Материал: Металлорежущие станки Краткий курс
под некоторым углом с целью предотвращения защемления лопаток.
Каждая смежная пара лопаток образует камеру, ограничен ную поверхностями статора 7, ротора 2 и торцовыми плоскостями боковых дисков 9 и 10, между которыми вращается ротор. Диски в торцах имеют окна, из которых 1 и 6 каналами соединены с всасывающим, а 4 и 8 — с нагнетательным трубопроводом.
Работает насос следующим образом. Ротор вращается по ча совой стрелке. Так как лопатки прижимаются к внутренней по верхности статорного кольца, они при переходе от одного уча стка к другому перемещаются в пазах. В результате объем камеры изменяется. При повороте ротора на участке квадранта / лопатки выдвигаются из пазов, объем камер увеличивается, масло через окно 1 заполняет полость всасывания. При дальнейшем вращении, на участке квадранта / / , лопатки перемещаются к центру ротора, объем камер уменьшается и масло через окно 8 вытесняется в наг нетательный трубопровод. То же самое происходит при дальней шем повороте ротора: на участке квадранта III — всасывание, на участке квадранта IV — нагнетание. Таким образом, за один оборот ротора происходит дважды всасывание и дважды нагне тание *.
Количество масла, подаваемого за один цикл всасывания и нагнетания, приближенно принимают равным объему масляного кольца, имеющего наружный радиус г2 (см. рис. 46, б), внутренний гх и высоту, равную ширине лопатки. Так как за один оборот ро тора такой объем подается дважды, то
?! = 2я (г§ - r'i) Ь,
где qx — общий объем масла; Ъ— ширина лопатки.
Из этого объема необходимо вычесть объем, занимаемый ло патками. Если z — количество лопаток (обычно 12), s — толщина их (обычно 0,00225—0,0025 м) и а — угол наклона пазов (не бо лее 13°), то искомый объем
2bs (г2— гl) z
Рабочий объем насоса
Для лопастных насосов цоб = 0,62-7-0,93.
Шиберные насосы обладают большой равномерностью подачи, а наличие двух участков всасывания и нагнетания создает благо приятные условия для разгрузки цапф ротора от одностороннего
♦ Отсюда и название — насос двойного действия,
радиального давления. К числу недостатков насосов данного типа следует отнести удары лопаток о статор в местах перехода от окружности к специальной кривой профиля.
В отечественном станкостроении применяют лопастные насосы производительностью 0,083—3,3 л!сек, давлением до 65-10бн/ле2.
Шиберные гидромоторы двойного действия отличаются от на сосов радиальным расположением лопаток и наличием специаль ных пружин, обеспечивающих прижатие лопаток к внутренней поверхности статорного кольца при невращающемся роторе. Это необходимо в начальный момент пуска гидродвигателя. Масло, попадая в пространство между двумя соседними лопатками, да вит на их рабочие поверхности. Вследствие того, что площадь поверхности одной лопатки больше другой — соседней, возни кает крутящий момент. Его наибольшая величина приближенно равна:
|
|
M K = 2pfrx]M. |
|
Здесь |
р — давление подводимого |
масла в н/м2; |
|
|
/ = Ыг = |
Ъ(г2 — гх) — рабочая площадь лопатки в м2; |
|
|
Ьу h — соответственно ширина |
лопатки и высота, на ко |
|
|
торую она выступает, |
в м\ |
|
|
г = - |
—средний радиус в м. |
|
Подставляя указанные значения /, г, получим
Мк = рЬ (г5-п)Лл! нм-
Шиберные гидромоторы выпускаются нереверсивными и ре версивными. Последние снабжены специальным золотником, из меняющим при реверсировании направление потока масла.
§ б. РАДИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ
Поршневые насосы используют в приводах главного движения и подачи станков, где требуется реагируемый расход и постоян ное или переменное направление потока жидкости. Находят при менение насосы трех типов: радиально-поршневые, аксиально поршневые и эксцентриковые.
Схема, поясняющая работу радиально-поршневого насоса, показана на рис. 49. Ротор 1 с радиально расположенными в нем поршнями 2 вращается вокруг неподвижной полой оси 3 внутри обоймы статора 4, Оси ротора и статора могут смещаться на неко торый эксцентрицитет е. Неподвижная ось 3 имеет полости вса сывания и нагнетания.
При вращении ротора по часовой стрелке поршни под дей ствием центробежной силы прижимаются к обойме. Вследствие эксцентричного расположения обоймы поршни при вращении ротора перемещаются в радиальном направлении, всасывая масло из верхней полости неподвижной оси 3 и нагнетая его в нижнюю полость оси. Таким образом, за один оборот ротора каждый пор шень совершает один двойной ход: всасывания и нагнетания. Величина хода зависит от величины эксцентриситета. Если ось ста тора переместить влево до совмещения с осью ротора, то подача масла прекратится. При дальнейшем перемещении статора влево,
когда эксцентриситет перейдет в противоположную сторону, направление потока масла изме нится.
Рабочий объем одной камеры
|
|
|
nd2 7 |
nd2e |
ч |
|
|
где d — диаметр |
поршня в м; |
||
|
|
h — ход поршня |
в м; |
||
|
|
е — величина эксцентриси |
|||
|
|
|
тета в м. |
|
|
|
|
Рабочий объем насоса при z |
|||
|
|
поршнях (обычно |
z = |
9— 11) |
|
|
|
|
nd2ez |
(45) |
|
Рис. 49. Схема радиально-поршне |
Я.П' |
М ° |
|||
вого |
насоса |
В |
отечественном |
станко |
|
|
|
||||
|
|
строении выпускают насосы про |
|||
изводительностью (0,5-г-3,3) •10~3 м3/сек |
при рабочем |
давлении |
|||
(75^200) -10б |
н/м2 и при пн = |
16 об/сек. |
|
|
|
Объемный |
к. п. д. т]об = |
0,73-^0,95. |
|
|
|
Радиально-поршневые гидродвигатели по конструкции мало отличаются от насосов. Если подать масло под давлением в верх нюю полость неподвижной оси 3 (см. рис. 49), то под действием силы давления поршни цилиндров верхней половины начнут вы ходить из цилиндров и вызывать реакции со стороны статора в виде нормальных сил, которые создают крутящий момент, при водящий во вращение ротор.
§ 6. АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ И ГИДРОМОТОРЫ
На рис. 50, а показана схема, поясняющая принцип устройства и работы аксиально-поршневого насоса. В корпусе 3 смонтиро вано два основных узла: блок 4 и шайба 7. Блок состоит из группы цилиндров, расположенных по окружности диаметра Z), с осями,
жестко связана с корпусом и угол у не меняется. У регулируемых насосов обойма 8 в корпусе смонтирована на цапфах 10. Это поз воляет изменять величину угла у, а вместе с ним и производи тельность. Из рассмотрения схемы на рис. 50, а следует, что ве личина хода поршня
h = D tg у.
Следовательно, рабочий объем одного цилиндра
nd2 и |
nd2р. . |
w = - r h = |
-r-D tgy, |
а рабочий объем насоса |
|
„ nd2 п |
3 |
qH= — D ztg y м3 |
|
Здесь z — число цилиндров, |
обычно нечетное. |
В некоторых конструкциях шайба 7 жестко установлена на приводном валу 9, а блок 3 насажен на вал 9а (рис. 50, в).
Аксиально-поршневые насосы компактны; имеют высокий объемный к. п. д. (т|об = 0,97-^0,98), допускают высокие давления (до 200 -105 н/м2) и расход 0,66—200 л/сек. Но вследствие недо статочного динамического уравновешивания не допускают боль шого числа оборотов блока цилиндров (не более 10—12 об/сек).
Гидромоторы данного типа (конструктивно подобны насосам) монтируются раздельно или в одном агрегате с насосом. Если подвести поток масла по каналу 2 через окно 15 к цилиндрам, расположенным в верхней половине блока (см. рис. 50, а), то силы давления масла (без учета силы трения)
вызовут действующие на шайбу нормальные силы N (рис. 50, в) и ее составляющие
Г = Ptgy.
Последние создают крутящий момент на валу 9, который вслед ствие этого получает вращение.
§7. СИЛОВЫЕ ЦИЛИНДРЫ
Впрактике применяют силовые цилиндры с односторонним (рис. 51, бив) или двусторонним (рис. 51, а) штоком, с подвижным (рис. 51, а и в) или неподвижным (рис. 51, в) штоком. В послед нем случае шток жестко связан со станиной станка, а цилиндр перемещается вместе со столом или суппортом.
Скорость перемещения поршня зависит от величины рабочего сечения поршня. Для цилиндров с двусторонним штоком ско рость движения поршня в обе стороны одинакова:
4Q
v - я (D* —</»)•