Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 34
Текст из файла (страница 34)
При этом перемещение поршня будет Х/ х=х'созр=Л(1 — созя) соз(3, (186) Рвс. 72. Кввемзтвческая схема аксвальво-поршвезого насоса где () — угол поворота плоскости вращения кривошипа. Поскольку перемещение цилиндра по подобной траектории практически неосуществимо, эту траекторию заменяют окружностью, описанной радиусом Л, что вносит в расчет по формуле (186) некоторую неточность. Взяв вместо одного цилиндра несколько и расположив их по кругу (подобно револьверному барабану), а также заменив кривошип диском 5 (рис. 73, а), ось которого наклонена относительно оси цнлнндрового блока 2 на угол у = 90' — р, получим принципиальную схему многопоршневого насоса (мотора) пространственного типа.
Насос состоит из цилиндрового блока (барабана) Я с поршнями о', связанными при помощи тех — или иных средств (поршневых шатунов 4 нли пружин) с наклонным диском (шайбой) б, иаменением угла наклона которого относительно оси цилиндрового блока осуществляется регулирование величины хода я зб7 поршней. Цилиндровый блок в этой схеме связан с ведущим валом 8 с помощью кардана 8. Так как оси цилиндров в этом случае будут перемещаться нри вращении цилиндрового блока по окружности, а проекция окружности центров гяезд диска (шайбы), в которой ааделаны шатуны поршней, на плоскость, перпендикулярную к оси цилиндрового блок», является эллипсом, то параллельность осей шатунов будет нарушена, и при вращении цилиндрового блока они будут совершать качательные движения, что отразится на кинематике дви- г у а/ а-а Рно.
73. Прннцнпнальнак схема акспального ~оршнааого насоса о карданно-шатунной саланы наклонной шайбы с цнлнвдровым бло- ком и поршнлмн (а) н расчетные охсмы олемонтоа насоса (б — е) жения поршня. Угол поворота шатунов будет зависеть от их длины и угла поворота шайбы )6 = 90' — у, между плоскостью диска и осью цнлиндрового блока. В практике поворотом шатуна обычно пренебрегают, в резуль- тате формула (186) будет приближенно справедлива и для настоящей схемы насоса. Поскольку цилиндровый блок 2 у рассматриваемых насосов вращается (цилиндры перемещаются относительно корпуса), упрощается распределение жидкости, которое обычно выполняется через серпообразные окна а и Ь (рис.
73, б) н распределительном золотнике 1 и каналы (отверстия) У а цнлиндровом блоке 2 (см. рис. 73, а и в). В мертвых положениях цилиндров отверстия У перекрываются нижней и верхней перевальными (разделитель- 1со ными) перемычками, расположенными между распределительнтнми окнами а и Ь, ширина г которых несколько превышает размер отверстий У (~ с- г) (на рис. 73,а окна а и Ъ показаны условно). Производительность насоса регулируется изменением угла у наклона шайбы относительно осей цилиндрового блока, которое осуществляется либо изменением положения цилиндрового блока при неиаменном положении оси наклонной шайбы (рис.
73, а), либо наоборот (рис. 74). Насосы и гидромоторы аксиального типа обладают наилучшими из всех типов этих машин габаритаии и весовыми характе- Рнс. 74. Анснально-1шрлвнсвой насос с качающейся шайоой ристиками. Так, например, на 1 кг веса насосов, применяемых в авиационной технике, часто приходится мощность 5 — 8 л. с. Особенностшо рассматриваемых машин является малый момент инерции вращающихся частей, что имеет существенное значение при использовании их в качестве гидромоторов.
Важным параметром для многих случаев применения является такн<е приемистость (быстродействие) насоса при регулировании расхода. Изменение производительности от нулевого до максимального значения осуществляетсн в некоторых насосах за 0,04 сел и от максимального до нулевого за 0,02 сел. Распространенное число цилиндров в аксиально-поршневых насосах равно 7 —; 9. Максимальный угол между осями цилиндрозого блока и наклонной шайбы обычно равен: в насосах 20' и в гидромоторах 30', увеличение этого угла сопровождается ростом боковой составляющей усилия давления жидкости на поршень.
169 Число оборотов насосов средней мощности обычно принимают равным 1000 — 2000 в минуту. Число оборотов гидромоторов может быть выше примерно в 1,5 — 2 раза, чем у насосов в той же конструкции и мощности. Число оборотов подобных насосов авиационных гидросистем обычно равно 3000 — 4000 в минуту; однако в отдельных случаях применяют насосы со значительно болыпим числом оборотов. По данным иностранной печати, фирма Виккерс (США) изготовляет насосы с максимальным числом оборотов в минуту 20 000 и 30 000 и минимальным 5 — 10.
Насосы и моторы с аксиальным расположением цилиндров применяются при давлениях 210 †3 кГ7см' и реже при более высоких давлениях (насосы производительностью до 400 л!мин часто выпускаются на рабочие давления до 550 кГ!смз и насосы с малыми расходами — на давления 700 кГ7см').
Мощность уникальных насосов, выпускасмь|х для некоторых отраслей промышленности (для прокатных станов и пр.), достигает 4000 — 4500 л. с. и более. Крутящий момент гидромоторов пря 210 кГ7см' доведен до 800 — 900 кГм. Насосы и моторы зтих типов имеют высокий объемный к.
п. д., который для большинства моделей достигает при номинальных режимах работы значений 0,97 — 0,98. Многие зарубежные фирмы гарантируют для насосов проиаводительностыо 130 — 150 л7мин объемный к. и. д. при давлении 350 кГ7см' не менее 0,99. Общий к. п. д. этих насосов составляет примерно 0,95. Весовое преимущество (вес, приходящийся на единицу мощности) гидромоторов этого типа по сравнению с электродвигателем составляет от 80 раз для малой до 12 для большой мощности.
КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА НАСОСОВ Скорость движения поршня. На основании выражения (186) ход поршня при повороте кривошипа на угол а равен А=х=В(1 — сова)соз()=Лз1пу(1 — сова), (187) где 17 = Р, !2 — радиус окружности центров заделки шатунов в шайбе (см. рис. 73, а). В соответствии с зтим выражение для мгновенной скорости движения поршня можно представить в виде (считаем шатуны бесконечно длинными) )', „= —,, =77з1пуз!пая —;, хх . .
Иа (188) где у = 90' — р — угол между осями цилиндрового блока и наклонной шайбы. па Поскольку — = ю, можно написать <Й Р, а=71юяпуяпа, (189) 170 где а = юг — текущий угол поворота цилиндрового блока; пс — угловая скорость. Максимальный ход поршня (сюак — 2Н в(п у. (190) Ускорение движения поршня. Ускорение любой точки поршня состоит иа ускорений относительного и вращательного движений. Ускорение относительного движения ), „может быть вычислено по выраженисо 7',и„,= ', "=Насев(пУ сова= — 'кпюп Усова, (191) где У,„р — окружная скорость рассматриваемой точки оси цилиндра; ускорение будет максимальным при условии елаН е(п у вш а = О. (192) Для соблюдения этого условия впачение э1п а должно равняться нулю, что соотаетствуст крайним полонссниям поршня: ~ окр 'сакса спал = — Н есп у ° (193) Ускорение любой точки поршня во вращательном (переносном) деви<енин будет направлено к центру вращения цилиндрового блока и равно (194) где р — расстояние от выбранной точки до оси цилиндрового блока.
Силы инерции. Силы инерции массы т поршня в относительном движении можно вычислить по уравнению т$ окр И'„„„= — т)', „= — з(пусоеа и силу инерции массы т во вращательном движении — по уравнению И'„, = — т)'„,р — — — тРаса. (196) 17л Допустив, что величина р равна радиусу Н окружности, описываемой осью цилиндра, можно написать И'„= — тНюа. (197) Производительность насоса. Подставив в формулу (150) эначение величины хода поршня сослал = 2Н е(п у (см. выражение (190)), получим приблихсенное выражение для определения расчетной проиаводительности: Чп хиРал.ел в!ау (198) При расчетах обычно допускают, что оси шатунов (штоков) поршней совпадают с осями цилиндров в мертвых положениях поршней и точки контакта их с наклонной шайбой находятся на осях цилиндров (полагают длину шатуна бесконечно большой) (рис.
75). В этом случае расчет проводится исходя из радиуса (или диаметра) окружности, на которой расположены оси цилиндров блока. В соответствии с этим максимальный ход поршня насосов с шатунами конечной длины принимают с некоторой погрешностью равным Й = Р тя у, где Р— диаметр окружности, на которой расположены центры цилиндров. При этом выражение (198) для расчета средней теоретической производительности такого насоса примет вид (199) где Н и з — диаметр и число цилиндров. В равной мере целесообразно также пользоваться выражениями (187), (189) — (191) и (195) с заменой значения (Л з1п у) на л 77 (Л тку),где7( = — — радиус окружности цилиндрового блока, на которой расположены оси цилиндров.
Очевидно, выражение у Ж) 77г 2 .Э 1+совуш „' где Р, и Р— диаметры окружностей расположения центров сферических опор шатунов в наклонной шайбе и осей цилиндров в цилиндровом блоке. 172 С д„(198) будет справедливо прн конечной длине шатунов (см. рис, 73, а и 74), лишь в случае, если Ряс. 75. Расчетная схема бесшвтулвого угол у между осями диска аксиально-поршвевого пасоса и блока цилиндров равен нулю (что соответствует нулевому расходу). Расчеты показывают, что ошибка в величине хода й (вычисленная для мертвых точек механизма) при угле наклона шайбы до 20' составляет для распространенных размеров насосов небольшую величину (0,01 — 0,04 мм).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
