Хидравлични помпи и хидромотори

86 / 100

Всяко хидравлично задвижване има два основни елемента – хидравлични помпи и хидромотори. Помпите повишават налягането в системата, едновременно с което транспортират флуиди, задвижвайки хидромоторите и други елементи от системата. В съвременната техника хидравликата и пневматиката наред заемат много важна в системите за задвижване.

Зъбни помпи

Зъбни помпиМоже би разпространеният тип от хидравлични помпи са зъбните. Те се числят към обемните ротационни помпи и се състоят от ротор и статор, като увеличението на налягането става чрез непрекъснато изменение на обема на камерите. Увеличаването на обема на камерата води до засмукване на флуид, който се нагнетява с намаляването на обема на камерата и се насочва към изходящия отвор.

Този вид хидравлични помпи е най-разпространен, благодарение на простата си конструкция, комбинирана с висока надеждност, компактност и ниски производствени разходи. Те обаче са много капризни към филтрацията на работната течност, като в процеса на експлоатация хлабините им нарастват и се увеличават обемните загуби.

Различават се няколко подвида зъбни хидравлични помпи, според това, дали са с вътрешно или външно зацепване, като към тях могат да се причислят и героторните помпи. При помпите с външно зацепване две зъбни колела със специален профил на зъбите за поставени в корпус (статор), като едното е водещо и се задвижва от двигател, а другото се нарича водимо и получава въртеливото движение от водещото зъбно колело.

Разстоянието между зъбните колела и корпуса трябва да е възможно най-малко, за да може обемните загуби да са възможно най-малки. Зъбите най-често са прави с еволвентно зацепване, като много рядко са наклонени и още по-рядко шевронни. Работните камери се формират между два съседни зъба и статора. При зацепването на зъбите един с друг обемът на камерите се намалява и флуидът се изтласква към изходящия канал на помпата. Освен това зацепената двойка зъби разделя входящия от изходящия канал.

При въртенето на зъбните колела се пораждат центробежни сили, които изтласкват флуида към стените на помпата и водят до известни загуби при работата на помпата. Повишеното налягане при върховете на зъбите и корпуса може да доведе до кавитация, което налага ограничение на оборотите на помпата. При зъбното зацепване се свива обема на камерите, което заради несвиваемия характер на флуида поражда огромни усилия в осите на зъбните колела.

При този вид хидравлични помпи с прецизна изработка може да се получи налягане от 30 МРа. Такива помпи се използват в маслените системи на двигателите с вътрешно горене. За постигане на по-високи налягания се изполват многостъпални помпи, при които няколко зъбни двойки са зацепени една след друга и всяка следваща е с по-малък дебит от предходната. С помощта на специални клапани излишното количество на флуида се отвежда към резервоара на системата. Зъбните помпи могат да бъдат и реверсивни, но при смяна на посоката на работа са възможни непредвидени дефекти на на уплътненията и лагерите.

Разновидност на зъбните хидравлични помпи са тези с механизъм с вътрешно зацепване. Тази конструкция е особено компактна, но принципът на действие е същия. Външното колело е с вътрешни зъби, като вътрешното е с външни зъби и броят им е с 2-3 пъти по-млък от този на външното колело. Поради по-големия ъгъл на зъбите при вътрешно зацепване работата на помпата е по-равномерна и не се наблюдават пулсации при работа. Те обаче са по-сложни и по-скъпи и за това не са масово разспространени.

Героторните хидравлични помпи предсталяват разновидност на тези с вътпрешно зацепване, но профилът на зъбите е много специален, като вътрешното колело има с един зъб по-малко от външното. Тези помпо не развиват високи налягания, но работят тихо и равномерно.

Аксиално-бутални хидравлични помпи

Аксиално-бутални хидравлични помпиБуталата при този вид хидравлични помпи са разположени съосно или под определен наклон спрямо оста на блока. Тези помпи са доста компактни за производителността си и могат да реализират много големи налягания. Техният КПД е около 95%, като оборотите на основния вал може да достигат 25 000 оборота в минута. Обикновенно производителите дават около 12000 часа безотказна работа на помпите при добро обслужване. Тези помпи обикновенно са със седем или девет цилиндъра.

Аксиално-буталните хидравлични помпи се делят на два основни вида. Единият вид е с наклонен цилиндров блок, а другият е с наклонен диск.

С наклонен цилиндров блок

Оста на блока е под ъгъл, спрямо задвижващия вал. Буталата са свързани към диска с помощта на сферични шарнирни връзки. Цилиндровия блок се плъзга по опорно-разпределителния диск, в който са изработени два бъбрековидни отвора, осигуряващи достъпа на входящия и изходящия флуид. Въртенето на задвижващия вал не се предава, посредством диска и буталата към цилиндровия блок, а с помощта на шарнирна предавка, която осигурява еднаква ъглова скорост на диска и блока при всякакви ъгли на накланяне.

Щом блокът е под наклон буталата извършват възвратно-постъпателни движения, като в едно положение засмукват, а в другото изтласкват течност. Ако блокът и дискът са съосни, то буталата не се движат напред и назад, което означава и, че помпата не създава налягане. За всеки оборот на вала всяко едно бутало извършва един пълен ход на засмукване и изтласкване. С промяна на наклона може да се промени дебитът и посоката на протичане, тоест помпата да започне да работи наобратно.

Този тип хидравлични помпи представляват обратими машини и могат да функционират като хидромотори. При този режим се подава налягане към цилиндрите благодарение на тангенциалните сили, погорени в зоната на свързване на буталата с диска, се създава въртящ момент, който задвижва вала, свързан с диска.

Голям недостатък на тези машини е високото осево натоварване, което не позволява създаването на подобни помпи с голям обем.

С наклонен диск

При този вид хидравлични помпи буталният блок и оста на въртене за винаги съосни, но дискът, към който са закрепени буталата се накланя спрямо оста на въртене. Тук налягането, дебита и посоката на флуида се определят от наклона на диска.

За пълноценното действие на буталните ротационни помпи инженерите често прибягват до монтиране на спомагателна помпа, която да подобрява работата на основната помпа, като подава непрекъснато флуид под определено налягане към основната помпа.

Пластинкови хидравлични помпи

Познати са и под названието лопаткови помпи и са с най-проста конструкция. Роторът и статорът са с кръгло сечение, като роторът може да е ексцентрично или концентрично поставен спрямо статора. В ротора, поцялата му дължина, са изработени радиални канали, в които са поставени пластинки. При завъртането му пластинките или се прибират или се показват, като непрекъснато се допират до корпуса. По този начин между ротора, корпуса и две съседни пластинки се образуват работни камери. Регулирането им може да става чрез промяна на ексцентрицитета.

Центробежни помпи

Те са широко разпространени, благодарение на простата си конструкция. Основният им елемент представлява работно колело, задвижвано най-често от електрически мотор. На колелото са изработени радиални извити перки, като в центъра му остава празно пространство, в което при въртене се създава вакуум. Флуидът постъпва в помпата през отвор, който е изработен в корпуса точно срещу центъра на диска.

При въртене се повишава налягането на флуида по прериферията на диска, под влияние на центробежните сили, които изтласкват течността през нагнетателния тръбопровод, който е изработен тангенциално на корпуса. Тези хидравлични помпи са с непрекъснато действие и освен това са лесни за експлоатация. При тях появата на газови мехури в работния флуид не се отразява негативно на работата им.

Недостатък е, че центробежните хидравлични помпи винаги трябва да започват работа когато са пълни. Налага се поставяне на клапани, за да не се върне течността обратно щом помпата бъде излючена. Тези помпи не постигат големи налягания.

Бутални помпи

Принципът на този вид хидравлични помпи се базира освен на бутало, така и на клапани. При изтегляна на буталото се отваря смукателния клапан. При натискане на буталото се затваря смукателния клапан, като се отваря нагнетателния клапан и флуидът преминава към работните елементи на хидравличната система. Буталните помпи могат много точно да регулират флуида, като могат да започнат работа и без в тях да има течност.

Този тип хидравлични помпи са особено чувствителни към чистота на флуида. Буталните помопи са с циклично действие и при работата им се наблюдават пулсации на работния флуид. Този ефект може да се намали, до известна степен, чрез поставяне на още едно бутало, което да нагнетява, докато другото засмуква.

Винтови помпи

Работата на винтовите хидравлични помпи не се влиляе от положението им пространството. Освен това те не се влияят особено много от чистотата на работния флуид. Тези помпи са и много лесни за ремонт, което ги прави подходящи за редица дейности. Принципът им на работа се основава на Архимедовия винт. Един спираловиден вал увлича определена част от флуида, като я изтласква под налягане към изходящия канал на помпата.

За повишаване на КПД-то им се изработват корпуси с вълнообразна вътрешна повърхност, както и при някои помпи освен основния вал работят и няколко допълнителни вала, задвижвани от основния.

Хидромотори

Хидромоторите представляват обемни хидравлични машини, които преобразуват потенциалната енергия от налягането в системата в механична енергия или по-точно въртеливо движение.

Хидромоторите намират широко приложение в тежко натоварени машини. При тях въртящия момент почти не се изменя в целия оборотен диапазон и могат да се запускат под товар в едната или в другата посока. Размерите им са относително компактни и много надеждни.

Поради факта, че хидромоторите се задвижват благодарение на промяната на обема на работните камери и че входът и изходът им са напълно разделени може да се каже, че те са до известна степен с циклично действие.

Според конструцията на работните тела хидромоторите  се делят на: зъбни, пластинкови, ротационнобутални, с въртящи бутала, героторни планетарни и винтови.

Според действието се различават следните видове: с единично, двойно и многократно.

Според възможността за регулиране хидромоторите  са: регулируеми и нерегулируеми

Според честотата на въртене хидромоторите биват бързоходни и бавноходни.

Ротационно-радиално бутални хидромотори

В ротора са изработени дариални цилиндри, в които се движат бутала или плунжери. Под влияние на налягането буталата се опитват да се раздалечан от ротора. Тъй като външният им край се опира в направляваща неравна повърхнина с вдлъбнатини и изпъкналости, то в края на буталото се появява тангенциална сила, която отклонява настрани буталото и води до завъртане на ротора, а от там и механично въртене на вала.

Профилът на направляващата определя и начина на движение на буталата. Тези хиромотори не са масово разпространени, защото имат относително големи размери и недобра херметичност. Оборотите, които могат да развият са в диапазона 3000 -3500 об./мин.

Машинни неща

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *