ОСНОВНЫЕ ОТЛИЧИЯ ОБЪЕМНЫХ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Объемные двигатели действуют в результате наполнения жидкостью рабочих камер и перемещения вытеснителей. Под вытеснителем понимается рабочий орган, непосредственно совершающий работу под действием на него давления жидкости. Конструктивно вытеснитель может быть выполнен в виде поршня, пластины, зуба шестерен или ротора. В объемных гидравлических двигателях ведомое звено может совершать как циклическое возвратно-поступательное или возвратно-поворотное, так и непрерывное движение.
16
Объемные гидродвигатели характеризуются тремя основными признаками:
наличием рабочих камер, которые периодически сообщаются со входом или выходом машины, при этом жидкость наполняет каждую камеру или выталкивается из нее;
изменением давления в рабочей камере от начального до конечного постепенно вследствие изменения объема камеры или скачкообразно вследствие сообщения камеры с выходом;
несущественной зависимостью усилий на рабочих органах двигателя от скорости движения жидкости в камерах.
ОСОБЕННОСТИ ВЗД
Винтовые двигатели относятся к объемным роторным гидравлическим машинам, которые отличаются многообразием типов и конструкций [7].
Сравнительно малая металлоемкость и простота конструкции этих гидромашин по сравнению с поршневыми явились важными факторами, способствующими их широкому использованию в современной технике.
Характерным для роторных гидромашин является наличие развитых поверхностей трения и щелевых уплотнений, поэтому большинство из них работают с использованием жидкостей с хорошей смазывающей способностью, свободных от механических примесей. Исключение составляют одновинтовые гидравлические машины, предложенные Р. Муано.
Согласно общей теории винтовых роторных гидравлических машин, элементами рабочих органов (РО) являются:
статор двигателя с полостями, примыкающими по концам к камерам высокого и низкого давления;
ротор - винт, носящий название ведущего, через который крутящий момент передается исполнительному механизму;
замыкатели - винты, носящие название ведомых, назначение которых уплотнять двигатель, т.е. препятствовать перетеканию жидкости из камеры высокого давления в камеру низкого давления.
В одновинтовых гидромашинах используются механизмы, в которых замыкатель образуется лишь двумя деталями, находящимися в постоянном взаимодействии, - статором и ротором.*
Упрощенная схема двигателя показана на рис. 1.1. При цирРис. 1.1. Схема роторного гидродвигателя для бурения:
1 - неподвижный корпус (статор); 2 - ротор; 3 -выходной вал; 4 - упорные подшипники; 5 - радиальные подшипники; 6 - породоразрушающий инструмент; р1 - область высокого давления жидкости; р2 - область низкого давления жидкости
При циркуляции жидкости через РО под действием перепада давления на роторе двигателя вырабатывается крутящий момент, причем винтовые поверхности РО, взаимно замыкаясь, разобщают область высокого давления и область низкого давления. Следовательно, по принципу действия винтовые двигатели аналогичны поршневым, у которых имеется винтообразный поршень, непрерывно перемещающийся в цилиндре вдоль оси двигателя (принцип капсулизма Муано) [87, 155].
К отличительным особенностям ВЗД следует отнести:
отсутствие быстроизнашивающихся распределительных устройств, поскольку распределение жидкости по камерам РО осуществляется автоматически за счет соотношения чисел зубьев и шагов винтовых поверхностей ротора и статора;
кинематику РО, в относительном движении которых сочетается качение со скольжением при относительно невысоких скоростях последнего, что снижает износ рабочей пары; непрерывное изменение положения контактной линии (геометрического места точек касания ротора и статора) в пространстве, в результате чего механические примеси, находящиеся в жидкости, имеют возможность выноситься потоком из РО.
На рис. 1.2 показана траектория трех точек, принадлежащих поперечному сечению ротора. Точка А отрезка А02 соединена с осью ротора. При вращении этой оси (точки 02) по часовой стрелке по траектории с радиусом е точка А движется против часовой стрелки по эллипсу, в точках А, В, С и Е прикасаясь к контуру статора. Другая, диаметрально противоположная точка F также описывает эллипс, большая ось которого равна диаметру поперечного сечения ротора d и касается контура статора только в точках В и Е. Промежуточные точки контура ротора также движутся по эллипсам, оси которых наклонены под различными углами к осям сечения статора. Важно, что в точках периодического контакта пары ротор - статор имеется только мгновенное скольжение и отсутствуют относительные пробеги поверхностей.
Благодаря указанным особенностям ВЗД являются практически единственным типом объемных гидравлических двигателей, которые сравнительно долговечны при перекачивании жидкостей, содержащих механические примеси и не обладающих смазывающими свойствами. Это достигается за счет особенностей принципа действия и конструктивного исполнения РО.
ВЗД отличаются традиционным конструктивным исполнением РО: металлическим ротором с износостойкой рабочей поверхностью и статором, имеющим эластичную обкладку с внутренней винтовой поверхностью. Такое исполнение берет свое начало с первых насосов Муано [22] и объясняется технологическим фактором - рациональностью выполнения формующего стержня для изготовления эластичной обкладки в форме вала.
Выбор эластомера (обычно это резина) в качестве материала обкладки статора определяется:
необходимостью получения достаточной износостойкости в абразивной среде (широкий опыт использования резинометаллических подшипников в различных тяжелых условиях подтверждает это положение) [96];
возможностью компенсации погрешностей изготовления ротора и статора (профиля, диаметров, шагов и прямолинейности осей винтовых поверхностей);
возможностью обеспечения герметичности рабочих камер за счет создания натяга в РО увеличением диаметральных размеров ротора.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 786; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!