Контрольная работа по "Гидромеханике"

Насосы типа ВНР (рис. 6.10)

Клапанные поршневые  насосы типа ВНР выполнены по второй схеме с одним эксцентриком и звездообразным расположением цилиндров. Они относятся к высоконапорным радиально-плунжерным насосам и предназначены для работы на водно-масляной эмульсии, но могут работать и на минеральном масле. Насосы ВНР не самовсасывающие и работают в паре с подпиточным насосом.

Принцип действия насоса. На рис. 6.10 показано верхнее положение эксцентрика. При этом нижний плунжер 3 закончил холостой ход и максимально выдвинулся, а полость цилиндра заполнилась через всасывающий клапан 7 жидкостью, которая подается подпиточным насосом под давлением 0,3-0,8 МПа. При дальнейшем повороте эксцентрика он, относительно корпуса насоса, опускается вниз и давит вниз на плунжер. При этом плунжер совершает рабочий ход, вытесняя жидкость через нагнетательный клапан 5 в систему. По аналогичной схеме работают все плунжеры насоса, поочередно подавая рабочую жидкость в систему.

 

На рис. 6.10:

1. - корпус насоса;
2. - эксцентрик;

         3-плунжер. Обычно в насосе до 7 плунжеров. Они опираются 
на эксцентрик через обойму, сидящую на подшипниках качения;

         4-пружина плунжера. Она обеспечивает первоначальный 
контакт плунжера с эксцентриком;

5. - нагнетательный клапан;
6. - блок цилиндра;

7. - всасывающий клапан; О - центр вала;

O₁ - центр эксцентрика;

e - эксцентриситет.

В марке насоса типа ВНР приводится цифровая дробь: числитель - рабочий объем насоса, см³/об; знаменатель - давление, на которое он рассчитан, МПа. В горных машинах распространение получили насосы ВНР-32/20. Рабочий объем насоса q=32 см³/об. Это соответствует, примерно, производительности насоса Q=40 л/мин. Развиваемое давление р=20 МПа. Насосы ВНР-32/20 применены, например, в насосной станции СНУ-5. Станция оборудована двумя насосами ВНР-32/20 по 40 л/мин каждый. Насосы работают в паре с шестеренным подпиточным насосом Г11-25 производительностью 125 л/мин.

Клапанные поршневые  насосы эксцентрикового типа имеют  следующие особенности, которые характеризуют их с отрицательной стороны:

• насосы не самовсасывающие и поэтому требуют создания подпора на всасе. Этот подпор создается за счет расположения маслобака над насосом (насосы типа Н) или за счет использования специального подпиточного насоса (насосы типа Н и ВНР);
• неравномерность подачи жидкости, особенно в насосах типа Н, приводит к заметной пульсации потока и давления;
• для клапанов характерно запаздывание в срабатывании (при открывании и закрывании). Это ограничивает частоту вращения и производительность насоса.

 

 

 

2. Принципиальные особенности высокомментных гидродвигателей и перспективы их применения в горных машинах. Привести схему и кратко писать работу пластинчатого высокомоментного гидродвигателя.

 

Высокомоментными называются специализированные гидромоторы, которые проектируются для работы при малой частоте вращения вала и большом крутящем моменте. Применение таких гидромоторов позволяет создать гидропривод без редуктора, что уменьшает вес и габариты привода и проектируемой машины. Это особенно важно для горных машин, одной из особенностей которых является весьма жесткое ограничение по габаритам.

По энергетическим показателям и КПД параметры высоко-моментных гидромоторов не уступают показателям наиболее совершенных обычных гидромоторов. Весовой показатель таких гидромоторов составляет 20—150 Н/кВт, а удельная мощность 0,2—1,75 кВт/дм. Для аксиальных гидромоторов, обладающих меньшими по сравнению с другими габаритами, эти показатели равны соответственно 10—20 Н/кВт и 1—3 кВт/дм^а, для редукторов горных машин 110—290 Н/кВт и 0,1—0,25 кВт/дм³. Таким образом, с учетом применения редукторов гидропривод с обычным гидромотором имеет удельный вес 120—310 Н/кВт и удельную мощность 0,09—0,23 кВт/дм³, что значительно ниже этих показателей для высокомоментных гидромоторов.

Высокомоментные гидромоторы являются однорежимными машинами и пригодны для работы только в режиме гидродвигателя с малой частотой вращения. Они отличаются большим значением

(для обычных гидромоторов это отношение не превышает 0,2).

Высокомоментные гидромоторы имеют тот же принцип действия, что и моторы одинарного действия. Характер изменения суммарного момента зависит от формы профиля поверхности статора. Средний момент на выходном валу определяется по зависимости , из которой следует, что увеличение крутящего момента гидромотора при заданном рабочем давлении достигается увеличением рабочего объема машины q_u. В практике используются три принципа решения этой задачи: 1) увеличение объема рабочих камер гидромотора; 2) увеличение числа рабочих ходов поршней за один оборот ротора; 3) увеличение числа рядов рабочих камер гидромотора.

Указанные принципы на практике наиболее удачно используются в кинематических схемах радиально-поршневых машин и реже — роторно-пластинчатых машин. По этим схемам создаются современные высокомоментные гидромоторы.

Пластинчатые высокомоментные гидродвигатели.

Для ходовых механизмов горных машин Гидроуглемашем созданы высокомоментные пластинчатые (лопастные) гидродвигатели типа ВЛГ     (рис. 9).

4 - копиры. Прижимаются к ротору давлением жидкости, подаваемой под торцы;

5 - нагнетательные отверстия. Сливные отверстия в разрез не попали;

6 - пластины. По две в пазу. Выдвигаются с помощью пружин и постоянно прижаты к статору;

7 - сливной канал;

8 - нагнетательный патрубок;

9 - сливной патрубок»

Конструктивное исполнение. Ротор с пластинами помещен внутри статора. Внутренняя полость статора разделена копирами на четыре камеры. Копиры давлением жидкости, подаваемой под их торцы, постоянно прижаты к ротору. Пластины в пазах ротора выдвигаются с помощью пружин и постоянно прижаты к статору. По торцам статор и ротор закрыты боковыми крышками. Гидравлическая компенсация торцевых зазоров обеспечивается с помощью боковых дисков, которые прижимаются к ротору давлением жидкости, подаваемой в зазоры между дисками и боковыми крышками. .

Корпус-статор имеет два кольцевых канала 2 и 7, по которым через патрубки 8 и 9 подводится от насоса и отводится на слив рабочая жидкость. Кольцевые каналы 2 и 7 связаны с рабочими камерами отверстиями: канал 2 - отверстиями 5, а канал 7 - отверстиями, которых на рисунке не видно*

Принцип действам. Рабочая жидкость от насоса под давлением подводится через патрубок 8, канал 2 и отверстия 5 в рабочие камеры. В результате давления на пластины возникает крутящий момент, и ротор начинает вращаться по часовой стрелке. При этом жидкость, находящаяся в камере по другую сторону пластины, вытесняется по отверстиям, кольцевому каналу 7, патрубку 9 в сливную магистраль. При подходе пластины к копиру она утапливается в паз ротора и, пройдя копир, переходит в следующую рабочую камеру. За один оборот ротора каждая пластина совершает четыре рабочих хода. При подводе жидкости через патрубок 9 происходит реверс гидродвигателя.

Характеристика пластинчатых гидродвигателей. Создание высокомоментных пластинчатых гидродвигателей связано с определенными трудностями:

-для увеличения развиваемого крутящего момента необходим переход на повышенное давление. Это затрудняет обеспечение высокого объемного КПД;

- пластинчатые гидродвигатели по сравнению с поршневыми менее технологичны в изготовлении, поскольку затруднительно достижение высокой точности изготовления деталей с линейными размерами.

Их преимущество перед поршневыми - при меньших габаритах и весе достигается большой крутящий момент. Объясняется это тем, что сила воздействия жидкости на пластину направлена перпендикулярно к радиусу вращения (см. рис, 9) и дает максимальный возможный момент. В радиально-порщневых гидродвигателях момент создает только касательная составляющая силы давления.

 

3. Вычертить принципиальную схему и кратко описать принцип работы дросселя с регулятором.

 

Регуляторы расхода предназначены для изменения расхода потока рабочей жидкости. Применение регуляторов расхода во многих случаях позволяет заменить сложные регулируемые насосы более простыми и дешевыми нерегулируемыми насосами.

Дроссель представляет собой местное регулируемое или нерегулируемое сопротивление, устанавливаемое на пути течения жидкости для создания перепада давления, а следовательно, и изменения расхода жидкости.

Перепад давления в дросселе зависит от его конструкции и в общем случае может быть выражен зависимостью . При п = 1 поток в дросселе ламинарный, и потери давления изменяются пропорционально скорости течения жидкости. Такие дроссели называются линейными, и они характеризуются большой длиной и малым сечением дроссельного канала (рис. 10, а). Характеристика линейного дросселя существенно зависит от температуры жидкости.

В нелинейных дросселях длина канала дросселирования невелика (см. рис. 10, б). В этом случае дросселирующее свойство обусловливается в основном потерями энергии при внезапном сужении и расширении потока. Практически изменение давления в этих дросселях происходит пропорционально квадрату расхода и мало зависит от вязкости жидкости в пределах ее рабочих температур, что определило их широкое применение. Такие дроссели получили название квадратичных (п = 2), а сопротивление определяется по формуле при £ = 2,2.

По конструкции дроссели делят на одноступенчатые и многоступенчатые. В одноступенчатых дросселях дросселирование осуществляется в одном рабочем окне

  или нескольких параллельно расположенных окнах, а в многоступенчатых — в нескольких последовательно расположенных окнах. В последних можно получить высокие гидравлические сопротивления и, следовательно, большие перепады давления.

При расчете расхода через многоступенчатый дроссель, состоящий из г элементов, используется формула; приведенный коэффициент расхода определяется по формуле

где μ. = 0,62.

Различают дроссели нерегулируемые, у которых постоянная площадь рабочих окон, и регулируемые, гидравлическое сопротивление которых может измениться в процессе работы дросселя.

На практике применяются два принципа регулирования дросселей: изменением площади дросселирования и изменением длины дроссельного канала. Первый принцип реализуется с помощью пробковых дросселей поворотного типа или игольчатых дросселей прямолинейного перемещения. Второй принцип используется в дросселе винтового типа.

Пробковые дроссели работают аналогично кранам, поэтому называются также крановыми. Сечение различных форм проходных сечений пробки позволяет получить необходимую характеристику дросселя. Текущее значение площади сечения пробки, схема которой представлена на рис. 11, можно определить по выражению

При ф = 90° достигается максимальная площадь сечения паза.

Возможность засорения проходного канала, особенно при малых его сечениях, является недостатком дросселей кранового типа.

Регулирование сопротивления линейного дросселя (рис. 12) производится смещением относительно корпуса в осевом направлении плунжера 1 с нарезанной на его поверхности винтовой канавкой. Для определения перепада давления в рассматриваемом дросселе можно применить формулу, преобразовав ее к виду

где L = ndi — длина канавки при среднем диаметре d и числе i витков; R — гидравлический радиус.

Схема квадратичного регулируемого дросселя игольчатого типа приведена на рис. 13. Перемещением дроссельной иглы в осевом направлении производится изменение сечения дроссельного отверстия и расход через дроссель. Эти дроссели имеют короткий канал для прохода жидкости и могут работать в условиях широкого изменения температур. Возможность засорения этих дросселей меньше, чем у других рассмотренных типов.

Схема типового дросселя кранового типа приведена на рис. 14. Жидкость к дросселю подводится по одному из отверстий или 2 и, проходя через щель 3 дросселя 4, отводится в отверстие 5. Расход дросселя регулируется угловым перемещением его рукоятки 6 и определяется по шкале лимба.

Рассмотренные дроссели имеют структурную неравномерность расхода, которая возрастает с увеличением перепада давления, поэтому дроссели не обеспечивают необходимую жесткость характеристики гидропривода. В связи с этим дроссели следует применять в гидросистемах, работающих при малоизменяющихся нагрузках или в условиях, где не имеет существенного значения изменение скорости машины с изменением нагрузки.

Дроссельные регуляторы расхода представляют собой автоматически действующие устройства, предназначенные для получения постоянного заданного расхода жидкости независимо от величины нагрузки. Регулятор (рис. 125) состоит из дросселя 1 и редукционного клапана 2, размещенных в одном корпусе (см. рис. 9). Необходимая дозировка расхода жидкости устанавливается дросселем, а постоянство расхода обеспечивается клапаном. В схеме принято, что в напорной линии насоса постоянной подачи поддерживается постоянное давление в исполнительной магистрали, соединяемой с двигателем, давление р_с — переменное.