Пластинчатые насосы относятся к группе машин, в которых вытеснители выполнены в виде пластин, помещенных в радиальных прорезях вращающегося ротора, а вытесняемые объемы замыкаются между двумя соседними вытеснителями и поверхностями статора и ротора. Следовательно, пластинчатая гидромашина это − роторная гидромашина с подвижными элементами в виде ротора, совершающего вращательное движение, и пластин, совершающих вращательное и возвратно-поступательное движения.
Пластинчатые насосы бывают однократного, двукратного и многократного действия.
Насосы однократного действия могут быть как регулируемыми, так и нерегулируемыми. Насосы двукратного и многократного действия - только нерегулируемыми.
Существенным недостатком насосов однократного действия является большая нагрузка на ось ротора и пластины от сил давления жидкости, вследствие их неуравновешенности, что ограничивает область их применения. Пластинчатые насосы однократного действия в основном применяются для гидросистем, не требующих высоких давлений (до 4÷5 МПа), а также в качестве вспомогательных насосов (насосов подпитки).
Преимуществом насосов двукратного и многократного действия является уравновешенность радиальных сил давления жидкости на пластинчатый ротор, благодаря чему они пригодны для работы при боле высоких давлениях жидкости (до 14 МПа). В практике наиболее распространены нерегулируемые пластинчатые насосы двукратного действия.
Основными элементами пластинчатого насоса двукратного действия (рис. 1) являются статор 1, имеющий эллипсовидную форму, и ротор 2, симметрично расположенный в статоре, с пазами, в которых помещены пластины 3. В распределительных дисках имеются два окна для всасывания и два окна для нагнетания жидкости.
|
|
При вращении ротора без давления или при малом давлении жидкости пластины прижимаются к внутренней поверхности статора под действием центробежной силы. При наличии давления, на пластину дополнительно действует сила давления жидкости, подводимой через кольцевые проточки на боковых дисках в радиальные пазы ротора под торцы пластин (рис. 2, а). Усилие прижима пластины к статору при этом определяется произведением рабочего давления на площадь торцевой поверхности пластины. При высоких рабочих давлениях, возникающая сила способна разрушить масляную пленку между пластиной и статором, что приведет к интенсивному износу пластин. Для снижения прижимной силы насосы комплектуются двойными пластинами. Через фаску или канавку жидкость из задних торцевых камер подводится в пространство между кончиками пластин (рис. 2, б), что значительно снижает прижимную силу.
Рис. 1. Схема пластинчатого насоса двойного действия
а) 
| б) 
|
Рис. 2. Обеспечение прижима пластин и гидравлическая разгрузка
Пластины, совершая вращательное движение вместе с ротором, совершают одновременно и возвратно-поступательные движения в его пазах. Копируя при вращении ротора форму статора, пластины дважды увеличивают за один оборот объем камеры между двумя смежными пластинами и дважды его уменьшают. При увеличении объема камеры происходит процесс всасывания (на этих участках расположены всасывающие окна), при уменьшении – процесс нагнетания (на этих участках расположены нагнетательные окна). Поскольку рабочее давление жидкости действует на диаметрально противоположные стороны ротора, подшипники ротора практически разгружены от сил давления жидкости. Для более полной уравновешенности радиальных сил давления жидкости на ротор число камер (число пластин) должно быть четным (обычно 12 и 16).
|
|
Пазы в роторе, в которых помещаются пластины, обычно выполняют наклонно под углом α к радиусам и реже – с радиальным расположением. Благодаря наклону пластин улучшаются условия движения их в пазах ротора за счет того, что силы трения практически не будут вызывать изгибающих напряжений (угол α должен быть равным углу трения). Однако наклонное положение пластин исключает возможность реверса насоса. Поэтому в реверсивных насосах пазы под пластины выполняют радиально. Угол наклона пазов ротора к радиусу ротора обычно принимают равным 13÷15° при малых диаметрах ротора (до 80 мм) и 7÷8° при больших диаметрах. Увеличение угла наклона пазов может вызвать вибрации пластин и шум при работе насоса.
Ограничение пластинчатых насосов по давлению (до 14 МПа) обусловлено тем, что при более высоком давлении пластины при проходе зоны всасывания прижимаются с большим усилием к его поверхности, в результате чего быстро изнашиваются.