Радиальные гидромашины

К роторным радиальным относятся такие гидромашины, рабочие камеры которых образованны поверхностями поршней (плунжеров, шариков, роликов) и цилиндров, расположенных перпендикулярно к оси вращения ротора (блока цилиндров) или составляющих с ней угол не менее 45°.

Радиальные гидромашины (см. рис. 2.4) подразделяют по следующим признакам:

- возможности регулирования рабочего объема – на регулируемые (см. рис 2.4, а) и не регулируемые (см. рис. 2.4, б, в);

- направлению потока рабочей жидкости – с постоянным и реверсивным потоком;

- число рабочих циклов, совершаемых за один оборот ротора (блока цилиндров) – на одно- (см. рис. 2.4, а) и многократного действия (см. рис. 2.4, б, в);

- исполнению подвижного элемента (вытеснителя) рабочей камеры – на поршневые, плунжерные, шариковые, роликовые;

- механизму распределения рабочей жидкости – на цапфовые и торцовые.

Радиальные гидромашины являются обратимыми, т.е. они способны работать как в функции насосов, так и гидромоторов.

В радиальной гидромашине однократного действия (см. рис. 2.4, а) статор 1 размещен с эксцентриситетом относительно ротора (блока цилиндров) 2. В цилиндрах, радиально выполненных в роторе, установлены плунжеры 3, которые контактируют с опорной поверхностью статора. Виды контактов плунжеров и поршней со статором приведены на рис. 2.4, г. Оси цилиндров пересекаются с осью ротора в одной точке. Распределение рабочей жидкости в рассматриваемой гидромашине осуществляется неподвижным цапфовым распределителем 4, в котором «А» – всасывающая, «Б» – нагнетательная полости, при работе в функции насоса и указанном на чертеже направлении вращения ротора. Входной вал жестко соединен с ротором 2.

Описываемая гидромашина в функции насоса работает следующим образом. При вращении ротора вытеснители (в данном случае плунжеры) совершают сложное движение – они вращаются вместе с ротором и за счет

Рис. 2.4 Схемы радиальных гидромашин.

центробежных сил, а иногда и специальных устройств (см. рис. 2.4, г), прижимаются к направляющей дорожке статора, копируя ее, совершают возвратно-поступательные движения, обеспечивающие изменение объемов рабочих камер цилиндров. В цилиндрах, проходящих при вращении зону полости (окна) «А», происходит увеличение объемов рабочих камер и заполнение их жидкостью, т.е. происходит процесс всасывания. При переходе цилиндров в зону полости «Б» происходит уменьшение объемов их рабочих камер и вытеснение жидкости в нагнетательную линию, т.е. происходит процесс нагнетания.

Регулирование величины рабочего объема радиальных машин однократного действия достигается за счет изменения величины эксцентриситета . В регулируемых насосах эксцентриситет меняют в пределе и этим достигают изменение рабочего объема и, как следствие, изменение подачи насоса . В реверсивных насосах эксцентриситет меняют в пределах , за счет чего изменяется величина и направление подачи потока жидкости.

Работа радиальных гидромашин в функции гидромоторов происходит следующим образом. В зависимости от потребного направления вращения гидромотора рабочую жидкость подают в соответствующую полость (окно) «А» или «Б». При этом на каждый из плунжеров, находящийся в зоне окна, через которое подводится рабочая жидкость, действует сила от его давления. В зоне контакта плунжера с наклонной поверхностью направляющей дорожки статора сила от давления разлагается на нормальную и тангенциальную составляющие. Под воздействием тангенциальной составляющей происходит вращение ротора, соответственно, и выходного вала гидромашины.

Особенностью устройства радиальных машин многократного действия (см. рис. 2.4, б, в) является то, что их статоры выполнены с профильными направляющими дорожками, а число разделительных поясков на цапфовом распределителе в два раза больше кратности гидромашины.

Для увеличения рабочего объема радиальные гидромашины иногда выполняют многорядными с расположением цилиндров в нескольких параллельных плоскостях.

Гидроцилиндры

Гидроцилиндром называется гидродвигатель, выходное звено которого совершает линейные возвратно-поступательные движения. По конструктивному исполнению гидроцилиндры подразделяются на поршневые (рис. 2.5, а-г), плунжерные (рис. 2.5, д, е) и комбинированные (рис. 2.6). Поршневые гидроцилиндры подразделяются на одно- (рис. 2.5, а-в) и двухштоковые (рис. 2.5, г). В зависимости от направления реализуемого рабочего (полезного) усилия гидроцилиндры подразделяются на одно- (рис. 2.5, а, б, д, е) и двухстороннего (рис. 2.5, в, г) действия.

Рис. 2.5 Схемы гидроцилиндров

Рис. 2.6 Схемы телескопических гидроцилиндров.

В гидроцилиндрах одностороннего действия движение выходного звена в одну сторону происходит за счет давления рабочей жидкости, а в противоположную – за счет внешних сил (нагрузки). Гидроцилиндры одностороннего действия бывают поршневыми, плунжерными и комбинированными (телескопическими).

В гидроцилиндрах двухстороннего действия движение выходного звена (штока) происходит в обе стороны под давлением рабочей жидкости. Указанные гидроцилиндры бывают одно- и двухштоковыми.

Основными элементами поршневых гидроцилиндров (рис. 2.7) являются: цилиндрическая гильза 1, поршень 2, шток 3, торцовые крышки 4, 5 и уплотнительные элементы 6, 7.

Рис. 2.7 Конструктивное исполнение одноштокового двухходового гидроцилиндра.

Величина реализуемой силы при подаче рабочей жидкости в канал «А» под давлением будет равна

а при подаче в канал «Б»

где , – площади поршня и штока;

, – диаметры поршня и штока.

Скорость движения штока (поршня) при подаче жидкости в канал «А» определяется по формуле

а при подаче жидкости в канал «Б»

Плунжерные гидроцилиндры (рис. 2.8) состоят из гильзы 1, плунжера 2, направляющей крышки 3 и уплотнительных элементов 4.

Рис. 2.8 Конструктивное исполнение плунжерного гидроцилиндра.

Развиваемое усилие плунжерным гидроцилиндром

Скорость плунжера определяется по формуле

где – площадь плунжера.