Определение и классификация винтовых гидромашин

Винтовая гидромашина – роторная гидромашина с рабочими звеньями в виде винтов, которые вращаются в неподвижной обойме. В зависимости от количества винтов различают одновинтовые, двухвинтовые, трехвинтовые и многовинтовые гидромашины [17].

Винтовую гидромашину можно рассматривать как шестеренную машину с косозубыми шестернями, угол наклона зубьев которых увеличен а число - уменьшено до числа заходов винтовой нарезки.

Винтовые гидромашины обратимы, то есть могут использоваться как в качестве насосов, так и в качестве гидромоторов.

Перемещение рабочей жидкости в винтовых гидромашинах происходит в осевом направлении (вдоль осей винтов) без изменения геометрического объема рабочих камер (винтовые гидромашины нерегулируемые), которые образуются нарезками винтов, их телом и внутренней поверхностью росточек корпуса.

Рабочие камеры, которые во всасывающей полости винтового насоса заполняются рабочей жидкостью, при вращении винтов отделяются от этой полости винтовыми нарезками, которые смыкаются между собой. За один оборот ротора жидкость в герметичных камерах перемещается в осевом направлении от полости всасывания к полости нагнетания на расстояние, которое равняется шагу нарезки винта. В нагнетательной полости нарезки винтов размыкаются и рабочая жидкость вытесняется в нагнетательный патрубок насоса.

Так как выступы нарезки винтов можно сравнить с поршнями, которые движутся непрерывно в одном направлении, неравномерность подачи винтовых насосов из-за геометрического изменения объемов рабочих камер отсутствует. Пульсацию подачи обуславливают сжимаемость рабочей жидкости и ее возможные обратные потоки, что вызывает и некоторую пульсацию давления на выходе насоса.

Кроме достаточно высокой равномерности подачи, к преимуществам винтовых насосов относятся надежность, бесшумность в работе даже при больших скоростях вращения ротора (50 с^-1 и выше), и относительная компактность, хотя по этому показателю указанные насосы уступают шестеренным. Основным недостатком винтовых гидромашин является сложность изготовления.

Преимуществами винтовых гидромоторов является незначительная инерционность подвижных элементов из-за их небольших радиальных размеров. Это определяет эффективность использования таких гидромашин в динамических режимах (частые пуски и торможения, реверсирование).

Находят достаточно широкое применение в промышленности трехвинтовые насосы с подачами до 7000 л/мин., давлениями до 10 МПа, частотами вращения до 3000 об/мин., мощностями до 100 кВт, двухвинтовые насосы - с подачами до 1000 л/мин., давлениями до 4 МПа, частотами вращения до 1500 об/мин., мощностями до 100 кВт, одновинтовые насосы - с подачами до 450 л/мин., давлениями до 1 МПа, частотами вращения до 3000 об/мин., мощностями до 20 кВт.

Ввиду подавляющего использования винтовых гидромашин в качестве насосов, конструктивные особенности, принцип действия и основные расчетные зависимости рассмотрим на их примерах.

Трехвинтовой насос