Методические указания. Изучение принципа действия радиально-поршневых насосов следует начать с рассмотрения их кинематики

Изучение принципа действия радиально-поршневых насосов следует начать с рассмотрения их кинематики. Кинематика плоского механизма радиального насоса незначительно отличается от кинематики кривошипно-шатунного механизма. Распределение потоков жидкости у этих насосов обеспечивается цапфенным механизмом. Следует усвоить преимущества и недостатки этого типа распределения.

Наибольшие трудности при изучении радиально-поршневых насосов возникают при анализе силовой схемы. Опираясь на правило взаимодействия двух тел по их общей нормали в точке контакта, необходимо убедиться в том, что равнодействующая силы давления поршня направлена по радиусу статорного кольца. Далее равнодействующая раскладывается по двум взаимно перпендикулярным направлениям – вдоль оси поршня и перпендикулярно к ней. Равнодействующая осевых сил воспринимается цапфой насоса. Тангенциальные силы создают крутящий момент. Действующие силы и моменты имеют пульсирующий характер, их величина зависит от фазового угла кривошипно-шатунного механизма. Важно также разобраться в том, как рассчитывают среднюю и мгновенную подачу жидкости и от каких факторов зависит неравномерность подачи.

Основными типами аксиальных насосов в авиационных приводах являются роторные насосы с торцовым распределением и свободноопертыми поршнями. Следует уяснить принцип действия аксиальных насосов, кинематику их механизмов, уметь рассчитывать скорости узлов, идеальную подачу и рабочий объем, иметь представление о различных факторах, влияющих на равномерность подачи.

В силовой схеме аксиальных насосов сила гидростического давления на поршни раскладывается на составляющую, нормальную к поверхности наклонного диска, и тангенциальную силу, создающую момент сопротивления вращению. Равнодействующая сил давления на наклонный диск имеет пульсирующий характер, так как с полостью нагнетания в течение одного оборота связано различное количество поршней.

Условием герметичности торцевого распределителя жидкости аксиально-поршневого насоса является оптимальное превышение сил прижима блока цилиндров к распределителю над силами отжима, возникающими в стыковом зазоре между уплотняемыми поверхностями.

Для ознакомления с работой шестеренных насосов необходимо выделить замкнутый контур, образующий камеру высокого давления, и рассмотреть ее сокращение при вращении шестерен. Подача жидкости шестеренными насосами представляет собой разность объемов, вытесняемых парами зубьев, образующих камеру высокого давления. Мгновенная подача шестеренного насоса зависит от положения линии контакта зубьев, находящихся в зацеплении. Для понимания особенностей конструкции этих насосов необходимо особое внимание уделить принципу автоматической компенсации осевых и радиальных зазоров между шестернями и корпусом. Принцип компенсации зазоров базируется на уравнениях сил, выражающих условия нераскрытия стыков насоса.

Следует составить представление о двух основных проблемах эксплуатации объемных насосов – кавитации и выделении растворенного воздуха из рабочей жидкости. К отрицательным последствиям этих явлений относится высокий уровень пульсации давления в напорной линии, эрозия золотников, деструкция рабочей жидкости, повышенный износ сопряжений и подшипников.

Определенными преимуществами в тяжелых условиях всасывания (вязкая жидкость, пониженное давление) обладают насосы с клапанно-щелевым распределением. Клапаны в напорной линии этих насосов препятствуют возникновению обратных токов жидкости и забросов давления.

Литература: [1, c. 88–157]; [2, c. 179–367]; [3, c. 299–350].

Вопросы для самопроверки

1. Какие типы авиационных насосов относятся к классу роторных машин?

2. Вычертите схему радиального насоса и объясните принцип действия цапфенного распределителя.

3. Изобразите параллелограмм сил, действующих в точке контакта поршня со статорным кольцом радиального насоса.

4. Как рассчитать идеальную подачу радиального насоса?

5. Вычертите схему аксиального насоса и объясните принцип действия торцевого распределителя.

6. В чем состоит условие герметичности торцевого распределителя аксиального насоса?

7. Изобразите параллелограмм сил, действующих в точке контакта поршня с наклонным диском.

8. Объясните принцип действия шестеренного насоса. Какой замкнутый контур следует рассмотреть для выяснения принципа его работы?

9. В каком положении шестерен мгновенная подача шестеренного насоса будет наибольшей?

10. Как сформулировать условие нераскрытия стыка между терцами шестерен и корпусом насоса?

11. Начертите схему компенсации радиального зазора у шестеренного насоса.

12. Начертите схему пластинчатого насоса и объясните принцип его действия. Каковы достоинства и недостатки этих насосов?

13. Почему у шестеренного насоса радиальная сила, воспринимаемая подшипником ведомой шестерни, больше силы ведущей шестерни?

14. Почему насосы с клапанно-щелевым распределением при пониженном давлении питания создают пульсацию давления, меньшую, чем насосы с торцевым распределением?

15. В каких случаях работа насосов сопровождается кавитацией? Каковы меры предупреждения кавитации в насосах?