.
Достоинства:
· возможность плавного бесступенчатого (в широком диапазоне) регулирования скорости и создания больших передаточных отношений:
· возможность быстрого изменения режима действия, т.к. гидравлические двигатели обладают низкой инерционностью,
· возможность простой и надёжной защиты от перегрузок с помощью предохранительных клапанов,
· простота преобразования движения,
· высокая надёжность действия в морских условиях.
Недостатки:
· высокая чувствительность к загрязнениям масла (механические примеси, вода),
· КПД ниже КПД электропривода,
· сложность использования в условиях низких температур.
Гидравлические схемы
Существует два типа принципиальных схем гидроприводов: схемы с разомкнутой и с замкнутой циркуляцией масла в главном контуре.
I. Схема с разомкнутой циркуляцией масла в главном контуре на примере индивидуального нерегулируемого поступательного реверсивного двигателя.
1. – масляная цистерна.
2. – предохранительный клапан.
3. – гидропереключатель.
4. – гидродвигатель.
5. – трубопроводы главного контура.
6. – насос.
Насос находится в действии постоянно, когда нет расхода масла на гидродвигатель, вся подача масла через предохранительный клапан отводится в масляную цистерну.
Достоинства – простота и низкая стоимость оборудования.
Недостаток – низкий КПД, когда нет расхода масла на гидродвигатель, подача насоса отводится в масляную цистерну.
Область применения – гидроприводы низкой мощности с кратковременным периодическим использованием (Пример: гидропривод крышек трюмов).
II. Гидроприводы с замкнутой циркуляцией масла в главном контуре на примере индивидуального, регулируемого, реверсивного, вращательного гидропривода.
1 – насос подпитки.
2 – трубопровод подпитки.
3 – главный насос.
4 – клапан подпитки.
5, 6 – главный масляный трубопровод.
7 – вращательный двигатель.
8 – трубопровод отвода протечек масла.
Главный насос находится в действии постоянно.
Когда нет расхода масла на гидродвигатель, подача насоса равна Ø.
Достоинство: высокий КПД, т.к. нет режима с избытком подачи.
Область применения: гидроприводы большой мощности с длительным периодом (пример: приводы грузовой лебёдки крана или рулевой машины).
Лекция 20