Радиальные ОГМ многократного действия. Плоский кулисный механизм.
При необходимости получения большого крутящего момента применяют высокомоментные гидродвигатели – гидромоторы ГМ многократного действия с профильными статорным кольцом 1 в виде многогранной (до 10) звезды.
В зависимости от профиля этого кольца каждый из поршней 3 ГМ совершает за один оборот цилиндрового ротора 2 нескольких двойных ходов.
Суммарный объём, вытесняемый поршнями такого ГМ с числом цилиндров z составит за один оборот:
(10.1)
где k - количество ходов поршня за один оборот цилиндрового ротора;
h=а-в - величина хода.
Крутящий момент ГМ многократного действия в k раз больше, (или число оборотов в k раз меньше). При перепаде давления между входом и выходом ГМ Δр без учёта КПД он составит:
(10.2)
Суммарный объём может иметь большим. Следовательно, и крутящий момент может быть высоким - 120…150 КН*м.
Цилиндры можно установить в несколько рядов (до пяти).
Для уменьшения силы трения применяют ролики на игольчатых подшипниках (рис.10.2): в цилиндре выфрезерованны пазы, в которые входят сухари, несущие ролик, в связи с чем устраняется возможность проворота.
Кривые, очерчивающие рабочие части направляющих статорных колец определяют закон перемещения поршня. Хорошие свойства обеспечивает параболический закон, архимедова спираль (точка равномерно движется по равномерно вращается ρ=αφ)
Радиально-поршневой насос на базе механизма с шатуном бесконечной длины
Кинематической основой многих насосов (в частности, устанавливаемых в гидросистемах протяжных станков и в тяжелых дорожных и строительных машинах и установках) служит плоский кулисный механизм (рис. 10.3, а), представляющий собой рассмотренный раннее кривошипно-шатунный механизм, в котором длина шатуна R бесконечно велика (угол α=const=0). Кривошип 3 этого кулисного механизма шарнирно связан с ползуном (камнем) 2, скользящим в прорези кулисы 1, штанга (шток) 4 которой несет поршень 5 цилиндра 6.
При вращении кривошипа 8 вокруг оси O1 ползун (камень) 2 будет совершать вместе с осью O1 кривошипа вращательное движение вокруг оси O1 и одновременно перемещаться по вертикали в прорезе кулисы 1, приводя ее, и связанный с ней через шток 4 поршень 5 в возвратно-поступательное движение вдоль горизонтальной оси. Перемещение h кулисы 1 (и соответственно поршня в цилиндре) при повороте кривошипа на угол γ=1800 равно перемещению проекции пальца ползуна 2 на горизонтальную ось (h=2r); такой же путь совершает ползун 2 в кулисе 1 по вертикали.
Из приведенной схемы следует, что поршень 5 при повороте кривошипа 3 из нейтрального (горизонтального) положения в направлении стрелки на угол γ совершит путь
x=r-a=r-rcosγ=r(1-cosγ) (10.3)
где х - ход поршня при повороте кривошипа на угол γ=ωt;
r - длина кривошипа 1.
В соответствии с этим текущая скорость поршня 5
(10.4)
Текущая подача q1, жидкости одним поршнем
(10.5)
Следовательно, текущая скорость и соответственно подача поршня определятся законом синуса. Ускорение поршня в цилиндре определится как
(10.6)
Не нарушая кинематической сущности, последний механизм можно преобразовать в реальную плунжерную пару, схема которой представлена на рис. 10. 4, а. Ползун 2 исходной схемы (см. рис. 10.3, б) здесь преобразован в плоскую направляющую статорного кольца 2, вращающегося вокруг неподвижной оси О1, на которую опирается своей прямоугольной, грибовидной в сечении головкой 1 (соответствует кулисе 1 исходной схемы) поршень 5, входящий в цилиндр блока б, вращающегося вокруг оси О1. Изменением положения последней относительно оси О1 регулируется подача насоса.
Ввиду эксцентричного относительно ротора 6 расположения статорного кольца 2 с плоскими опорами плунжер 5 будет совершать возвратно-поступательные движения в цилиндре, а плоская его головка будет перемещаться (скользить) по плоской направляющей статорного кольца (соответствует движению ползуна 2 в прорези кулисы 1; см. рис. 10.3, б).
В соответствии с этим относительное перемещение х, текущая скорость υ и ускорение ω поршня 5 в цилиндре при е=сonst опишутся:
x=ρmax-ρ=e(1-cosγ) (10.7)
(10.8)
(10.9)
Относительные перемещения х1 скорость υ1 и ускорение головки 1 поршня 5 по направляющей 2:
x1=esinγ (10.10)
(10.11)
(10.12)
Взяв несколько цилиндров, расположенных радиально и равномерно по окружности, получим схему поршневого насоса, механизм которого построен на базе кулисного механизма с плоской направляющей (с шатуном бесконечной длины) (рис. 10.3, б). Блок 6 цилиндров посажен на цилиндрическую распределительную цапфу 8, через окна а и b которой производится питание цилиндров насоса.
Для обеспечения самовсасывания насоса статорное кольцо имеет двусторонние плоские направляющие, между которыми помещены плоские головки 3 поршня (рис. 10.3, б). С целью уменьшения трения этих головок о плоские направляющие статорного кольца применены роликовые опоры 7.
Ведущим звеном (водилом) в этом насосе является статорное кольцо с плоскими направляющими 2, вращающееся вокруг оси О2 которое через узел плоских направляющих приводит в синхронное вращение эксцентрично установленный цилиндровый блок 6.
