close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Lab rab Nasosy

код для вставкиСкачать
 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
НАСОСЫ
Конструктивные исполнения
Ниже представлены основные типы конструктивных исполнений объемных насосов.
1.1. Роторно-винтовые насосы
Как и шестеренные насосы внутреннего зацепления, роторно-винтовые насосы отличаются особенно низким уровнем шума, поэтому они используются, например, в гидравлических установках театров или оперных залов.
Роторно-винтовые насосы имеют в корпусе два или три ротора.
Ротор с правой резьбой, соединенный с приводным двигателем, передает вращение на другие роторы, имеющие левую резьбу.
При этом образуется замкнутый промежуток между винтовыми поверхностями роторов, который передвигается без изменения величины объема от всасывающего отверстия к напорному.
Таким образом, обеспечивается равномерная, почти без пульсаций подача насоса и, следовательно, - его малошумная работа.
Рис. 1. Роторно-винтовой насос
Основные параметры:
Рабочий объем от 15 до 3500 см3
Рабочее давление до 200 бар
Диапазон частот вращения 1000...3500 мин1.
1.2. Шестеренные насосы наружного зацепления
Шестеренные насосы наружного зацепления широко применяются в гидроприводах мобильных машин.
Причиной этого являются конструктивные особенности данного типа:
- относительно высокое давление при небольшом весе,
- низкая цена,
- широкий диапазон частот вращения,
- широкий диапазон температур / вязкости.
Рис. 2. Шестеренный насос наружного зацепления
Шестерня (7) через муфту соединена с приводным двигателем (электрическим, дизельным и т.д.). Шестерни (7) и (8) позиционируются с помощью подшипниковых блоков (4) и (5) таким образом, что при вращательном движении зацепляются с минимальным зазором.
Камеры вытеснения образуются между кромками зубьев, внутренней поверхностью и торцами подшипниковых блоков (4 и 5).
В этих камерах при первичном запуске в эксплуатацию находящийся во всасывающем трубопроводе воздух перемещается из линии всасывания S в линию нагнетания Р, создавая разрежение во всасывающем трубопроводе. Возрастающее разрежение заставляет рабочую жидкость подниматься из бака во всасывающий трубопровод, пока она не достигнет насоса.
После этого жидкость поступает в камеры вытеснения и через напорную линию подается в гидросистему.
Основой функционирования насоса является достаточная герметичность камер вытеснения для перемещения воздуха и рабочей жидкости. Шестеренные насосы наружного зацепления имеют специальные уплотнения. За счет подвода давления в определенные зоны между подшипниковыми блоками(5) и боковой крышкой (б) обеспечивается осевой поджим блоков к торцам шестерен с силой, пропорциональной рабочему давлению. Это позволяет минимизировать объемные утечки в насосе.
Основные параметры
Рабочий объем от 0,2 до 200 см3
Максимальное давление до 300 бар (в зависимости от габарита)
Частота вращения 500...6000 мин1
1.3. Шестеренные насосы внутреннего зацепления
Отличительной особенностью шестеренных насосов внутреннего зацепления является чрезвычайно низкий уровень шума, поэтому они находят применение прежде всего в стационарных машинах (прессах, установках по производству полимеров, станках и т.п.), а также в мобильных установках, работающих в закрытых помещениях (электропогрузчики и т.п.).
Вращающийся зубчатый ротор соединен с приводным двигателем и зацепляется с полым зубчатым колесом. Снизу (на рисунке) объем межзубьевых камер увеличивается, и насос "всасывает".
Это происходит на угле поворота 120°, поэтому объем заполняется относительно медленно.
Рис. 3. Шестеренные насосы внутреннего зацепления
Это обстоятельство определяет исключительную малошумность насоса и отличные всасывающие характеристики.
В области серповидного разделителя жидкость переносится без изменения объема камер.
В области нагнетания объемы межзубьевых камер уменьшаются, и жидкость вытесняется в напорную линию.
При зацеплении зубьев позитивно сказывается их специальная форма, при которой практически не имеется запираемых объемов (как это имеет место в насосах с наружным зацеплением, в которых при сжатии масла в этих объемах возникают пульсации давления и шум), что также способствует снижению шума.
Шестеренные насосы внутреннего зацепления показанного здесь конструктивного исполнения в значительной степени избавлены от пульсаций давления и в этой связи генерируют минимальный уровень шума.
Основные параметры:
Рабочий объем от 3 до 250 см3
Рабочее давление до 300 бар (в зависимости от типоразмера)
Частота вращения 500...3000 мин1 (в зависимости от типоразмера)
1.4. Радиально-поршневые насосы
Для областей применения, связанных с высоким давлением (свыше 400 бар), применяются радиально-поршневые насосы. В прессах, установках по обработке полимеров, зажимных устройствах станков и во многих других областях применения требуются значения рабочего давления до 700 бар. Только радиально-поршневые насосы способны длительно работать при столь высоких давлениях.
Радиально-поршневой насос с клапанным распределением и внутренней опорой поршней (с эксцентричным валом) функционирует следующим образом.
Приводной вал (1) в зоне качающих узлов (2) имеет эксцентрическую шейку. Каждый качающий узел содержит поршень (3), буксу (4), сферическую головку (5), нажимную пружину (6), всасывающий (7) и напорный (8) клапаны. Сферическая головка закреплена в корпусе (9). Поршень через цилиндрическую опорную поверхность опирается на эксцентрическую шейку вала, причем постоянный контакт обеспечивается пружиной (б), которая также обеспечивает контакт между деталями (4) и (5).
Радиально-поршневые насосы, как правило, имеют нечетное число качающих узлов, поскольку в этом случае наложение объемных потоков, подаваемых отдельными узлами, позволяет получить минимальную пульсацию суммарного потока рабочей жидкости на выходе из насоса.
Основные параметры:
Рабочий объем от 0,5 до 100 см3
Максимальное давление до 700 бар (в зависимости от габарита)
Частота вращения 1000...3000 мин1 (в зависимости от габарита)
Рис. 4. Радиально-поршневые насосы
Рис. 5. Радиально-поршневой насос с эксцентричным валом
.5. Пластинчатые насосы
Обычно применяются два типа пластинчатых насосов:
- одинарного действия
- двойного действия.
Обе конструкции имеют одинаковые основные узлы, они состоят из ротора и пластин.
Пластины в роторе могут перемещаться в радиальном направлении. Различие между двумя указанными типами заключается в форме внутренней поверхности статора, которая ограничивает перемещение пластин.
Рис. 8. Основной комплект пластинчатого насоса, содержащий ротор и пластины
1.5.1. Пластинчатые насосы двойного действия
Кольцо или статор имеет внутреннюю поверхность овальной формы. Благодаря этому каждая пластина за один оборот вала осуществляет два такта. Камеры вытеснения образуются ротором, двумя соседними пластинами, внутренней поверхностью статора и боковыми распределительными дисками.
В зоне с наименьшим зазором между ротором и статором (Рис. 9) объем камеры вытеснения (рабочей камеры) минимальный. Поскольку пластины постоянно прижимаются к внутренней поверхности статора, обеспечивается достаточная герметизация каждой из камер. При дальнейшем повороте объем камеры увеличивается и в ней возникает разрежение. В этот момент рабочая камера через прорези бокового распределительного диска соединена с всасывающей линией, и жидкость поступает в рабочую камеру.
Рис. 10.
Этот процесс реализуется дважды на каждый оборот вала.
Рис. 11.
Рис. 12. Пластинчатый насос двойного действия
Для обеспечения гарантированного прижима пластин к статору задние торцовые поверхности пластин в зоне нагнетания нагружаются полным рабочим давлением.
Усилие прижима пластины к статору определяется произведением рабочего давления на площадь торцовой поверхности. При определенном давлении в зависимости от смазывающих свойств жидкости возможно нарушение масляной пленки между пластиной и статором, что ведет к ускоренному износу. Для снижения прижимной силы пластинчатые насосы, работающие при давлении свыше 150 бар, комплектуются двойными пластинами.
Через фаску или канавку находящаяся под давлением жидкость из задних торцовых камер подводится в пространство между кончиками пластин, причем площадь РА) меньше, чем FA.
В результате прижимная сила в значительной степени компенсируется.
1.5.2. Пластинчатые насосы одинарного действия
Здесь движение пластин ограничивается статором с цилиндрической внутренней поверхностью. За счет эксцентричного расположения статора по отношению к ротору обеспечивается изменение объемов рабочих камер. Процесс заполнения рабочей камеры (всасывание) и вытеснения (нагнетание) в принципе идентичен процессу для пластинчатых насосов двойного действия.
Рис. 14. Пластинчатый насос
Рис. 15. Пластинчатый насос одинарного действия
Регулируемые пластинчатые насосы
Регулируемые пластинчатые насосы прямого управления (Рис. 16)
Рис. 16. Регулируемый пластинчатый насос прямого управления
Для данных насосов положение статорного кольца можно изменять тремя регулирующими устройствами:
-Регулировочным винтом (7) ограничения максимальной подачи.
Эксцентриситет статора напрямую определяет подачу насоса.
- Винтом (2) регулирования вертикального положения опоры.
Изменение положения статора в вертикальном направлении напрямую определяет уровень шума и динамику насоса.
- Винтом (3) регулирования максимального давления.
Величина предварительного натяжения пружины определяет максимальное значение рабочего давления.
В зависимости от сопротивления в гидросистеме создается определенное давление, которое действует в насосе (красная зона) и нагружает внутреннюю поверхность статора (см. вектор силы F). Если разложить вектор силы на вертикальную и горизонтальную составляющие, то в результате получится сравнительно большая сила F, нагружающая винт (2), и небольшая сила (Fh), противодействующая пружине. Пока усилие пружины F( больше, чем сила Fh, статор остается в указанном положении максимального эксцентриситета.
Если давление в гидросистеме возрастает, сила Fp увеличивается, и соответственно возрастают силы
Если сила Fh превосходит усилие пружины F(, статор смещается из эксцентричного положения практически в концентричное. Уменьшение объема рабочих камер происходит до тех пор, пока подача насоса не станет практически равной нулю. При этом подача насоса равна величине внутренних утечек, а давление поддерживается на заданном уровне. Величина давления может изменяться напрямую путем регулирования натяжения пружины.
Регулируемые пластинчатые насосы с функцией нулевого хода (О = 0) при достижении максимального давления всегда имеют дренажную линию из корпуса. Через эту линию отводятся внутренние утечки из зоны высокого давления (отмечена красным цветом) в корпус (синий цвет).
Сливающееся в дренажную линию масло отводит тепло, выделяющееся из-за трения, а также обеспечивает смазку внутренних частей.
Регулируемый пластинчатый насос непрямого управления с настраиваемой подачей
Основной принцип действия насосов идентичен насосам прямого управления; отличие заключается лишь в механизмах регулирования.
Вместо одной или двух нажимных пружин движением статора здесь управляют находящиеся под давлением установочные поршни.
Два установочных поршня имеют различные диаметры (отношение площадей 2:1).
На установочный поршень большего диаметра воздействует пружина, которая устанавливает максимальный эксцентриситет при запуске насоса.
Давление из напорной линии постоянно подводится к поршню меньшего диаметра и через регулятор R - к поршню большего диаметра.
Если давления, действующие на оба поршня, равны, статор находится в положении максимального эксцентриситета из-за разности площадей установочных поршней.
Рис. 17. Регулируемые насосы: слева - прямого управления; справа - непрямого
1.5.3. Принцип работы регулятора давления
Регулятор давления определяет максимальное значение давления в гидросистеме.
Требования, предъявляемые к регулятору давления:
- Высокое быстродействие
Процессы регулирования должны происходить как можно быстрее ( от 50 до 500 мс) в зависимости от конструктивного исполнения насоса, регулятора и гидросистемы.
-Устойчивость Все гидросистемы с регулируемым давлением склонны в той или иной мере к колебательности, поэтому регулятор должен являться хорошим компромиссом между быстродействием и устойчивостью.
- Высокий коэффициент полезного действия В процессе регулирования некоторая часть подачи насоса отводится через регулятор в бак. Эта потерянная мощность должна быть минимальной и в то же время должна гарантировать достаточную динамику и устойчивость регулятора.
- 1.5.4. Конструкция регулятора давления
Регулятор давления состоит из регулирующего золотника (1), корпуса (2), пружины (3) и механизма настройки (4).
В исходном положении пружина устанавливает золотник в крайнее (левое на Рис. 18) положение.
Рабочая жидкость через каналы в корпусе подводится к золотнику, который имеет одно продольное отверстие и два поперечных. Специальный демпфер ограничивает поток жидкости через регулирующий золотник. В показанном положении рабочая жидкость через осевое и поперечное отверстия поступает в камеру большого установочного поршня.
Сливная линия перекрыта пояском распределительного золотника.
Рабочее давление гидросистемы воздействует на левую торцовую поверхность распределительного золотника с усилием F. Пока это усилие меньше, чем противодействующее усилие пружины PF, давления в камерах установочных поршней равны, и насос остается в положении максимального эксцентриситета.
Рис. 18. Регулятор давления в состоянии, при котором насос обеспечивает максимальную подачу. Рабочее давление ниже, чем давление настройки регулятора давления.
При увеличении давления в гидросистеме увеличивается усилие Fp и регулирующий золотник смещается вправо, сжимая пружину.
Регулятор частично соединяет с баком камеру большого установочного поршня, в результате чего давление в этой камере уменьшается. Поскольку малый установочный поршень постоянно соединен с напорной линией, он смещает статор практически в концентричное относительно ротора положение.
Устанавливается равновесие сил: Малая площадь установочного поршня х высокое давление = большая площадь установочного поршня х низкое давление. В результате подача насоса стремится к нулю, а рабочее давление в гидросистеме поддерживается на заданном уровне.
Таким образом, потери мощности в гидросистеме при достижении максимального установленного давления незначительны, нагрев рабочей жидкости невелик и энергопотребление - минимально.
Если давление в гидросистеме снова понижается, пружина смещает регулирующий золотник регулятора давления. При этом перекрывается сливная линия, и в камере большого установочного поршня вновь появляется полное рабочее давление. Равновесие сил, действующих на установочные поршни, нарушается, и большой установочный поршень смещает статор в эксцентричное положение. Насос снова подает рабочую жидкость в гидросистему.
Регулируемые пластинчатые насосы, работающие по описанному принципу, могут дополнительно оснащаться целым рядом других типов регуляторов, например:
- регулятором расхода
- регулятором давления / расхода
- регулятором мощности.
Рис. 19. Регулятор давления в состоянии, при котором подача насоса равна нулю. Рабочее давление соответствует давлению настройки регулятора давления
1.5.5. Регулятор расхода
При регулировании расхода подача насоса регулируется до заранее заданного значения. Для этого в потоке рабочей жидкости, подаваемой насосом, устанавливается измерительная диафрагма (например дроссель, пропорциональный гидрораспределитель и т.д.), перепад давлений на которой принимается как параметр регулирования.
Давление на входе в диафрагму подводится в левую торцовую полость регулирующего золотника и одновременно - в рабочую камеру малого установочного поршня.
Давление на выходе из диафрагмы, которое меньше, чем давление на входе, подводится с помощью трубопровода в правую торцовую полость регулирующего золотника (в пружинную полость регулятора).
На регулирующем золотнике, так же как и на установочных поршнях устанавливается равновесие сил.
В указанном на Рис. 20 положении разность давлений (перепад давлений) на измерительной диафрагме соответствует усилию пружины регулятора.
Через дросселирующую кромку (X) регулятора постоянно сливается поток управления, поэтому в камере большого поршня создается определенное давление.
Статор удерживается в стабильном положении.
Если, например, увеличить проходное сечение диафрагмы. перепад давлений уменьшается.
Следовательно, пружина смещает регулирующий золотник в направлении закрытия дросселирующей кромки (X), и давление в камере большого поршня увеличивается.
Статор смещается в направлении увеличения эксцентриситета, и подача насоса возрастает.
Из-за увеличения потока в напорной линии увеличивается перепад давлений Ар на измерительной диафрагме вплоть до момента нового стабильного состояния.
Перепад давлений на измерительной диафрагме соответствует настраиваемому усилию пружины регулятора.
Регулятор давления и регулятор расхода могут иметь различные установочные механизмы (механический. гидравлический или электрический).
Комбинация из регуляторов давления и расхода позволяет создавать особо экономичные гидроприводы (Load-Sensing - чувствительные к нагрузке).
Рис. 20. Регулятор расхода
1
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
51
Размер файла
3 420 Кб
Теги
lab, nasosy, rab
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа