Шпаргалка по курсу "Гидравлика"

1 - ротор; 2 - приводной вал; 3 - пластины; 4 - статор;  
5 - распределительный диск; 6, 8 - окна; 7 - гидролиния всасывания; 9 - гидролиния нагнетания 
 
Основными деталями насоса является корпус с крышкой, приводной вал с подшипниками и рабочий комплект, состоящий из распределительных дисков 1 и 7, статора 3, ротора 4 и пластин 5. Диски и статор, зафиксированные в угловом положении относительно корпуса штифтом 9, прижимаются друг к другу пружинами (не показаны), а также давлением масла в напорной линии. При вращении ротора 4, связанного через шлицевое соединение с приводным валом, в направлении, указанном стрелкой, пластины 5 центробежной силой и давлением масла, подведенного в отверстия 11, прижимаются к внутренней поверхности 10 статора 3, имеющей форму овала, и, следовательно, совершают возвратно-поступательное движение в пазах ротора. 
Во время движения пластин от точки А до точки В и от точки С до точки D объемы камер, образованных двумя соседними пластинами, внутренней поверхностью статора, наружной поверхностью ротора и торцевыми поверхностями дисков 1 и 7, увеличиваются, и масло заполняет рабочие камеры через окна 2 и 12 диска 1, связанные со всасывающей линией. При движении в пределах участков ВС и DА объемы камер уменьшаются, и масло вытесняется в напорную линию гидросистемы через окна 6 и 8 диска 7. Поскольку зоны нагнетания (ВС и DА) и всасывания (АВ и CD) расположены диаметрально относительно ротора, на него не действуют радиальные усилия, что положительно сказывается на долговечности подшипников приводного вала. 
В расточках корпуса 15 и крышки 1 установлен рабочий комплект (диски 3 и 7, статор 5, ротор 6, пластины 16). Ротор через шлицевое соединение связан с приводным валом 11, опирающимся на шарикоподшипники 2 и 8. Наружные утечки или подсос воздуха по валу исключается манжетами 10, установленными в расточке фланца 9. Комплект сжимается тремя пружинами 12 и давлением масла в камере 13. Окна 4 диска 3 через отверстия 17 статора соединены с глухими окнами всасывания 14 диска 7, благодаря чему масло из всасывающей линии поступает в ротор с двух сторон, что облегчает условия всасывания. В напорную линию масло вытесняется через окна 19 диска 7. Поворот комплекта предотвращается штифтом 18 (или винтами), проходящими через отверстия в деталях 1, 3, 5, 7 и 15.

Подачу пластинчатого насоса двойного действия определяют по формуле 
 
где b - ширина ротора; R₁ и R₂ - радиусы дуг, образующих профиль внутренней поверхности статора; t - толщина платин; z - число пластин; α - угол наклона пластин к радиусу. 
Пластинчатые гидромоторы могут быть также одно-, двух- и многократного действия. Пластинчатые гидромоторы от пластинчатых насосов отличаются тем, что в их конструкцию включены устройства, обеспечивающие постоянный прижим пластин к статорному кольцу. 
При подводе к машине жидкости на рабочую поверхность пластин действует сила, создающая крутящий момент на валу гидромотора, который для гидромоторов однократного действия определяется по формуле: 
 
а для гидромоторов двойного действия 
 
Гидромоторы двойного действия так же, как и насосы двойного действия, нерегулируемые. 
Надежность и срок службы пластинчатых гидромашин зависят от материала пластин и статорного кольца. Во избежание отпуска материала пластин из-за нагрева от рения о статорное кольцо пластины изготовляют из стали с высокой температурой отпуска. Статорное кольцо цементируется и закаливается. Ротор изготовляют из закаленной хромистой стали, а торцевые распределительные диски из бронзы. 
 
47. Роторно-поршневые насосы. 

Ротор 1 расположен эксцентрично относительно статора 2. В роторе просверлены радиальные цилиндрические отверстия (цилиндры). Поршни 3 при вращении ротора совершают  в цилиндрах возвратно-поступательное движение, скользя своими сферическими головками по внутренней поверхности  статора. Донышки цилиндров имеют  сквозные радиальные отверстия, которые  попеременно сообщаются то с верхним, то с нижним сегментными вырезами в распределительной цапфе 4.

Сегментные вырезы цапфы разделены  перегородкой и образуют две камеры: при направлении вращения ротора по часовой стрелке верхний вырез  образует всасывающую камеру, а нижний - нагнетательную. Поршни, которые в  данный момент соединены с верхней  камерой, двигаясь по направлению от оси вращения, создают в цилиндрах  разрежение, что приводит к всасыванию жидкости. Вращаясь вместе с блоком эти цилиндры проходят уплотнительную перегородку и соединяются с  нижней полостью. В этой области  поршни, двигаясь по направлению к  оси вращения, вытесняют жидкость в нижний сегментный вырез цапфы, т.е. в камеру нагнетания, находящуюся  под высоким давлением. Таким  образом, при непрерывном вращении ротора происходит подача жидкости из камеры всасывания в камеру нагнетания. При подаче жидкости под давлением  в верхний вырез цапфы ротор  начинает вращаться, а жидкость через  нижний вырез отводится в сливную  магистраль, т.е. радиально-поршневая  машина работает в этом режиме как  гидродвигатель.

Из схемы радиально-поршневых  машин видно, что подача зависит  от величины эксцентриситета е. В регулируемых насосах эксцентриситет можно изменять смещением статора в направляющих корпуса. При значении эксцентриситета равном нулю, поршни перестают двигаться в цилиндрах и подача насоса становится также равной нулю. При дальнейшем смещении статора, эксцентриситет становится отрицательным. Насос снова перекачивает жидкость, но направление подачи меняется на противоположное.

Экспериментально доказано, что  радиально-поршневые машины с нечетным числом цилиндров имеют большую  равномерность подачи, чем машины с четным числом цилиндров. Поэтому, как правило число поршней  принимают равным 5, 7 и 9.

Очевидно, что крутящий момент гидродвигателя будет тем больше, чем больше эксцентриситет е. Изменяя эксцентриситет, можно регулировать крутящий момент без изменения давления подаваемой жидкости.

К недостаткам радиально поршневых  насосов и гидромоторов следует  отнести большой момент инерции  ротора и тихоходность из-за больших  расстояний до головок цилиндров.

Соединение радиально-поршневых  насоса и гидромотора в одном  агрегате, либо в виде отдельно расположенных  на некотором расстоянии друг от друга, называют гидравлической передачей  Луфе-Тома. Она позволяет на ходу непрерывно и в широких пределах изменять передаточное число и направление  вращения приводимой машины при постоянном направлении вращения двигателя. Коэффициент  полезного действия таких гидропередач достигает 80%. 
 
48. Радиально-поршневые насосы. 
Радиально-поршневые гидромашины применяют при сравнительно высоких давлениях (10 МПа и выше). По принципу действия радиально-поршневые гидромашины делятся на одно-, двух- и многократного действия. В машинах однократного действия за один оборот ротора поршни совершают одно возвратно-поступательное движение. 
Схема радиально-поршневого насоса однократного действия приведена на рис.3.6. Рабочими камерами в насосе являются радиально расположенные цилиндры, а вытеснителями - поршни. Ротор (блок цилиндров) 1 на скользящей посадке установлен на ось 2, которая имеет два канала 3 и 4 (один соединен с гидролинией всасывания, другой - с напорной гидролинией). Каналы имеют окна 5, которыми они могут соединяться с цилиндрами 6. Статор 7 по отношению к ротору располагается с эксцентриситетом.

 
Ротор вращается от приводного вала через муфту 8. При вращении ротора в направлении, указанном стрелкой, поршни 9 вначале выдвигаются из цилиндров (происходит всасывание), а  затем вдвигаются (нагнетание). Соответственно рабочая жидкость вначале заполняет  цилиндры, а затем поршнями вытесняется  оттуда в канал 4 и далее в напорную линию гидросистемы. Поршни выдвигаются  и прижимаются к статору центробежной силой или принудительно (пружиной, давлением рабочей жидкости или  иным путем). 
Подача радиально-поршневого насоса 
 
где d - диаметр цилиндра; е - эксцентриситет; z - число поршней. 
В серийных конструкциях радиально-поршневых насосов число поршней принимается нечетным (чаще всего z = 7 или z = 9). Число рядов цилиндров для увеличения подачи может быть увеличено от 2 до 6. Подача радиально-поршневого насоса с кратностью действия i и числом рядов m подсчитывается по формуле

 
где h - ход поршней. 
В станкостроении применяют регулируемые радиально-поршневые насосы однократного действия типа НП, которые выпускают с максимальной подачей до 400 л/мин и давлением до 200 МПа. 
Насос работает следующим образом. При вращении ротора поршни под действием центробежной силы выдвигаются из цилиндров и прижимаются к реактивным кольцам обоймы. При этом если между ротором и обоймой есть эксцентриситет, то поршни, кроме вращательного, будут совершать и возвратно-поступательные (в радиальном направлении) движения. Изменение эксцентриситета вызывает соответствующее изменение хода поршней и подачи насоса. Вместе с ротором во вращение вовлекается обойма, вращающаяся в своих подшипниках. Такая конструкция позволяет уменьшить силы трения и повысить КПД гидромашины. 

где m - число рядов цилиндров;  
i - кратность хода поршней;  
h - величина хода поршней. 
 

49. Аксиально-поршневые  насосы.  
Аксиально-поршневые гидромашины нашли широкое применение в гидроприводах, что объясняется рядом их преимуществ: меньшие радиальные размеры, масса, габарит и момент инерции вращающихся масс; возможность работы при большом числе оборотов; удобство монтажа и ремонта. 
Аксиально-поршневой насос состоит из блока цилиндров 8 (рис.3.8) с поршнями (плунжерами) 4, шатунов 7, упорного диска 5, распределительного устройства 2 и ведущего вала 6. 
Во время работы насоса при вращении вала приходит во вращение и блок цилиндров. При наклонном расположении упорного диска (см. рис.3.8, а, в) или блока цилиндров (см. рис.3.8, б, г) поршни, кроме вращательного, совершают и возвратно-поступательные аксиальные движения (вдоль оси вращения блока цилиндров). Когда поршни выдвигаются из цилиндров, происходит всасывание, а когда вдвигаются - нагнетание. Через окна 1 и 3 в распределительном устройстве 2 цилиндры попеременно соединяются то с всасывающей, то с напорной гидролиниями. Для исключения соединения всасывающей линии с напорной блок цилиндров плотно прижат к распределительному устройству, а между окнами этого устройства есть уплотнительные перемычки, ширина которых b больше диаметра d_к отверстия соединительных каналов в блоке цилиндров. Для уменьшения гидравлического удара при переходе цилиндрами уплотнительных перемычек в последних сделаны дроссельные канавки в виде небольших усиков, за счет которых давление жидкости в цилиндрах повышается равномерно. 
Рабочими камерами аксиально-поршневых насосов являются цилиндры, аксиально расположенные относительно оси ротора, а вытеснителями - поршни. По виду передачи движения вытеснителям аксиально-поршневые насосы подразделяются на насосы с наклонным блоком (см. рис.3.8, б, г) и с наклонным диском (см. рис.3.8, а, в). Известные конструкции аксиально-поршневых насосов выполнены по четырем различным принципиальным схемам. 
Подача (расход) аксиально-поршневой гидромашины зависит от хода поршня, который определяется углом γ наклона диска или блока цилиндров ( γ < 25 ). Если конструкция гидромашины в процессе ее эксплуатации допускает изменение угла γ, то такие машины регулируемые. При изменении угла наклона шайбы или блока цилиндров с + γ до - γ достигается реверсирование направления потока жидкости или вращения ротора гидромашины. 
Подачу для машин с бесшатунным приводом определяют по формуле:  
а для машин с шатунным приводом

 
где d - диаметр цилиндра; D и D - диаметр окружности, на которой расположены центры окружностей цилиндров или закреплены шатуны на диске; D tg γ и D' sin γ - ход поршня при повороте блока цилиндров на 180 ; z - число поршней (z = 7, 9, 11). 
Крутящий момент аксиально-поршневого гидромотора определяют по формуле:  

50.Винтовые насосы 
- это коловратные насосы в которых перемещение рабочих камер происходит вдоль оси перемещающегося ротора. По принципу действия  являются поршневыми с непрерывной и равномерной подачей жидкости. Бывают 2-х и 3-х винтовые, являются полностью обратимыми. 
Принцип действия: в камере помещены винты, жидкость попадает к ведущему винту, всасывается и далее винтами вытесняется в трубопровод. Винтовые насосы допускают частоту вращения до 300об/мин,  Q=0,5-20 л/сек, Р= до 200 атм, КПД=0,9

51. Осевые насосы 
- особого типа, рабочее колесо такого насоса состоит из 1 или нескольких (многоступенчатые) винтовых лопастей имеющих форму пропеллера. Жидкость к такому насосу подводится или выходит из него не меняя своего направления вдоль оси; они применяются при малых напорах и сравнительно больших подачах. Высота всасывания мала и редко достигает 3 метров. 
Преимущество:   - простота и компактность конструкции, небольшой вес, возможность работы на загрязнённых жидкостях. 
По расположению вала насосы бывают горизонтальные, лопасти рабочих колёс крупных пропеллерных насосов делают поворотными, что позволяет регулировать подачу при постоянном числе оборотов и без снижения КПД.

52. Центробежные (лопастные)  насосы. 
- лопастные насосы, в которых относительное движение жидкости в каналах рабочего колеса происходит в основном в осевом и радиальном направление. 
Центробежные насосы классифицируются: 
- по числу рабочих колёс (1,2 и т.д.) 
- по наличию лопаточного отвода 
- по расположению оси насоса 
- по температуре перекачиваемой жидкости 
- по быстроходности 
У поршневых насосов подача насоса не зависит от напора, у центробежных – зависит. Эти 2 зависимости указывают в каталогах и справочниках в виде таблиц или изображаются в виде кривых называемых – характеристикой насоса.

53. Рабочий режим центробежного  насоса  
Выбор центробежного насоса всегда должен соответствовать гидравлическому расчёту трубопровода на который он работает. Для проектируемых, всасывающих и напорных трубопроводов их характеристики с учётом турбулентного режима и гладких или шераховатых труб подбирают задавая значения подачи. 
Напор определяется по формуле: 
 
Для существующих всасывающих и напорных трубопроводах определяют на основании опытных испытаний, при этом для каждого промежуточного откр. задвижки изменяют напор Н по показаниям вакуумметра и манометра, а так же подачи Q. 
На основание формул или опытных данных строят характеристику трубопровода. 
 
54.Параллельная и последовательная работа насосов 
- применяется на одном трубопроводе для увеличения подачи или напора. 
Параллельная работа позволяет увеличить подачу, а последовательная – напор жидкости.

56. Гидроцилиндры 

— объёмный гидродвигатель возвратно-поступательного движения. Принцип действия гидроцилиндров во многом схож с принципом действия пневмоцилиндров.

Гидроцилиндры представлены следующими элементами:    - гильза    - проушины    - поршень    - шток    - комплект уплотнений    - подшипники

Гидроцилиндры одностороннего действия

Выдвижение штока осуществляется за счёт создания давления рабочей жидкости в поршневой полости , а возврат в исходное положение от усилия пружины. Усилие, создаваемое гидроцилиндрами данного типа, при прочих равных условиях меньше усилия, создаваемого гидроцилиндрами двустороннего действия, за счёт того, что при прямом ходе штока необходимо преодолевать силу упругости пружины.

Гидроцилиндры двустороннего действия

Как при прямом, так и при обратном ходе поршня, усилие на штоке гидроцилиндра  создаётся за счёт создания давления рабочей жидкости, соответственно, в поршневой и штоковой полости. Следует иметь в виду, что при прямом ходе поршня усилие на штоке несколько больше, а скорость движения штока меньше, чем при обратном ходе — за счёт разницы в площадях, к которой приложена сила давления рабочей жидкости (эффективной площади поперечного сечения). Такие гидроцилиндры осуществляют, например, подъём-опускание отвала многих бульдозеров.

Телескопические гидроцилиндры

Такие гидроцилиндры применяются  в том случае, если при небольших  размерах самого гидроцилиндра необходимо обеспечить большой ход штока. Они осуществляют, например, подъём-опускание кузовов во многих самосвалах.

Дифференциальные  гидроцилиндры

При рабочем ходе штока дифференциальный гидроцилиндр работает так же, как  и обычный гидроцилиндр. Однако при  обратном ходе жидкость из поршневой  полости направляется не в гидробак, а в штоковую полость. За счёт этого движение штока происходит намного быстрее. Дифференциальные гидроцилиндры могут быть изготовлены как и обычные гидроцилиндры с добавлением специальных управленческих функций.

Гидроцилиндры широко применяют во всех отраслях техники, где используют объёмный гидропривод. Например, в строительно-дорожных, землеройных, подъёмно-транспортных машинах, в авиации и космонавтике, а также в технологическом оборудовании — металлорежущих станках, кузнечно-прессовых машинах. Управление движением поршня и штока гидроцилиндра осуществляется с помощью гидрораспределителя, либо с помощью средств регулирования гидропривод

57. Гидромоторы

— объёмный гидравлический двигатель, предназначенный для передачи выходному валу вращательного движения на неограниченный угол поворота.