Файл: Петрина, Н. П. Объемные гидромашины (насосы и двигатели).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 78
Скачиваний: 0
пульсаций подачи при нечетном числе поршней меньше, чем при четном.
Следствием пульсаций подачи являются пульсации давления.
§ 2 . 4 , Силы и моменты роторно-поршневых гидромашин (насосов и двигателей)
Наиболее распространенные насосы являются обратимыми гидромашинами, т. е. одна и та же машина может работать в качестве или генератора, или двигателя.
Поршневые, шестеренные, винтовые и лопастные (центро бежные, осевые) насосы могут работать в качестве двигателей. Ввиду обратимости гидромашин, для краткости изложения, общие вопросы их теории и устройства рассматриваются приме нительно к насосам. Отличие гидродвигателей (моторов) от насосов (генераторов) обуславливается условиями пуска. Гидродвигатели в отличие от насосов должны пускаться в дей ствие под нагрузкой. Поэтому в гидродвигателях узлы меха нического трения должны иметь небольшое трение и хорошо смазываться - скользящие поверхности должны смазываться под давлением или заменяться подшипниками (опорами) каче ния.
Рассмотрим основные силы и моменты, являющиеся следст вием гидростатического давления жидкости в цилиндрах гидро машин. &ергетическое действие сил трения и инерции учиты вается механическим к. п. д . гидромашины.
I . Силы и моменты аксиальных гидромашин
А. Действие машины в качестве насоса (генераторный режим). При вращении ротора с угловой скоростью о о н (рис. 2.15) каждый поршень, находящийся в области нагнета
ния (на дуге ABD), вытесняет и| своего |
цилиндра жидкость |
||
и давит на нее с силой |
р=р^г- ? |
что |
вызывает реакцию |
78 |
4 |
|
|
РН =Р |
- силу гидростатического давления жидкости на пор- |
шень*. |
Разложим реакцию Р н на следующие составляющие: |
NH =P H C0Sjbнормальную к плоскости шайбы; эта сила дей ствует на опорные поверхности (подшипники) и вызывает потери энергии на механическое трение;
FH =PH slnJb-cwiy, параллельную оси х-х и находящуюся в плоско сти шайбы;
Тн =FH sin ф-касательную силу (рис. |
2.15,6) нормальную к |
радиу |
||
су v при любом угле i f , силыТ]н |
и Т 1 Н ? показанные |
для I |
и 2 |
|
положений поршня, являются составляющими сил F4 H |
и F 2 H |
на |
||
направления касательных |
к окружности шайбы и дают моменты |
|||
для каждого поршня; для двигателя они являются моментами |
||||
сопротивления; например, для положения поршня I |
имеем |
|
||
M w =T 4 M r=P 4 H rslnjbsln4) 1 ^ |
так как |
|
|
|
R
|
|
|
r |
cosjb |
' |
|
|
|
|
|
то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M 4 H = R P < H t g j b |
Sirup, . |
|
|
|
|
(2l25) |
|
Полученный момент является следствием реакции |
Р и |
назовем |
||||||||
этот момент реактивным (тормозным). |
|
|
|
|
|
|||||
Суммарный реактивный момент для всех поршней, находя |
||||||||||
щихся в |
зоне |
нагнетания (рабочей области) |
будет: |
|
||||||
|
|
M H = RPHtgJbZsinq> . |
|
|
|
|
(2.26) |
|||
Полученное уравнение момента подобно уравнению подачи |
||||||||||
( 2 . 2 1 ) , |
т. е. |
оно является периодической функцией. |
В акси |
|||||||
альных |
машинах |
пульсация момента вызывает |
колебания шайбы, |
|||||||
что устраняет |
трение покоя и поэтому облегчает |
регулирование. |
||||||||
При угле |
наклона шайбы j i > 30° увеличивается |
механиче |
||||||||
ское трение из-за перекоса поршней, что ускоряет износ |
||||||||||
цилиндров и увеличивает механические потери энергии. |
|
|||||||||
При числах |
оборотов |
n = 4000f5000 |
об/мин могут |
возни- |
||||||
1 Здесь дано равенство модулей силы и реакции. |
|
|
||||||||
Показанные |
на рис. |
2.13 величины |
j , |
, ] г |
и |
j |
, соответ |
|||
ственно ускорения - относительное, переносное и корнолисово.
80
кнуть большие силы инерции поршней |
и жидкости в цилиндрах, |
||
что вызывает отрыв блока цилиндров |
от распределительной |
||
головки 3 (рис. 2 . |
6) . Поэтому относительная скорость поршня |
||
должна быть С < |
5 |
м/с . |
|
Б. Действие |
машины в качестве |
гидродвигателя (двигатель |
|
ный режим). Если в цилиндр насоса подавать жидкость с дав
лением р , то на торец поршня будет действовать |
сила |
гидро |
||
статического давления |
Р д = Р , в результате |
чего |
насос |
обра |
тится в гидравлический |
двигатель. Разложив |
силу |
Рд t |
как и |
для насоса, получим активный вращающий момент роторно-порш-
невого |
аксиального двигателя: |
|
|
MA =RPA tgJb£sLntp, |
(2.27) |
который |
будет вращать ротор двигателя с угловой |
скоростью |
£Од. При небольших углах наклона шайбы (р<Ъ°) может возни кнуть момент сопротивления от сил трения больше активного момента Мд , что вызовет самоторможение гидродвигателя.
2. Силы и моменты радиальных гидромашин
А. Действие машины в качестве насоса. При вращении ро тора с угловой скоростью O J H (рис. 2 . 1 6 ) , как и в аксиаль ном насосе, появится реакция р к (сила гидростатического давления жидкости на поршень). Разложим эту силу на состав ляющие:
р |
|
|
|
N H = c o 5 H f t |
- |
нормальную к поверхности |
обоймы; |
Т н =Р н "Ьда |
- |
нормальную к оси поршня, |
она является след |
|
|
ствием реакции. |
|
Нормальные силы вызывают изгиб и перекос поршней, прижи мают их головки к обойме, создают трение в месте контакта головок поршней и обоймы. Силы трения вращают обойму вместе с блоком цилиндров.
Равнодействующая нормальных сил Np n eH |
создает |
нагрузку на подшипники вала и вызывает его изгиб, |
что явля- |
|
8 1 |
Рис. 2.16. Схема действия сил в роторнопоршневой радиальной гидромашине
ется одним из недостатков радиальных насосов. Произведение
силы Т н |
на плечо |
q |
создает реактивный момент, который |
||
преодолевается двигателем. Результирующий реактивный |
|||||
(тормозной) момент |
насоса равен сумме моментов сил |
Т н |
|||
отдельных поршней, |
находящихся в области нагнетания |
ABD* |
|||
|
м н = т , н 9 < + т г н 9 2 4 - т з н < ? 3 + . . . + т п м ( ? п = ^ Т „ 9 . |
|
|||
Этот |
момент является |
периодической функцией, как и уравнение |
|||
( 2 . 2 4 ) , |
определяющее |
подачу насоса. |
|
||
|
Так |
как |
|
|
|
то учитывая, что |
Q = P со e £ s l n t p , |
|
|||
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
M H = F p e Z s l n t p , |
С 2 - 2 8 ) |
|
где |
F |
- площадь |
поршня. |
|
|
|
Б. |
Действие машины в качестве двигателя. Если в цилиндр |
|||
82
подавать жидкость с давлением р, то на торец поршня будет
действовать |
сила гидростатического давления Рд ,которая вос |
|
принимается |
ОбОЙМОЙ.СоСТаВЛЯЮЩИМИ ЭТОЙ СИЛЫ будут |
МдИТд. |
В отличие от |
силы Т н , сила ТА создаст активный, крутящий |
|
момент, который вращает ротор двигателя с угловой |
скоростью |
|
CAJa . Вращающий (крутящий) момент роторно-поршневого радиаль
ного |
двигателя, |
|
|
|
|
|
М д = Х Т д о |
(2.29) |
|
затрачивается на производство полезной работы. |
|
|||
Для того, чтобы поршни гидродвигателя работали без |
||||
заклинивания и перекосов, |
принимают: |
|
||
|
|
е т а х ^ 0,091? |
|
|
и |
|
e m a x ^ o , 5 d , |
|
|
где |
I? - |
радиус обоймы; |
|
|
|
d - |
диаметр поршня. |
|
|
|
При"небольшом значении |
эксцентриситета [ е < |
(0,£-T-0,2)Gmaxl, |
|
крутящий момент может стать меньше момента сил трения, |
||||
что |
вызовет самоторможение |
двигателя. |
|
|
§ |
2 . 5 . Высокомоментные |
гидромоторы (гидродвигатели) |
||
Для действия якорных шпилей, подъемных кранов, вьюшек и других грузоподьеиных машин требуются малооборотные дви гатели, которые могли бы создавать большие вращающие мо
мента при небольших своих размерах. В качестве таких двига телей находят широкое применение высокомоментные роторнопорпневые многоходовые радиальные гидродвигатели.
На рис. 2.17 показана конструкция такого гидродвигате ля. Его корпус образован обечайкой (цилиндрическим бараба ном) 10, к которому болтами 7 прикреплены передняя I I и задняя 8 крышки. К этим крышка*/ винтами 14 прикреплены ко пиры 12. Зал 20 имеет фланец, на который жестко насажен
тотор IP. с запоесованн 1й в него втулкой 17. В роторе раз83