Роторный гидропреобразователь

 

Составлен из гидромашин 1 и 2 с разными рабочими объемами; валы их жестко связаны между собой. При использовании машины 1 в качестве гидромотора расчетная подача в единицу времени насоса 2 будет превышать подачу гидромотора в отношении

или , (10.1)

где q₂ и q₁ – рабочие объемы машин 2(насоса) и 1 (гидромотора);

n₂ = n₁= n – частота вращения валов гидромашин;

Q₁ и Q₂ – расчетные подачи машин.

Соответственно расчетное давление р₂ насоса 2 при условии равенства теоретических мощностей (p₁q₁n₁ = р₂q₂n₂) машин будет ниже давления р₁ источника питания гидромотора 1 в отношении

;

Отсюда

или . (10.2)

При использовании же машины 2 в качестве гидромотора подача Q₁ насоса 1будет меньше подачи Q₂ гидромотора 2 в отношении , а давление р₁, развиваемое насосом, больше при условии равенства мощностей машин, давления р₂ гидромотора в отношении

.

Отсюда

или . (10.3)

1.2. Поступательные гидропреобразователи

В гидросистемах особенно распространены возвратно-поступательные преобразователи, составленные из двух гидроцилиндров разных диаметров, поршни которых жестко связаны между собой (рис. 10.1, б). Применение их особенно целесообразно в случаях, когда необходимо развить большие давления при малых расходах жидкости.

Давление р₁ подводимой жидкости действует на площадь сечения цилиндра, выходное же давление р₂ жидкости действует лишь на площадь штока.

Коэффициент усиления давления (при пренебрежении трением)

, (10.4)

где D₁ и D₂ — диаметры цилиндра и штока.

Коэффициент усиления подобного преобразователя прямо­линейного движения, повышающего давление, представляет собой отношение выходного давления к входному. Он находится в пределах от 2:1 до 1000:1.

На рис. 10.1, в приведена схема преобразователя с дифференциальным поршнем, с помощью которого можно получить требуемую для высоких давлений небольшую полезную площадь при одновременном обеспечении жесткости и прочности конструкции преобразователя. В этом случае

, (10.5)

где d – диаметр хвостовика штока.

Если пренебречь трением и весом подвижного цилиндра 1, давление р₂ на выходе определится из выражения (10.5):

, (10.6)

где F₂ и F₁ – площади штока 2 и подвижного цилиндра 1.

Распространенная схема преобразователя дифференциального типа представлена на рис. 10.2, а. Управление преобразователем обычно осуществляется ручным переключением с помощью четырехходового золотника.

Применяют также преобразователи с автоматическим переключением (рис. 10.2, б). Преобразователь состоит из нагруженного пружиной 8 поршня 3 шариковым обратным клапаном 4, через который система заполняется жидкостью. Поскольку кольцевая камера 6 соединена с атмосферой, поршень 3 будет находиться под неуравновешенным давлением жидкости, действующей на верхнюю (со стороны камеры 7) и нижнюю (со стороны камеры 5) поверхности. В результате клапан сядет в свое гнездо и поршень 3 будет перемещаться вверх, выдавливая жидкость из камеры 7. В этом случае коэффициент усиления определится также из выражения (10.4).

Для устранения холостого хода, который имеется в преобразователях одинарного действия, применяют преобразователи двойного (непрерывного) действия.

Рис. 10.2. Поступательные преобразователи давления

1 – подвижный цилиндр; 2 – шток; 3 – поршень; 4 – обратный клапан;

5 – камера; 6 – кольцевая камера; 7 – камера; 8 – пружина;

9, 10 – обратные клапаны

 

Таким преобразователем служит двухсторонний гидроцилиндр, каждая из полостей которого представляет собой преобразователь одинарного действия (рис. 10.2, в). При вытеснении жидкости из одной какой-либо полости высокого давления р₂ противоположная полость заполняется через соответствующий обратный клапан 9 и 10 жидкостью питания. Питание полостей низкого давления р₁ осуществляется распределительным золотником, приводимым поршнем преобразователя в конце каждого хода. Преобразователи этого типа строят на подачу до 110 л/мин с усилением давления от 3:1 до 7:1.

 

2. Насосы сверхвысоких давлений

 

На базе рассмотренных цилиндровых преобразователей построен ряд насосов (мультипликаторов) сверхвысоких давлений. Принципиальная схема преобразователя давления, применяемого в качестве насоса сверхвысокого давления, показана на рис. 10.3, а.

Высокое давление создается с помощью плунжера 3, связанного с поршнем 1 приводного силового цилиндра (гидродвигателя). Плунжер герметизирован в цилиндре кольцами 2. Коэффициент усиления достигает в подобных

 

Рис. 10.3. Принципиальные схемы насосов сверхвысоких давлений

1 – поршень; 2 – кольца; 3 – плунжер; 4 – нагнетательный клапан;

5 – жидкость; 6 – всасывающий клапан; 7 – клапанный распределитель;

8 – ползун; 9 – нагнетательный клапан, 10 – всасывающий клапан;

11 – электромагнитный распределитель; 12 – цилиндр насоса;

13 – плунжеры; 14 – полость гидродвигателя; 15 – поршень силового

цилиндра

 

преобразователях (насосах) значений и выше. Преобразователь (насос) снабжен питающим (всасывающим) 6 и нагнетательным 4 клапанами, причем для повышения надежности применяют по два последовательно расположенных клапана на линиях нагнетания и питания. Клапаны обычно снабжаются устройствами для автоматического отвода воздуха, присутствие которого резко ухудшает режим работы насоса.

Поскольку нагнетание жидкости одноцилиндровым насосом происходит лишь при движении плунжера в одну сторону, подача жидкости будет прерывистой, что во многих случаях нежелательно, а иногда и недопустимо. Для выравнивания подачи применяют насосы – преобразователи двойного действия (рис. 145, б). Преобразователь имеет силовой цилиндр (гидравлический двигатель) 15, приводящий в движение плунжеры 13 насосной части, каждый цилиндр которой снабжен дублированными нагнетательными 9 и всасывающими (питающими) 10 клапанами.

При подаче жидкости от источника питания в соответствующую полость гидродвигателя 14 она одновременно поступает в смежную полость цилиндра 12 насоса, обеспечивая надежное заполнеие этой полости жидкостью. Ввиду этого выражение (10.3) для вычисления коэффициента усиления будет справедливым и для данного случая.

Очевидно, что насос с этой системой питания пригоден лишь для случаев, когда нагнетаемая им жидкость является рабочей средой гидродвигателя.

Реверсирование движения плунжеров осуществляется с помощью электромагнитного распределителя 11, управляемого от концевых выключателей (на схеме не показаны), на которые воздействует в конце ходов поршень 15 силового цилиндра. Применяются также схемы, в которых распределитель переключается непосредственно поршнем силового цилиндра.

Насосы такого типа применяют на давлениях до 300 МПа (3000 кгс/см²) и выше при расходе 20-40 л/мин; число рабочих ходов обычно составляет 120-150 двойных ходов в минуту. При давлениях порядка 300 МПа (3000 кгс/см²) диаметр d плунжера составляет 50-60 мм, а его ход – 200 мм. Диаметр D приводного силового цилиндра обычно равен 200-250 мм. При более высоких давлениях диаметр плунжера обычно не превышает 20 мм и ход – 120 мм.

Применяются также одно- и многоцилиндровые насосы сверхвысоких давлений с приводом от электродвигателя через понижающий механический редуктор и кривошипный механизм. Принципиальная схема типового одноцилиндрового насоса с таким приводом показана на рис. 10.3, в. Насос представляет собой жесткую плунжерную конструкцию с клапанным распределением 7. Для восприятия боковых сил применяют ползун 8. Подача такого насоса происходит по синусоидальному закону. Для выравнивания и увеличения подачи применяют двухцилиндровые насосы с приводом от общего электродвигателя. Насосы с кривошипным приводом обычно применяют при давлениях до 300 МПа (3000 кгс/см).

Подача насоса регулируется изменением числа ходов его поршня (плунжера) при постоянном рабочем объеме или изменением хода плунжера при постоянном числе ходов. Последнее достигается с помощью регулирования хода поршня приводного гидравлического двигателя насоса (рис. 10.3, а) или регулирования величины е кривошипа (рис. 10.3, в).

 

Библиографический список:

 

1. Абдурашитов С. А. Гидромашины и компрессоры [Текст]: учеб. для вузов / С. А. Абдурашитов, А. А. Тупиченков, С. М. Вершинин и др. – М.: Недра, 1974. – 296 с.

2. Балденко Д. Ф. Винтовые забойные двигатели [Текст]: справоч. пособ. / Д. Ф. Балденко, Ф. Д. Балденко, А. Н. Гноевых. – М.: ОАО Издательство «Недра», 1999. – 375 с.

3. Башта Т. М. Объёмные насосы и гидравлические двигатели гидросистем [Текст]: учеб. для вузов / Т. М. Башта. – М.: Машиностроение, 1974. – 606 с.

4. Беззубов А. В. Насосы для добычи нефти [Текст]: учеб. / А. В. Беззубов, Ю. В. Щелкалин; – М.: Недра, 1986. – 224 с.

5. Бобровский С. А. Гидравлика, насосы и компрессоры [Текст]: учеб. / С. А. Бобровский, С. М. Соколовский. – М.: Недра, 1972. – 296 с.

6. Гидравлика, гидромашины и гидропривод [Текст]: учеб. для машиностр. вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов. – 2-е изд. перераб. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.

7. Касьянов В. М. Гидромашины и компрессоры [Текст]: учеб. для вузов / В. М. Касьянов. 2-е изд. перераб. – М.: Недра, 1981. – 295 с.

8. Шумова З. И. Справочник по турбобурам [Текст] / З. И. Шумова, И. В. Собкина. - М.: Недра, 1970.- 192 с.

 

Учебное издание

Владимир Вениаминович Соловьев

Дмитрий Геннадьевич Селиванов

 

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Курс лекций

Учебное пособие

 

Корректор О. В. Мойсеня

Редактор К. В. Коптяева

Технический редактор Л. П. Коровкина

 

 

План 2011 г., позиция __. Подписано в печать ________ г.

Компьютерный набор. Гарнитура Times New Roman.

Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная.

Усл. печ. л. ____. Уч.- изд. л. _____. Тираж 120 экз. Заказ № _____.

 

 

Ухтинский государственный технический университет.

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.

Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13.

 

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: