Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика (1067403), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Асинхропность таких карданов периодически изменяется по углу поворота а ведущего вардана, становясь равной нулю при а=0; 90; 180'ит.д. Связь между текущими углами поворота вала а, и блока а» выражается (рис. 79) тав: Опорные поверхности распределителя в бескарданньтх насосах обычно выполняют в виде сферы. Центрирование блока й относи- Рпс. 80. Схема бескарданного акспально-порпгневого насоса тельно распределительного золотника 1, а также начальный прижим к нему блока осуществляется центральным пальцем г и пружи- Рис.
81. Конструкция бескарданного аксиально-поршневого пасоса ной б. Крутящий момент от вала б к блоку 3 передается от наклон пой шайбы через юбки поршней 8 и поршневые штоки (шатуны). 181 При повороте вала из нейтрального положения на некоторый угол поршневой шток (шатун) 4 приходит в контакт с юбкой поршня о и при дальнейшем повороте приводит в движение блок цилиндров (рис. 82). Ввиду небольшого угла между осью шатуна и осью поршня, характер движения последнего в цилиндре может быть выражен теми же зависимостями, что и насосов с карданной связью, а следовательно, кинематика и динамика поршня сохранились теми же, что и в механике с двойным силовым карданом. Применение сферической поверхности распределителя и центрирующего пальца позволило устранить опорный подшипник в блоке и обеспечить свободу его самоустановки относительно распределительного золотника, необходимую для компенсации возможных производственных неточностей.
В рассматриваемой бескарданной схеме насоса имеет место некоторая разность между углами поворота вала и блока, обусловленная кинематикой ведения блока и зависящая от угла наклона вала (шайбы) относительно блока. Последнее вызвано тем, что при вращении центров (осей) шаровых заделок штока в поршне и в наклонной шайбе (валу) они описывают окружности в плоскостях, Рис. 82. Схема цвликлрозо-воР'а. расположенных одна относительно левого узла бескарланво'о засоса другой под углом 6, причем центр заделки шарнира в шайбе вала описывает окружность в плоскости, перпендикулярной к оси вала, Ось поршня (цилиндра) образует при вращении блока цилиндрическую поверхность, ось которой совпадает с осью блока. Если ведение блока осуществить одним штоком, то ось последнего при непрерывном контакте с поверхностью юбки при вращении блока образует угол 2 6 при вершине (см, рис.
82). Из рис. 82, на котором показана схема ведения шатуном поршня блока цилиндров, видно, что последний отстает от ведущего вала на некоторый угол 6, который изменяется при повороте вала, т. е. при постоянной угловой скорости вала скорость блока будет неравномерной. Поскольку в ведении блока цилиндров принимают участие поочередно все шатуны, мгновенная угловая скорость вращения блока определяется в каждый момент времени тем шатуном, который менее других отстает от вала насоса. Остальные шатуны при атом не будут касаться н1бок своих поршней, и углы наклона их к осн цилиндра будут меньше, чем наклон ведущего изатуна, контактирующего в данный момент с юбкой поршня.
В результате снижения скорости ведущего шатуна и повышения скорости соседнего происходит смена в определенный момент ведущего шатуна другим. Таким образом, аа один оборот вала каждый шатун дважды участвует в ведении блока, причем поршни шатунов, находящихся з одной зоне ведения, выполняют ход нагнетания и в другой — ход всасывания. В соответствии с этим существует закономерное чередование вступающих в работу шатунов.
При нулевом угле у наклона шайбы все шатуны теоретически являются ведущими. В соответствии с указанным наблюдается неравномерность вращения блока, которая будет повышаться с увеличением угла наклона шайбы, а также некоторое нарушение распределения. На угловую скорость блока, основная составляющая которой равна скорости вала, будут накладываться при постоянной угловой скорости вала составляющие более высокого порядка, т.
е. блок при угле наклона шайбы у ~ 0 будет вращаться с переменной (пульсирующей) угловой скоростью, среднее значение которой равно скорости вала. Указанные гармоники кривой скорости блока определяются углом его отставания от вала, причем аа один оборот угол отставания блока от вала при одном цилиндре принимает 2 раза минимальное аначение. В распространенных насосах с нечетным числом цилиндров г число колеоаний равно 2 з или иначе значение угла отставания ьзз будет колебаться с частотой —, где ы, — угловая скорость вала. Амплитуда колебания выходной скорости зависит для штока данной длины от угла у наклона шайбы. Эта зависимость является одной из основных причин ограничений в выборе углов у.
Вследствие свободного (люфтового) перемещения шатуна в юбке поршня будут наблюдаться при реверсе удары, вследствие чего исключается возможность выполнения реверсивных машин, и в частности, гидромоторов этого типа. Для устранения ударов при реверсе необходимо, чтобы шатуны каждого поршня постоянно контактировали с конической поверхностью юбки поршня, обкатываясь по ней вне зависимости от направления вращения гидромашины. Для обеспечения этого угол наклона конической поверхности юбки поршня должен быть равным углу наклона оси шатуна относительно оси поршня.
Должна быть обеспечена также соответствующая точность изготовления. В общем случае для предотвращения удара при остановках и изменении направления вращения (реверсах) гидромашины должен быть устранен или сведен к минимуму люфт между приводным валом (шайбой) и блоком цилиндров. Однако практически наличие этих люфтов неизбежно, а следовательно, неизбежно некоторое отставание блока от ведущего вала, ввиду чего при смене ведущих штоков может наблюдаться удар их о поршни. Для уменьшения люфта необходимо стремиться к устранению или возможно малому значению угла б. Однако одновременно с этим для избежания возможности ваклинивання штоков в поршне должна быть обеспечена некоторая минимальная величина этого угла.
Отставание (люфт) блока цилиндров от вала в нереверсивных машинах снижают часто путем смещения (поворачивания) рас- Рис. 83. Бескарданные аксиально-норшнееые насос (а) и гндроиотор (е) пределителя на некоторый угол, равный нлн больше угла рассогласования (асннхронности). Необходимо также обеспечить прочность штоков и юбок поршней, находящихся под действием тангенциальной силы Т, ЙО соответствующей приводному моменту, в частности, должна быть обеспечена необходимая заделка поршней в цилиндрах. Возможность ударов штоков о поршни и большие нагрузки на штоки и юбки поршней является основным недостатком рассмотренной схемы ведения блока через поршни, вследствие чего зти насосы не пригодны для работы при больших () 3000 об(мин) числах оборотов.
С этой точки зрения они уступают насосам с двойным карданом. На рис. 83, а и б представлены схемы регулируемого насоса и нерегулируемого мотора бескарданных типов. Регулирование насоса (рис. 83, а) осуществляется путем поворота цилиндрового блока 2 на коромысле относительно наклонного диска 2, жестко связанного с приводным валом 1. НАСОСЫ БЕЗ СОЕДИНИТЕЛЬНОГО ШАТУНА Возможность повышения скоростей и давлений в насосах с шатунпым приводом ограничена устойчивостью против вибраций и прочностью узлов этого привода, в частности, значением удельного давления в сферической опоре шатуна в теле поршня.
Вто ограничение может оыть устранено, если передать усилия поршней на наклонную шайбу через какой-либо промежуточный элемент. В соответствии с этим в системах с высокими давлениями получают распространение насосы (гидромоторы) бесшатунной схемы (рис. 84), роль кривошипа в которых выполняет неподвижная наклонная шайба (рис.
85.) Насос регулируемого расхода этой схемы представлен на рис. 84. Вращающий момент в этом насосе передается от приводного вала 7 на цилиндровый блок б, в цилиндрах которого свободно посажены поршни (плунжеры), опирающиеся на гидростатически уравновешенные опоры (башмаки) 2 (см. рис. 84, а, б). Поршни 4 поджпмаются пружиной б через упорный диск (кольцо) 2 к наклонной шайбе 1, угол наклона которой регулируется с помощью винтовой пары 8. В зоне нагнетания поршни прижимаются к наклонной шайбе танисе давлением жидкости и в аоне всасывания — пружиной б, а при наличии подпора — давлением последнего.
Пружинное ведение плунжеров позволяет насосу работать в режиме самовсасывания. Кроме того, подобная схема ведения имеет преимущество перед схемами, в которых пружины, приязнмающие плунжеры к шайбе размещаются в цилиндрах (см. рис. 75), поскольку центральная пруязина б этого насоса работает при постоянном натяжении, а следовательно, не подвержена усталостным разрушениям. Для работы агрегата в режиме насоса усилие этой пружины должно быть достаточно большим, чтобы устранить возможность отрыва башмаков 2 от наклонной шайбы 1 и обеспечить надежное уплотнение стыков башмаков с опорным НН диском для предупреждения подсасывания воздуха в зоне всасывавия.
Выбор излишне большого усилия ведет к повышенному трению башмаков по шайбе, а также цилиидрового блока б по распределительному диску. Однако при малом аиачении усилия пружины силы прижима поршней могут оказаться меньше суммы сил трения и инерционных сил, действующих на поршень, в результате опорный башмак может оторваться от наклонной шайбы, что вызовет разрушение насоса. с) Рвс. 84. Пассе бесшатуввей схемы Поскольку этот насос построен на базе рассмотренного кривошипного механизма (см. рис.
72), приведенные выше кинематические зависимости будут справедливы для него. Иэ принципиальной схемы поршневого элемента бесшатунного насоса, представленной на рис. 84, б (см. также рис. 85), видно, что проекция линии, соединяющей центры сферических опорных гнезд, на плоскость, перпендикулярную к оси вращения цилиндрового блока, является окружьостью, а следовательно, путь х (см. вырая,"евие (186)), который прошел поршень от крайнего положения до положения, представленного на рис. 84, б (при повороте на угол а), будет равен х = )т з! и у — Л сова з1п у = В з1п у (1 — сова), (216) где а — текущий угол поворота циливдрового блока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
