5. Гидравлические машины

5.1. Классификация и области применения гидравлических

машин основных типов

Гидравлические машины – это устройства, преобразующие механическую энергию движения рабочих органов в энергию движения жидкости или наоборот. К гидравлическим машинам (рис. 5.1) относят насосы, гидравлические двигатели и их комбинации, называемые гидравлическими передачами.

Рис. 5.1. Классификация гидравлических машин

Насосы – это устройства, передающие жидкости энергию механического движения рабочих органов. Гидравлические моторы выполняют обратную функцию, они преобразуют энергию жидкости в механическую (кинетическую) энергию движения рабочих органов мотора. Гидравлические передачи преобразуют один вид механического движения в другой с использованием промежуточного его преобразования в гидравлических машинах.

По характеру движения выходного звена объемные гидропередачи разделяют на передачи вращательного, возвратно-поступательного и возвратно-поворотного действия. Исполнительные механизмы вращательного действия называют гидромоторами; возвратно-поступатель-ного действия – силовыми гидроцилиндрами; возвратно-поворотного действия – моментными гидроцилиндрами.

Устройства управления (распределители потоков жидкости и регуляторы) служат для изменения давления, расхода или направления движения потоков жидкости.

Вспомогательные устройства гидросистем выполняют функции хранения, поддержания необходимого количества рабочей жидкости и ее качества – температуры, чистоты (отсутствия посторонних включений) и др. К ним относятся: фильтры, охладители, ресиверы, гидроаккумуляторы и др.

Насосы разделяют на два основных класса: динамические и объемные. Динамическими называют насосы, в которых энергия движения рабочих органов сообщается жидкости путем воздействия гидродинамических сил на незамкнутый ее объем. Они разделяются на лопастные, вихревые, лабиринтные, струйные.

К лопастным относят центробежные и осевые насосы. В центробежных насосах жидкость движется от оси вращения рабочего органа (крыльчатки) к периферии, а у осевых – вдоль оси вращения крыльчатки. В лабиринтных насосах жидкость движется по винтовым канавкам цилиндрического статора вдоль его оси под воздействием аналогичных, но направленных в другую сторону, канавок на роторе.

В струйных насосах струя высоких энергетических параметров (большого давления или имеющая высокую скорость движения) увлекает за собой (эжектирует или инжектирует) относительно большой объем окружающего воздуха. Эжекторами называют струйные насосы, в которых струя высоких энергетических параметров охватывает струю низких параметров, а инжекторами – в которых струя высоких параметров охватывается подсасываемой струей.

Объемными называют насосы, в которых энергия передается жидкости за счет периодического изменения размеров замкнутого объема при попеременном сообщении его со входом и выходом насоса. Класс объемных насосов включает поршневые и различные типы роторных насосов: шестеренные, пластинчатые, плунжерные, винтовые (шнековые), ротационные воздуходувки. Разнообразие гидравлических машин обусловлено тем, что каждый из них имеет перед другими преимущества в определенной области параметров. Если в качестве основных параметров насосов принять напор, расход (подачу) жидкости, мощность, частоту вращения и КПД, то области предпочтительного использования гидравлических машин различных типов, с ориентировочными значениями их границ будут выглядеть так, как показано на рис. 5.2 в координатах напор – расход (H–Q) и мощностью – частота вращения вала (N–n).

Из рис. 5.2 видно, что наибольшие расходы жидкости при относительно малых напорах и больших частотах вращения валов соответствуют осевым насосам, а несколько меньшие величины этих же параметров – центробежным насосам. Наибольшие напоры при малых расходах жидкости и малых частотах вращения валов соответствуют поршневым и роторным радиально-плунжерным насосам.