Соловьев Д.А., Русинов А.В. Шестеренные гидравлические машины

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Саратовский государственный аграрный университет

им. Н.И. Вавилова

ШЕСТЕРЕННЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Методические указания к лабораторно-практическим работам

для студентов факультета мелиорации и обустройства села

специальности 171100 – машины и оборудование

природообустройства и защиты окружающей среды

Саратов 2001

Шестеренные гидравлические машины: Методические указания к

лабораторно-практическим работам для студентов факультета

мелиорации и обустройства села специальности 171100 – машины и

оборудование природообустройства и защиты окружающей среды /

Составили Д.А. Соловьев, А.В. Русинов. Саратов: Сарат. гос. агр.

ун-т. им. Н.И. Вавилова 2001. 40с.

Методические указания предназначены для проведения

лабораторно-практических занятий по курсам: “Гидравлика,

гидравлические машины и гидропривод”, “Силовое оборудование”

для студентов 3-го курса факультета “Мелиорация и обустройство

села” специальности 171100 – машины и оборудование

природообустройства и защиты окружающей среды. Могут быть

использованы при выполнении курсовых и дипломных проектов.

ВВЕДЕНИЕ

Современный уровень развития агропромышленного комплекса

невозможен без использования гидравлических машин и

оборудования. В механизированном мелиоративном производстве

основным энергетическим средством являются машины,

оборудованные гидравлическими навесными системами, которые

предназначены для подъема и опускания навесных машин, рабочих

органов прицепных машин, для автоматического регулирования

положения рабочих органов и догрузки ведущих колес трактора.

В настоящее время почти все машины, применяемые в

мелиоративном производстве, оснащены гидравлическим

оборудованием. Гидрофицированы тракторы, автомобили,

сельскохозяйственные, мелиоративные, строительные и дорожные

машины. Практически все современные мелиоративные и

строительные машины отечественного производства имеют в

составе гидравлического оборудования шестеренные

гидравлические машины.

Шестеренные насосы широко применяют без регулирования в

гидропередачах с дроссельным управлением для подачи смазки,

рабочей жидкости и в ряде других случаев. Гидромоторы

шестеренного типа нашли распространение для привода отдельных

узлов и механизмов. Основными преимуществами шестеренных

гидромашин являются надежность в работе, простота конструкции и

изготовления, высокий КПД, компактность и малая масса.

Данные методические указания разработаны для изучения

студентами конструкции и эксплуатации шестеренных

гидравлических машин. Они составлены на основании курсов

“Гидравлика, гидравлические машины и гидравлический привод”,

“Силовое оборудование” и соответствуют образовательным

стандартам высших учебных заведений.

1. КОНСТРУКЦИИ ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ

1.1. Общие сведения

Насос – составная часть любой гидравлической системы. Он

преобразует механическую энергию двигателя (или электромотора)

в энергию потока жидкости, поэтому по отношению к другим

гидроагрегатам служит источником расхода жидкости в

гидросистеме. Шестеренным называется роторный насос с рабочими

звеньями в виде шестерен (зубчатых колес), обеспечивающих

геометрическое замыкание рабочих камер и передающих

вращающий момент.

Шестеренные насосы используют для получения давлений до 25

МПа. Объемный КПД, как правило, составляет 0,95…0,96, общий

КПД - 0,87…0,9. Они могут быть выполнены с шестернями

внешнего и внутреннего зацепления, причем первые наиболее

распространены.

Шестеренный насос состоит из корпуса 4 (рис. 1, а), в котором

вращаются две шестерни 2 – ведущая и ведомая. На стороне камеры

всасывания 1 зубья выходят из зацепления, освобождая

пространство, занимаемое ими во впадинах шестерен. В результате

этого в камере 1 создается разрежение, под действием которого

рабочая жидкость засасывается из бака. Из камеры всасывания

рабочая жидкость, заполняющая впадины между зубьями,

переносится шестернями по внутренней поверхности корпуса (как

показано стрелками) к камере нагнетания 3. Здесь зубья шестерен

входят в зацепление и вытесняют жидкость из впадин, которая из

камеры нагнетания поступает в нагнетательный трубопровод.

Все шестеренные насосы имеют простую бесклапанную

конструкцию с малым количеством вращающихся и трущихся

деталей и небольшие габариты, а, следовательно, малую удельную

массу на единицу объема нагнетаемой жидкости за единицу

времени. Работают насосы при высокой частоте вращения, поэтому

их можно соединять непосредственно с валами двигателей.

К недостаткам шестеренных насосов можно отнести пульсацию

жидкости на выходе. Для ее снижения используют косозубое или

шевронное зацепление. Условное обозначение шестеренных насосов

показано на рис. 1 б.

Рис. 1 Схема шестеренного насоса: а – конструкция; б – условное

обозначение; 1 – камера всасывания; 2 – шестерни; 3 – камера

нагнетания; 4 – корпус насоса

Маркировка включает в себя буквы НШ, означающие, что насос

шестеренный, и цифры, указывающие рабочий объем или

теоретическую подачу рабочей жидкости (см

) за один оборот вала.

Шестеренные насосы гидравлических систем мелиоративных,

строительных, дорожных и других машин по исполнению делят на

три группы, которые обозначают цифрами 2, 3 и 4. К группе 2

относят насосы с номинальным давлением нагнетания 14 МПа и

рабочими объемами за один оборот 10 см

; 32; 50 и 100 см

; к группе

3 – насосы с номинальным давлением нагнетания 16 МПа и

рабочими объемами за один оборот 4 см

; 6,3; 10; 25; 32; 40; 50; 71;

100; 160 и 250 см

; к группе 4 относят насосы с номинальным

давлением нагнетания 20 МПа и рабочими объемами за один оборот

4 см

; 6,3; 10; 25; 32; 40;50; 71; 100; 160 и 250 см

. Цифры,

указывающие на исполнение (на способность развивать

определенное давление), указываются в индексации насосов

последними. Заканчивается маркировка букой Л, если насос левого

вращения (для правого вращения буква отсутствует).

Примеры маркировок

НШ-32-3 ГОСТ 8753-80 – насос с правым вращением ведущего

вала, рабочим объемом секции 32 см

, 3-го исполнения.

НШ-32-10-3Л ГОСТ 8753-80 - двухсекционный насос с рабочими

объемами секций 32 и 10 см

, 3-го исполнения, с левым

направлением вращения ведущего вала.

1.2. Устройство насосов типа НШ

Шестеренные насосы типа НШ устроены следующим образом. В

колодцах корпуса 7 (рис. 2), изготовленного из алюминиевого

сплава, в двух парах бронзовых втулок 11 и 15 вращаются шестерни:

ведущая 13 и ведомая 14. Корпус закрыт алюминиевой крышкой 5,

привернутой к нему болтами 1. Между торцами крышки и корпуса

проложено уплотнительное кольцо 6 из маслостойкой резины

круглого сечения. Приводной шлицевой вал насоса выполнен заодно

с ведущей шестерней и уплотнен самоподжимным сальником 4,

смонтированным в крышке 5. Над сальником установлены опорное

3 и стопорное 2 кольца.

В двух цилиндрических расточках крышки находятся втулки 15,

уплотненные резиновыми кольцами 18. Передние втулки 15 могут

перемещаться вдоль своих осей. Нагнетательная полость насоса

соединена каналом Б с пространством А между верхними торцами

передних втулок и внутренней стенкой крышки. Под действием

давления масла втулки 15 вместе с шестернями поджимаются к

втулкам 11, которые, в свою очередь, плотно прижимаются к

донышкам колодцев. Этим достигается автоматическое уплотнение

стыков между торцами втулок и шестерен.

Рис. 2. Шестеренный насос типа НШ: а - разрез; б - детали насоса: А –

пространство над крышкой; Б и В – каналы; 1 – болт; 2 – стопорное кольцо

сальника; 3 – опорное кольцо сальника; 4 – сальник; 5 – крышка насоса; 6 –

уплотнительное кольцо крышки насоса; 7 – корпус насоса; 8 – патрубок; 9 – болт;

10 и 16 – уплотнительные кольца; 11 – задняя втулка; 12 – направляющие штифты;

13 – ведущая шестерня; 14 – ведомая шестерня; 15 – передняя втулка; 17 –

разгрузочная пластина; 18 – уплотнительные кольца верхних втулок

Давление масла на торцы втулок 15 распределено неравномерно.

Со стороны пространства А оно распространяется на две сплошные

кольцевые площадки на верхних торцах втулок. Часть масла,

попадающая под высоким давлением в пространство между

шестернями и нижними торцами втулок 15, стремится прижать

втулки к крышке 5. Давление масла распространяется лишь на те

участки нижних торцов втулок, которые не закрыты зубьями

шестерен. В то же время в зоне нагнетания давление на торцы

втулок во много раз больше, чем в зоне всасывания.

Совокупное действие сил, приложенных к втулкам, может

вызвать их перекос в сторону всасывающей камеры, что приведет к

одностороннему износу втулок и шестерен и повышенной утечке

масла. Чтобы избежать перекосов, между крышкой 5 и втулками 15

установлена фигурная разгрузочная пластина 17, уплотненная по

контуру резиновым кольцом 16. Последнее плотно зажато между

торцами втулок и крышкой и отделяет, часть площади торцов

втулок от действия высокого давления, создавая относительное

равенство гидравлических сил, действующих на втулки. По мере

износа втулок расстояние между их торцами и верхней крышкой

увеличивается, а кольцо 16 расширяется, поддерживая необходимое

уплотнение между крышкой и втулками. От степени натяжения

этого кольца зависит надежная и длительная работа насоса, поэтому

оно должно иметь достаточную высоту (2,8…3,2 мм).

Между сопряженными плоскостями втулок 11 и 15 для

упрощения технологии изготовления и сборки устанавливают зазор

0,1…0,15 мм. После сборки этот зазор выбирают путем разворота

втулок и фиксирования их штифтами 12. При работе насоса

относительному развороту втулок способствует также трение между

ними и цапфами шестерен. Трущиеся поверхности цапф шестерен и

втулок смазывают через радиальные канавки на торцах втулок.

Масло, просачивающееся через зазоры внутри насоса, отводится в

полость всасывания по каналам В и осевому каналу в ведомой

шестерне.

Крышка 5 прикреплена к корпусу насоса болтами 1 с внутренним

или наружным шестигранником (насосы НШ-32 и НШ-46) или

шлицем под отвертку (насос НШ-10). Головки болтов утоплены в

крышку, под них подложены пружинные стопорные шайбы. К

боковым плоскостям насоса прикреплены прямые или угловые

всасывающие и нагнетательные патрубки 8, уплотненные в местах

стыка с корпусом резиновыми кольцами 10, помещенными в

канавки на фланцах патрубков. Отверстие большего диаметра под

всасывающими патрубками отмечено на корпусе надписью «Вход».

Насосы НШ выпускают правого и левого вращения. Однако при

необходимости, насос правого вращения можно переоборудовать в

насос левого вращения, и наоборот. При этом следует иметь в виду,

что нельзя менять направление входа и выхода масла в насос (то

есть всасывающий патрубок всегда должен быть соединен с баком).

Если это правило будет нарушено, сальник ведущей шестерни

окажется под высоким давлением и будет выдавлен из крышки.

У насоса левого вращения (рис. 3, а), если смотреть со стороны

крышки, ведущая шестерня вращается против часовой стрелки и

сторона всасывания находится справа. Для того чтобы установить

правое вращение, необходимо снять крышку, вынуть из корпуса

передние втулки, не вынимая из них штифты 12 (см. рис. 2),

шестерни и задние втулки. Затем, не вынимая штифты 12 из задних

втулок, повернуть их на 180, т.е. развернуть линию стыка втулок

так, как показано на рис. 3. Ведущую и ведомую шестерни поменять

местами, вставив цапфу каждой шестерни в свою прежнюю втулку.

Переставить передние втулки так, чтобы их положение и

направление разворота стыка и штифтов было таким же, как у

задних втулок. Установить на место разгрузочную пластину 17 и

кольцо 16. После этого поставить крышку, предварительно повернув

ее на 180.

Если теперь ведущую шестерню вращать по часовой стрелке,

сторона всасывания будет находиться слева (рис. 3, б).