Условия размещения и площадки для размещения статей смотрите здесь
Глава П. Гидравлические приводы
9. Назначение элементов гидропривода, насосы
Гидроприводы. Для обеспечения работы механизмов судовых устройств
применяются электрические, гидравлические, паровые и дизельные приводы.
Наибольшее распространение на современных судах получили первые два вида
приводов. Рассмотрим особенности конструкции основных элементов и
принцип работы гидравлического привода (гидропривода), получающего все
большее распространение на современных судах. В состав гидропривода
входят следующие элементы:
гидропередача состоит из насоса, гидродвигателя и соединяющих их
трубопроводов (гидролиний). Насос преобразует энергию приводного
двигателя в гидравлическую энергию потока жидкости, передаваемую по
трубопроводам к гидродвигателю, а последний преобразует ее в
механическую энергию поступательного или вращательного движения;
гидроаппаратура служит для управления гидроприводом и состоит из
распределителей (манипуляторов), позволяющих изменять направление потока
рабочей жидкости, и клапанов, предназначенных для регулирования
давления, скорости и объема потока жидкости;
гидробаки, фильтры, теплообменники и гидроаккумуляторы относятся к
вспомогательным устройствам.
В зависимости от вида приводного двигателя насоса гидроприводы
подразделяются на турбогидроприводы, дизель-гидроприводы и
электрогидроприводы. Последние нашли наибольшее распространение.
К преимуществам гидроприводов относятся: плавное (бесступенчатое)
регулирование скорости в широком диапазоне; хорошая приемистость при
пуске, разгоне, реверсе и остановке, способность развивать большое
переменное усилие и моменты; надежная защита от перегрузок; возможность
применения дистанционного управления и автоматизации; малая удельная
масса (0,2-0,3 кг на 1 кВт передаваемой мощности). Недостатком
гидропривода является несколько меньший, чем у электропривода, КПД,
который еще более сильно уменьшается в процессе регулирования и при
износе узлов и деталей из-за возрастания утечек жидкости.
Насосы. В гидроприводе используются объемные роторные насосы и следующие
разновидности гидродвигателей: гидроцилиндры одностороннего и
двустороннего действия, сообщающие выходному эвену поступательное
движение; поворотные гидродвигатели пластинчатого или винтового типов,
сообщающие выходному валу вращательное движение с углом поворота менее
360R, гидромоторы, сообщающие выходному валу вращательное движение.
Все роторные насосы могут быть использованы в качестве гидромоторов
благодаря свойству обратимости, заключающемуся в том, что жидкость,
подводимая к насосу под давлением, приводит во вращение его ротор и вал.
Однако наибольшее распространение в гидроприводах получили
аксиально-поршневые, радиально-поршневые и пластинчатые гидромоторы.
Рассмотрим характерные конструкции насосов и гидродвигателей,
используемых в системах гидропривода.
Радиально-поршневой насос фирмы "Орста Гидравлик" (ГДР) размещается в
коробчатом корпусе 12 (рис. 19). Цапфа 2 крепится к корпусу насоса
винтами 4 и фиксируется штифтами I. К отверстиям а и б цапфы
присоединяются всасывающий и нагнетательный трубопроводы. Отверстие б
соединяется с двумя верхними осевыми каналами цапфы, отверстие а - с
двумя нижними.
На цапфе 2 установлен блок цилиндров 8 с бронзовой втулкой. Девять
плунжеров 7, расположенных в радиальных цилиндрах блока, при вращении
под действием центробежной силы прижимаются к направляющему кольцу,
являющемуся внутренней обоймой радиально-упорного подшипника 6,
установленного в поворотной раме 5. Рама может отклоняться в обе стороны
на оси 11, занимая при этом эксцентричное положение относительно блока
цилиндров 8. Отклонение производится воздействием на поворотный упор,
устанавливаемый в отверстие верхней части рамы.
Радиальные сверления во втулке блока цилиндров 8 сообщают полости
цилиндров, расположенные выше горизонтальной оси, с поперечной канавкой
в цапфы, а расположенные внизу - с канавкой г. Канавки, разделенные
перемычкой 10, образуют полости, каждая из которых соединяется с двумя
осевыми каналами цапфы. При смещении рамы 5 влево и вращении блока
цилиндров против часовой стрелки поршни верхней части блока будут
двигаться к периферии, осуществляя всасывание через верхнюю пару осевых
каналов. При пересечении горизонтальной оси перемычки 20 поршни меняют
направление движения и производят нагнетание через нижнюю пару осевых
каналов. Отклонения рамы 5 ограничиваются выступами на кольце 3.
Блок цилиндров 8 приводится во вращение приводным валом через крестовую
муфту. Промежуточный диск 9 муфты соединяется вертикальным пазом с
выступом блока цилиндров, а горизонтальный паз с другой стороны диска
входят в зацепление с лапами приводного вала 9 (рис. 20). Корпус 7
привода состоит из двух крышек и промежуточной плиты. В крышках
расположены подшипники 2 и 8 приводного вала, связанного эластичной
муфтой, установленной на шпонке 1, с электродвигателем. На вал на шпонке
насажена ведущая шестерня 6 насоса, от которой получают вращение две
шестерни 5, напрессованные на валики 4, вращающиеся в подшипниках
скольжения 3. Вспомогательный шестеренный насос подает масло в систему
управления.
Рис.19. Радиально-поршневой насос
Рис. 20. Подшипник приводного рала насоса
Рис. 21. Схемы аксиально-поршневых насосов
Насосы этого типа используются в гидросистемах рулевых машин. Их
подача Q = = 6,0-9,6 мэ/ч, номинальное давление рн = 16 МПа при частоте
вращения п = 450 об/мин.
Аксиально-поршневые насосы (АПН) подразделяются на насосы с наклонным
блоком (рис. 21, а) и наклонным диском (рис. 21, в). В первом случае
ведущий диск 5 вала 7 через двойной кардан 6 передает крутящий момент
блоку цилиндров 2. Шатуны 4 с помощью шаровых шарниров соединяют поршни
3 с диском 5. При отклонении оси блока цилиндров от оси вала 7 на
некоторый угол а поршень 3, находящийся в верхней позиции, в течение
полуоборота вокруг центральной оси блока будет совершать ход нагнетания,
вытесняя жидкость через отверстие S и окно а распределительного диска 1.
Последующие полоборота поршень будет совершать ход всасывания, при этом
полость цилиндра через окно б диска 1 и отверстие 8 будет заполняться
жидкостью. В момент когда поршень находится в мертвой точке и изменяет
направление движения, отверстие 8 цилиндра совпадает с перемычкой (рис.
21, б) распределительного диска, разделяющей окна в и б. Диск 5
выполняет роль кривошипа. Чем больше угол его наклона, тем больше ход
поршня h, а следовательно, и подача насоса. При совпадении осей вала 7и
блока 2 поршни не будут совершать возвратно-поступательного движения,
что соответствует нулевой подаче насоса. При отклонении блока 2 в другую
сторону направление подачи изменится. Угол отклонения блока обычно не
превышает +30*, давление нагнетания - 35 МПа.
У насосов с наклонным диском (см. рис. 21, в) блок 14 вращается,
наклонный диск 9 неподвижен, плунжеры 11 шарнирно соединены с башмаками
10, которые зафиксированы в осевом направлении и при вращении плунжеров
11 с блоком скользит по кольцевой проточке наклонного диска 9. Угол
наклона диска обычно не превышает +18*. Распределение осуществляется
диском 12. Подвод и отвод жидкости происходят через каналы в крышке 13.
Ход поршня h и подача пропорциональны углу наклона диска, который может
изменяться с помощью гидравлического руля ручного механического привода.
Насосы этого типа отличаются простотой конструкции, высокой
компактностью и могут создавать давление, превышающее 35 МПа. КПД этих
насосов несколько ниже, чем у насосов с наклонным блоком. Оба вида
насосов без существенных конструктивных изменений могут использоваться
как гидромоторы.
Аксиально-поршневой насос типа НК-63 (рис. 22) с наклонным блоком
приводится валом 1, установленным на двух радиально-осевых и одном
радиальном подшипниках, смонтированных в корпусе 2. В ведущем диске вала
в бронзовых вкладышах 16 завальцованы сферические головки шатунов 14 и
ось 5 блока цилиндров. Другие концы шатунов шарнирно соединяются с
поршнями 13. Крутящий момент блоку цилиндров 7 передается шатунами 14
через удлиненные юбки поршней 13. Ось 5 центрирует блок цилиндров
относительно сферического распределительного диска 9, фиксированного
пружинным кольцом и штифтом. Блок 7 прижимается к распределительному
диску 9 пружиной 15, а после начала подачи - давлением масла в
цилиндрах. В зазор между блоком цилиндров и распределительным диском
поступает масло, отводимое затем через каналы в блоке 7. Смазка к
сферическим головкам шатунов 14, оси 5 и подшипникам вала 1 подводится
через осевые каналы.
Люлька 12 совместно с блоком цилиндров 7 при воздействии управляющего
усилия на палец 6 отклоняется на угол, соответствующий значению подачи,
поворачиваясь на подшипниках 3 и цапфах 4, закрепленных в корпусе 17
насоса. Насос, показанный на рис. 22, предназначен для работы без
подпора на всасывании и является нереверсивным. Поэтому канал 11 в
крышке 10 люльки сообщается с полостью корпуса, которая выполняет
функцию подводящей камеры, а
канал 8 через канал цапфы 4 соединяется с нагнетательным трубопроводом.
При наличии подпора на всасывании обе цапфы выполняются с каналами и
насос работает как реверсивный. Насосы этого типа имеют подачу от 0,5 до
60 м3/ч при давлениях 20-32 МПа и частоте вращения 560-1450 об/мин.
Рис. 22. Аксиально-поршневой насос типа НК-63
Рис. 23. Аксиально-поршневой насос с наклонным
диском
Насосы с наклонным диском типа SPV (ПНР) (ряс. 23) изготовляются по
лицензии фирмы "Викерс". Корпус насоса разъемный и состоит из передней
/5и задней Участей с крышками 17и 3. Вал 19и соединенный с ним шлицами
блок цилиндров 28 вращаются в игольчатом подшипнике 31 и
радиально-осевом сферическом подшипнике 16, полость которого уплотняется
манжетой 18. В расточках блока цилиндров установлены девять плунжеров
26, шарнирно соединенных с наклонным диском 14. Соединение состоит из
башмаков 21, охватывающих сферические головки плунжеров. Башмаки при
вращении блока скользят по кольцевой опорной плите 20, установленной в
расточке наклонного диска. Башмаки удерживаются в расточке плитой 13,
которая в свою очередь стопорится пружинным кольцом 12. Смазывание
трущихся поверхностей осуществляется через осевые каналы плунжеров 26.
Наклонный диск имеет нижнюю 23 и верхнюю цапфы и опирается через
дистанционное кольцо 25 на скользящую вставку 24. Конец нижней цапфы
выходит из корпуса и уплотняется манжетой в крышке 22. Верхняя цапфа (в
разрез не попала) крестовой муфтой соединяется с четырех ходовым
следящим распределителем управления, установленным на корпусе насоса.
Поворот наклонного диска 14 вокруг вертикальной оси осуществляется
сервоприводом, состоящим из двух пар поршней 6, с. помощью вкладышей 5,
шарнирно соединенных с шатунами 8, которые крепятся к наклонному диску
посредством шаровых головок, вкладышей 11 и стопорных втулок 10. Поворот
наклонного диска 14 происходит при подводе масла из системы управления
через следящий распределитель и каналы 2 в одну пару цилиндров 4. Другая
пара через распределитель соединяется со сливом.
Подвод и отвод масла к блоку цилиндров происходят через каналы 1 и 30 и
окна плоского распределительного диска 29, поджатие которого к блоку 28
в начальный период работы осуществляется пружинами 7, упирающимися в
плавающие поршеньки 32 с отверстиями для подхода смазки к подшипнику 31.
Пробка 27 служит для спуска масла. В верхней части корпуса предусмотрена
пробка для заливки масла в корпус насоса и выпуска воздуха.
Насосы этого типа имеют подачу до 20 м3/ч при давлениях до 25 МПа и
частоте вращения от 720 до 1750 об/мин.
