Гидравлика (стр. 6 из 7)
5 Полезная мощность насоса
- мощность, сообщаемая насосом перекачиваемой жидкости: 
. (6.3)6 К.п.д. насоса
- отношение полезной мощности к мощности насоса 
. (6.4)6.3 Поршневые насосы
Поршневые насосы представляют собой простейшие объемные машины с возвратно-поступательным движением поршня в цилиндре. Схема однопоршневого насоса одностороннего действия показана на рис.6.3.
Рисунок 6.3 – Схема поршневого насоса:
1 – рабочая камера; 2 – поршень; 3, 4 – клапаны; 5, 6 – напорный и всасывающий трубопроводы; 7 – резервуар; 8 – кривошипно-шатунный механизм
Во время работы двигателя вращательное движение его вала при помощи кривошипно – шатунного механизма преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня. Если поршень движется вправо, то объем рабочей камеры увеличивается, а давление в ней уменьшается. Всасывающий клапан открывается, и жидкость из резервуара по всасывающему трубопроводу поступает в насос. Если поршень движется влево, то объем рабочей камеры уменьшается, а давление в ней увеличивается, всасывающий клапан закрывается, напорный открывается, и жидкость поступает в напорный трубопровод. За один двойной ход поршня насос производит одно всасывание и одно нагнетание, поэтому он называется насосом одностороннего действия.
Подача насоса одностороннего действия определяется по формуле
, (6.5)где
- рабочий объем; h – ход поршня, h=2r; n – число двойных ходов поршня в единицу времени; 
- объемный к.п.д. ( 
).Поршневые насосы применяют для перекачивания воды, вязких и загрязненных жидкостей. Достоинством этих насосов является их способность к самовсасыванию. При запуске поршневой насос не нуждается в предварительном заливе.
6.4 Пластинчатые насосы
В пластинчатых насосах вытеснителем являются пластины. Рабочие камеры образованы двумя соседними пластинами и поверхностями ротора и статора. Схема пластинчатого насоса показана на рис. 6.4.
Рисунок 6.4 – Схема пластинчатого насоса:
1 – ротор; 2 – статор; 3 – пластина; 4 – камера всасывания; 5– камера нагнетания
Насос состоит из статора (корпуса) и ротора, в радиальных пазах которого установлены пластины. Пластины при вращении ротора совершают относительно него возвратно-поступательное движение. Ротор расположен в статоре с эксцентриситетом е. Статор имеет камеры всасывания и нагнетания. При вращении ротора пластины под действием центробежных сил прижимаются к внутренней поверхности статора. Жидкость из камеры всасывания переносится в камеру нагнетания.
Подачу пластинчатого насоса можно определить по формуле
, (6.6)где в - ширина пластины; е-эксцентриситет; D- диаметр статора;
z- число пластин;
- толщина пластины; n - частота вращения ротора; -объемный к.п.д. ( 
).Пластинчатые насосы применяются в основном для подачи масла в системы гидропривода станков, прессов, транспортных машин, а также для перекачивания других смазочных материалов и вязких продуктов.
6.5 Шестеренные насосы
Шестеренные насосы получили широкое распространение для подачи масел в системы гидропривода, а также для перекачивания смазочных материалов. Наиболее широко применяются насосы с шестернями внешнего зацепления. На рис. 6.5 приведена схема такого насоса. Он состоит из двух одинаковых шестерен ведущей и ведомой, установленных в корпусе с минимальными зазорами. Шестерни вращаются навстречу другу. При вращении шестерен жидкость заполняет впадины и переносится из полости всасывания в полость нагнетания и далее, при вступлении зубьев в зацепление, вытесняется в напорное окно.
Рисунок 6.5 - Схема шестеренного насоса
Подача шестеренного насоса определяется по формуле
, (6.7)где m-модуль зацепления; z-число зубьев; n - частота вращения ротора;
-объемный к.п.д. ( 
).7 Объемные гидродвигатели и гидроаппаратура
7.1 Объемные гидродвигатели
Объемным гидродвигателем называется объемная гидромашина для преобразования энергии потока жидкости в энергию движения выходного звена (вала, штока). В зависимости от характера движения выходного звена гидродвигатели подразделяются на три класса:
а) гидроцилиндры – объемные гидродвигатели с поступательным движением выходного звена;
б) поворотные гидродвигатели - объемные гидродвигатели с углом поворота меньше 360°;
в) гидромоторы - объемные гидродвигатели с вращательным движением выходного звена.
1 Гидроцилиндры. Гидроцилиндры являются простейшими гидродвигателями, которые применяются в качестве исполнительных механизмов гидроприводов различных машин и механизмов с поступательным движением выходного звена.
В гидроцилиндрах одностороннего действия движение выходного звена под действием потока рабочей жидкости осуществляется только в одном направлении, в гидроцилиндрах двустороннего действия – в обоих направлениях. Кроме этого, гидроцилиндры выполняются с односторонним или двусторонним штоком. Преимущественно применяют гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. Схема такого гидроцилиндра показана на рис. 7.1.
Расход гидроцилиндра определяется из соотношения
, (7.1)где Sэ – эффективная площадь поршня гидродвигателя;
Vn – скорость движения поршня;
- объемный к. п. д. 
Рисунок 7.1 – Схема гидроцилиндра с односторонним штоком двустороннего действия
Площадь Sэ зависит от направления движения поршня. При движении поршня вправо Sэ пр = pD2/4, при движении влево – Sэ лев = p(D2 – d2)/4. При изменении площади соответственно изменяются расход и скорость движения жидкости при ходе влево или вправо.
Усилие на штоке F определяется из уравнения равновесия поршня и для хода вправо будет равно:
F = (F1-F1)∙
(7.2)или
∙ , (7.3)где р1 и р2 – давления жидкости в рабочей и сливной полостях гидроцилиндра; D – диаметр поршня; d – диаметр штока;
- механический к. п. д. гидроцилиндра, учитывающий потерю энергии в гидроцилиндре на преодоление сил трения при движении поршня и штока ( = 0,85-0,95).Выходная (полезная) мощность гидроцилиндра Nвых определяется из соотношения
Nвых = F×Vn, (7.4)
гдеF – усилие на штоке; Vn – скорость передвижения поршня.
Входная мощность N определяется параметрами на входе в цилиндр:
Nвх = PQ, (7.5)
где р – давление на входе в цилиндр; Q – расход гидроцилиндра. К. п. д. цилиндра – это отношение выходной мощности к входной
, (7.6)2 Поворотные гидродвигатели. По конструкции поворотные гидродвигатели бывают поршневые, лопастные и мембранные. Наиболее распространены поршневые поворотные гилродвигатели (рис. 7.2).
 | Для обеспечения поворотного движения рабочую жидкость подают в рабочие камеры гидродвигателя.Поворотное движение осуществляется за счет применения реечно-зубчатой передачи. Угол поворота вала рабочей машины ограничивается ходом поршня двигателя. |
| Рисунок 7.2 – Поршневой поворотный гидродвигатель |
3 Гидромоторы. Это объемные гидродвигатели вращательного движения. В машиностроении в качестве гидромоторов используют объемные роторные гидромашины. Благодаря свойству обратимости роторных насосов, любой из них может быть использован в качестве гидромотора. Гидромоторы, как и насосы, классифицируют на шестеренные, винтовые, пластинчатые и поршневые.
В зависимости от возможности регулирования рабочего объема гидромоторы делятся на регулируемые и нерегулируемые. Если выходное звено гидромотора может вращаться в обе стороны, то он называется реверсивным. Условное обозначение реверсивного регулируемого гидромотора показано на рис. 7.3.