Гидропривод мобильных машин. Лабораторный практикум (стр. 2 )

Рис. 1.2. Шестерённый насос внешнего зацепления с косым зубом

Максимальная теоретическая подача насоса, приходящаяся на одну рабочую камеру, равна:

  .  (1.4)

При повороте шестерни на один шаг () теоретическая подача будет минимальна: 

  .  (1.5)

Пульсация рабочей жидкости будет происходить при повороте шестерни на угол, соответствующий одному шагу. На основании этого можно построить график пульсаций (рис. 1.3).

Рис. 1.3. График пульсаций шестерённого насоса с внешним зацеплением ()

Неравномерность подачи жидкости шестерённым насосом и, как следствие, неравномерность давления в нагнетательной полости, сглаживается благодаря сжимаемости жидкости в гидросистеме, объём которой значительно больше, чем мгновенная подача насоса. Также для сглаживания пульсаций подачи (давления) возможно применение гидроаккумулятора.

КПД шестеренного насоса составляет: объемный ; гидромеханический . Полный КПД шестеренного насоса составляет:

  .  (1.6)

Структурная схема обозначения шестерённых насосов с внешним зацеплением представлена на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Структурная схема обозначения шестерённого насоса

с внешним зацеплением

       

Левое направление вращения вала насоса обозначается буквой "Л", правое вращение вала считается основным и в обозначении не указывается. По рабочему давлению шестерённые насосы подразделяются на группы:

- исполнение 2 (рабочее давление 14 МПа);

- исполнение 3 (рабочее давление 16 МПа);

- исполнение 4 (рабочее давление 20 МПа).

Конструктивное исполнение указывает конструктивные особенности насоса. В мобильной технике широкое применение получили насосы исполнения У – унифицированный для работы в гидроприводе с давлением до 16 МПа, и исполнения А – для работы в условиях недостаточной фильтрации и низкого качества рабочей жидкости при давлении 16…20 МПа, применение металлофторопластовых вкладышей подшипников, тройная компенсация износа рабочих поверхностей (так называемый «круглый» насос).

К конструктивным особенностям также относят:

- исполнение выходного вала (со шлицами, со шпонкой и прямым валом, со шпонкой и коническим валом);

- исполнение фланца для крепления насоса к опоре (с квадратным или овальным фланцем с креплением на четыре болта, с креплением на два болта);

- возможность секционирования.

Например, насос шестерённый марки НШ32У – 3Л (насос шестерённый с рабочим объёмом 32 см3, унифицированный, с рабочим давлением 16 МПа, левого вращения).  Отличием в обозначении шестерённых гидромоторов являются буквенная маркировка (ГМШ – гидромотор шестерённый, или МНШ – мотор – насос шестерённый), а также отсутствие обозначения направления вращения (шестерённые гидромоторы являются реверсивными).

1.2. Шестерённые насосы с внутренним зацеплением

Шестерённые насосы с внутренним зацеплением характеризуются малым уровнем пульсации и в связи с этим отличаются низким уровнем шума. Компактность насоса позволяет использовать его в системах смазки автомобиля с расположением в передней крышке картера двигателя с приводом непосредственно от коленвала двигателя.

Различают две различных конструкции таких насосов: с разделительным серповидным элементом и без него (рис. 1.5).

  а)  б)

Рис. 1.5. Насос шестерённый с внутренним зацеплением:

а) – с разделительным серповидным элементом;

б) – без разделительного элемента

В конструкциях с разделительным элементом имеется специальная серповидная перегородка, находящаяся между зубьями роторов в месте их наибольшего удаления друг от друга. В конструкции без разделительного элемента разделение полостей всасывания и нагнетания реализовано за счёт применения специального профиля зубьев в форме кулачка.

Рабочий объём шестерённого насоса с внутренним зацеплением можно определить по формуле:

- для насоса с разделительным элементом ;

- для насоса без разделительного элемента ,

где  – число зубьев внутренней шестерни;

– ширина зуба, мм;

– высота зуба, мм;

и – максимальная и минимальная площадь межзубьевой камеры.

Для расчёта прямозубых передач с внутренним зацеплением высоту зуба определяют с помощью диаметров вершин и впадин:

- диаметр вершин зубьев , мм;

- диаметр впадин , мм.

К недостаткам шестерённых насосов с внутренним зацеплением можно отнести мйньшее, чем у насосов с внешним зацеплением, создаваемое давление в напорной линии, бьльшую стоимость.

1.3. Героторные гидромашины

Героторные гидромашины представляют собой конструктивное соединение шестерённых гидромашин с внутренним зацеплением и зубчатой планетарной пары.

Термин «геротор» (от анг. gerotor) является сокращением от словосочетания «generated rotor» – образованный ротор. В последние десятилетия в промышленности прочное место заняли героторные гидромоторы. Они занимают промежуточную нишу между аксиально – и радиально – поршневыми гидродвигателями.

Гидромотор обеспечивает:

- плавность хода во всём диапазоне скоростей;

- постоянный крутящий момент в широком скоростном интервале;

- высокий момент страгивания;

- большой срок службы в экстремальных ситуациях и высокий КПД;

- применяемость в гидравлических системах как с закрытым, так и с открытым контуром потоков рабочей жидкости;

- возможность реверсирования движения вращения;

- отсутствие внешней дренажной линии, малые габариты и вес.

К недостаткам героторных гидромашин относят сложность конструкции и технологии изготовления.

Вследствие разности количества зубьев на одну единицу скорость относительного скольжения в героторной паре достаточно мала, что обеспечивает плавную работу гидромотора и длительный срок его службы.

Зубчатое колесо (ротор) вращается относительно центра внешней (неподвижной) шестерни – статора по круговой орбитальной траектории (рис. 1.6). Поэтому в международной практике такие гидромоторы получили название орбитальных или планетарных. Пару ротор – статор называют героторной парой.

Рис. 1.6. Принцип работы героторного гидромотора

Все рабочие камеры, которые в определенный момент увеличивают свой объём, соединяются с помощью распределительной шайбы с напорной линией, а все камеры с уменьшающимся объёмом соединяются с линией пониженного давления (сливной линией). Давление в рабочих камерах создаёт крутящий момент на валу гидромотора.

При подаче рабочей жидкости в нагнетательную полость ротор за счёт эксцентриситета начинает обкатываться по неподвижной шестерне (статору). Величина крутящего момента определяется активной площадью зубьев в нагнетательной полости и давлением жидкости. Активная площадь зубьев постоянна, давление рабочей жидкости меняется в зависимости от величины внешней нагрузки на выходном валу гидромотора. За один оборот вала рабочая жидкость под давлением подаётся в каждую рабочую камеру несколько раз (количество подач определяет число зубьев ротора).