2. Гидромашины

Основными элементами гидросистем являются ГМ (гидромашины). ГМ – это устройство, создающее или использующее поток РЖ.

ГМ - к ним относятся насосы и гидродвигатели, которых может быть несколько, они служат для преобразования механической энергии в энергию перемещаемой жидкости (насосы) или для преобразования гидравлической энергии потока в механическую энергию (гидравлические двигатели – гидромоторы).

Все ГМ по принципу действия делятся на два основных типа: динамические и объемные.

Динамическая ГМ – в ней взаимодействие ее рабочего органа с РЖ происходит в проточной полости, постоянно сообщенной с входом и выходом ГМ. Для рабочего процесса динамической ГМ характерны высокие скорости движения ее рабочих органов в РЖ.

2.1. Объемные гидромашины

Объемная ГМ - в ней взаимодействие ее рабочего органа с РЖ происходит в герметичной рабочей камере, попеременно сообщенной с входом и выходом ГМ. В объемной ГМ входная область всегда отсоединена от выходной.

К классу ОГМ относятся гидронасосы – генераторы энергии потока жидкости и гидродвигатели – потребители энергии.

В объемных насосах взаимодействие рабочего органа с РЖ происходит в замкнутых объемах (рабочих камерах), которые попеременно сообщаются с полостями всасывания и нагнетания.

Рабочий орган, обеспечивающий заполнение камеры РЖ, а затем ее вытеснение, называется вытеснителем. Рабочий процесс такой ГМ заключается в силовом взаимодействии вытеснителя ГМ и РЖ.

Важнейшим свойством ОГМ является герметичность. У всех объемных насосов рабочая камера в любой момент времени соединена или с полостью всасывания, или с полостью нагнетания – эти полости всегда изолированы друг от друга – всасывающий и напорный трубопроводы также разделены.

Герметичность позволяет обеспечить значительное разряжение во всасывающей полости насоса. Это обеспечивает самовсасывание - подъем РЖ во всасывающем трубопроводе перед началом нагнетания.

Объемные насосы отличаются жесткостью характеристики, т.е. увеличением давления насоса, вызванное сопротивлением в напорном трубопроводе, что приводит к небольшому уменьшению его подачи.

По сравнению с динамическими, объемные насосы имеют существенный недостаток – неравномерность подачи - нагнетание РЖ отдельными объемами (порциями).

По характеру движения рабочего органа все объемные насосы разделяются на две группы: возвратно-поступательные (поршневые) и роторные.

2.2. Роторные гидромашины

Роторные ГМ широко используются в ОГП. Роторными называют насосы вращательного движения, содержащие статор, ротор и замыкатели, герметично соприкасающиеся со статором и ротором и разделяющие приемную камеру от нагнетающей.

В роторных насосах взаимодействие рабочего органа с РЖ происходит в подвижных рабочих камерах, которые попеременно соединяются с полостями всасывания и нагнетания. Это позволяет исключить из конструкции насосов клапаны.

Отсутствие клапанов обеспечивает роторным насосам большую быстроходность, т.е. число рабочих циклов в единицу времени. Это создает и второе отличие от поршневых насосов – обратимость, т.е. практически любой роторный насос может быть использован в качестве гидромотора.

Важной конструктивной особенностью роторных насосов является многократность, что обеспечивает большую равномерность подачи по сравнению в возвратно-поступательными насосами, но пульсация подачи всегда имеет место. Эта пульсация меньше для насосов с нечетным числом рабочих камер.

Существенный недостаток роторных насосов – РЖ обеспечивает смазывание его поверхностей, поэтому она должна быть чистой и неагрессивной по отношению к материалу насоса, а также обладать смазывающими способностями.

Отсутствие клапанов значительно уменьшает гидравлические потери, что позволяет принимать гидравлический КПД равным единице. В этом случае полный КПД роторного насоса равен произведению объемного и механического КПД.

Роторные насосы имеют большое разнообразие конструкций. На рис. 2.1 приведена классификация роторных насосов. Все роторные насосы делят на две большие группы: роторно-вращательные и роторно-поступательные.

К группе роторно-вращательных ОГМ относятся те, у которых рабочие камеры совершают только вращательное движение. Эта группа объединяет шестеренные и винтовые ОГМ.

Шестеренные ГМ выполняют на базе двух или нескольких зубчатых колес с внешним либо внутренним зацеплением.

У винтовых ОГМ рабочие камеры образуются винтовыми поверхностями и корпусом. В зависимости от числа винтов различают одно-, двух- и многовинтовые ОГМ.

К группе роторно-поступательных ОГМ относятся те, у которых подвижные рабочие звенья совершают сложное движение: вращательное и возвратно-поступательное. Рабочие звенья могут иметь форму пластин или поршней (соответственно пластинчатые - шиберные или поршневые ОГМ).

Если оси поршней перпендикулярны к оси блока цилиндров, то ОГМ относят к классу радиально-поршневых. Если же оси поршней параллельны оси блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45⁰, то такие ОГМ называют аксиально-поршневыми.

Аксиально-поршневые ОГМ выполняют по двум основным схемам: с наклонным диском (шайбой) или с наклонным блоком цилиндров. В первом случае оси блока цилиндров и вала насоса лежат на одной прямой, а во втором – образуют ломаную линию.

Обращенные роторные насосы являются гидромоторами вращательного действия. Так же как и насосы, они могут быть регулируемыми и нерегулируемыми, реверсивными и нереверсивными.

Рис. 2.1. Классификация роторных насосов