Користувач:Uliana Salo
Роторні гідромашини - це об'ємні гідравлічні машини, в яких витискувачі здійснюють обертальний або обертально-поступальний рух. У роторних гідромашинах витіснення рідини здійснюється з камер, які виконують обертальний рух, завдяки чому відбувається перенесення робочої рідини із входу на вихід гідромашини.
Класифікація роторних гідромашин
Класифікація роторних гідромашин за принципом дії виглядає таким чином:
1. Роторно-обертальні гідромашини, у яких робочі органи здійснюють тільки обертальний рух
• Зубчасті гідромашини, у яких робоча рідина переміщається в напрямку, перпендикулярному до осі обертання робочих органів (шестерень)
• Шестеренні гідромашини з евольвентним зачепленням:
з внутрішнім зачепленням;
із зовнішнім зачепленням.
• Героторна гідромашина з трохоїдальним зачепленням.
• Гвинтові гідромашини, у яких робоча рідина переміщається уздовж осі обертання робочих органів:
- одногвинтові;
- багатогвинтові.
2. Шиберні (пластинчасті) гідромашини, у яких робочі камери утворюються робочими поверхнями ротора, статора, суміжних шиберів та бокових кришок
• Роторно-пластинчасті
• Однократної дії:
регульовані;
нерегульвані;
• Двократної дії;
• Багатократної дії;
3. Роторно-поршневі гідромашини, у яких робочі камери утворені робочими поверхніми поршнів (плунжерів) і циліндрів:
• Аксіально-поршневі гідромашини, у яких осі поршнів паралельні осі обертання ротора або утворюють з нею кут менший 45о:
- з похилим диском;
- з похилим блоком.
• Радіально-поршневі гідромашини, у яких осі поршнів перпендикулярні до осі обертання ротора або утворюють з нею кут більший 45о:
- однократної дії;
- багатократної дії.
Роторні гідромашини зазвичай складаються з наступних елементів: статора, ротора, пов'язаного з валом гідромашини, і витискувачів, що здійснюють витіснення рідини (у насосах), або у які поступає рідина під тиском (у гідромоторах).
Особливості роторних гідромашин:
• оборотність, тобто здатність гідромашини працювати як в режимі насоса, так і в режимі гідродвигуна;
• швидкохідність - частоти обертання роторних гідромашин в окремих випадках досягають 5 тис. об/хв (і до 10 тис об/хв для шестеренних гідромоторів);
• здатність працювати тільки на чистих рідинах, що не містять абразивних часток.
Аксіально-поршневі гідромашини (АПГ) є одними з найбільш поширених в різноманітних гідравлічних системах. Підвищення їх потужності з одночасним підвищенням вимог до вібро-акустичних, енергетичних, регулювальних і пульсаційних характеристик вимагає детально обгрунтованого вибору конструктивних елементів машин. Конструктивні параметри, режими роботи гідромашини, параметри робочої рідини визначають характер робочого процесу, який є основним фактором, що впливає на вказані характеристики [1]. При цьому його організація з метою покращення тільки однієї з характеристик приводить, як правило, до погіршення інших. Тому потребує вирішення задача багатокритеріальної оптимізації. Для правильної постановки і розв’язання такої задачі необхідно детально проаналізувати вплив змін тиску в робочих порожнинах гідромашини в процесі роботи на кожну з вказаних характеристик.
Аксиально-Поршневі машини бувають із похилим диском і з похилим блоком циліндрів, бескарданные й з карданною передачею, з обертовим і нерухливим блоком циліндрів. У деяких випадках вони мають потужності до 300 кВт.Аксиально-Поршневі насоси й гідромотори надійні в роботі, мають високі КПД - об'ємний до 0,92...96, загальний - до 0,9, компактні, мають малу металоємність і високу енергоємність.
Подача рідини регулюється за рахунок зміни кута в нахилу диска або блоку циліндрів, причому максимальний кут Ymax приймають для насосів до 25. .30°, для гідромоторів - до 30...35. Аксиально-Поршневі гідромашини з обертовим блоком циліндрів мають, головним чином, торцевий розподіл рідини, що дозволяє виконувати усмоктувальні вікна більших розмірів, чим у радіально-поршневих машин. Такі машини виготовляють на номінальні тиски до 16...20 Мпа (рідше - до 30 Мпа) і подачі до 0,03 м3/с. Розглянемо схеми й принципи роботи основних аксиально-поршневих машин. У гідромашині з похилим диском і гідростатичними опорами приводний вал установлений на підшипниках у корпусі. Похилий диск змонтований у корпусі на осі ПРО, нормальної до площини креслення, і розташований під кутом до вертикального осі, якому можна міняти в межах. На похилий диск опираються черевиками поршнів зі сферичними головками.
Поршні переміщаються аксиально (паралельно осі приводного вала) у блоці циліндрів, установленому на підшипнику в корпусі й з'єднаному із приводним валом опорою 8 з ковзною шпонкою. Попередній поджим поршнів до похилого диска здійснюється пружиною, що через кульову опору й притискне кільце впливає на торцеві поверхні черевиків, шарнірно пов'язаних з поршнями. З іншого боку, пружина здійснює попередній поджим блоку циліндрів до розподільного диска вузла торцевого розподілу рідини. Сферичні головки поршнів установлені в одній площині з кульовою опорою, а кульова опора - в одній вертикальній площині з віссю підшипника, завдяки чому блок циліндрів розвантажений від радіальних тридцятимільйонних сил тиску рідини на поршні. Ці сили сприймаються підшипником і корпусом. Вузол торцевого розподілу рідини містить у собі нерухливий розподільний диск із двома серповидными вікнами, з'єднаними з магістралями високого й низького тисків.
Блок циліндрів взаємодіє з розподільним диском торцевою поверхнею, у якій по осі кожного циліндра виконані отвори. Робочі камери обмежені торцевими поверхнями поршнів, циліндричними й торцевими поверхнями блоку. У режимі насоса гідромашина працює в такий спосіб. При обертанні вала по напрямку годинникової стрілки через шпонкове з'єднання опори приводиться в рух блок циліндрів. Поршні, обертаючись разом із блоком і перебуваючи постійно в контакті з похилим диском, роблять зворотно-поступальні рухи щодо блоку.
При русі поршнів щодо блоку за схемою праворуч ліворуч їхні робочі камери через осьові отвори, серповидное вікно в розподільному диску з'єднані з усмоктувальною гідромагістраллю, завдяки чому поршні всмоктують рідина в робочі камери. При русі поршнів за схемою ліворуч праворуч робочі камери з'єднані через серповидное вікно з нагнітальною магістраллю, куди видавлюється рідина. Нарешті, максимальному й мінімальному обсягах робочих камер їхні осьові отвори перебувають на перемичках між серповидными вікнами, завдяки чому ці камери замкнені.
Блок циліндрів підтискається до розподільного диска, а опорні черевики до похилого диска тиском рідини в робочих камерах, що діє на торцеві поверхні циліндрів блоку й поршнів. Завдяки поджиму поршнів до похилого диска пружиною гідромашина може працювати як самоусмоктувальна. У гідромашині з похилим блоком вал установлений На підшипниках у корпусі. Разом з валом виконаний упорний диск, у якому закріплені опори сферичних головок шатунів.
У корпусі на осі ПРО, нормальної до площини креслення, під кутом в, якому можна міняти в межах 0 - Ymax" посаджена колиска. У ній на підшипнику встановлений блок циліндрів з поршнями. Блок циліндрів із приводним валом зв'язаний за допомогою подвійної карданної передачі, проміжний вал якої підгорнутий пружиною. Попередній поджим блоку циліндрів до вузла торцевого розподілу рідини здійснюється пружиною И, а поджим у процесі роботи - силою тиску рідини, що діє на торцеві поверхні циліндрів блоку.
Поршні кульовими шарнірами з'єднані із шатунами. Вузол торцевого розподілу рідини містить у собі нерухливий розподільний диск із серповидными вікнами з'єднаними відповідно з усмоктувальними й нагнітальною гідромагістралями. На торцевій поверхні блоку по осях циліндрів виконані отвори. Вони з'єднують робочі камери, обмежені торцевими поверхнями поршнів, циліндричними й торцевими поверхнями циліндрів блоку, із серповидными вікнами або розподільним диском. При обертанні приводного вала насоса по напрямку годинникової стрілки через карданну передачу приводиться в рух блок циліндрів. Оскільки колиска встановлена під кутом у до осі приводного вала, поршні, обертаючись разом із блоком, роблять зворотно-поступальні рухи щодо блоку.
У момент, коли обсяги робочих камер максимальний і мінімальний, вони замкнені, тому що їхні осьові отвори на торцевій поверхні блоку розташовуються на перемичках між серповидными вікнами. Оскільки обертаючий момент гідромотора містить змінну тридцятимільйонну таку ж, як і геометрична подача аксиально-поршневого насоса, усе, що говорилося про зміну геометричної подачі насоса, ставиться й до зміни обертаючого моменту гідромотора. Мінімальний обертаючий момент, прийнятий рівним пусковому моменту гідромотора.
Аксиально-Поршневі гідромашини з похилим блоком у порівнянні з машинами з похилим диском мають більше високий КПД, що всмоктує здатність, допускають більшої максимальної й меншу мінімальну частоти обертання, особливо при страгивании й роботі в режимі гідромотора. У той же час вони уступають гідромашинам з похилим диском у габаритних розмірах і масі, мають більшу трудомісткість при виготовленні й меншій довговічності. Розглянемо конструкції деяких аксиально-поршневих гідромашин. Аксиально-Поршневий регульований насос із похилим диском і гідростатичними опорами. У передньому корпусі насоса на двох кулькових підшипниках установлений вал, правий кінець якого шліцами входить у блок циліндрів . На блок циліндрів насаджена втулка, що разом із блоком обертається в роликовому підшипнику. Зовнішнє кільце підшипника розташоване в проміжному корпусі . Внутрішнім кільцем підшипника є втулка, закріплена на блоці циліндрів гвинтами, які одночасно притискають до блоку бронзовий диск, центрируемый за допомогою втулки.
У блоці розташовані поршні з наскрізними центральними отворами, що кінчаються сферичними головками із завальцованными на них рухливими черевиками - підп'ятниками. На виступаючій циліндричній частині блоку на рухливій посадці укріплена підгорнута пружинами кульова втулка, що діє на натискний диск, що, маючи можливість повертатися навколо кульової втулки, підтискає підп'ятники до площини опорного диска. Опорний диск розташований на траверсі, установленої в шарикопідшипниках.
Статтю розробив: Качановський М.П. КТ-32
Поршневий компресор - механічний пристрій, який збільшує тиск газу зарахунок зменшення його обєму. Компресор може створювати тиск (стисливої речовини), або наприклад транспортувати газ через труби.
Принцип дії поршневого компресора покладений на використання рухомих поршнів, що приводяться в рух колінчастим валом, або ексцентриком.
Різновиди поршневих компресорів за будовою:
- Поршневі
- Ротаційні
Зміст
Робочі цикли компресора
Етап 1. При русі поршня вниз робочий об'єм циліндра (об'єм циліндра над поршнем) збільшується і тиск в ньому падає.
Етап 2. Коли тиск у циліндрі стане нижче, ніж тиск у камері всмоктування голівки, відкриється всмоктуючий клапан і газу по всмоктуючому трубопроводу поступатимуть в циліндр. Почнеться процес всмоктування. Він буде тривати до тих пір, поки поршень, досягнувши крайнього нижнього положення (нижня мертва точка) в циліндрі, не почне рухатися вгору. Робочий об'єм циліндра буде зменшуватися, а тиск, відповідно, рости.
Етап 3. Як тільки тиск в циліндрі перевищить тиск у камері всмоктування головки, всмоктуючий клапан закриється і процес всмоктування закінчиться. Розпочнеться стиснення газу. Процес стиснення буде відбуватися до тих пір, поки тиск пари в циліндрі не перевищить тиску в камері нагнітання головки.
Етап 4. У результаті попереднього етапу відкриється нагнітальний клапан. Почнеться процес нагнітання, тобто виштовхування стислих пари з циліндра компресора в конденсатор.
Невелика кількість стиснутих парів газу на етапі 4 неминуче залишиться в циліндрі. Це відбувається тому, що при крайньому верхньому положенні поршня (верхня мертва точка) в циліндрі повинен бути зазор між денцем поршня і клапанної плитою, щоб поршень не бився об неї своїм денцем. Зазор створює шкідливий - мертвий об'єм, в який також входить обсяг, утворений прохідним перетином отвори в клапанній плиті, що з'єднує циліндр з камерою нагнітання голівки. Стислі пари, що залишилися в мертвому обсязі (просторі), будуть розширюватися в циліндрі при подальшому русі поршня вниз до тих пір, поки їх тиск, тобто тиск у циліндрі, не стане нижче, ніж тиск в камері всмоктування голівки.
Способи передачі руху поршню
- Кривошипно-шатунний механізм
- Кулісний механізм
Класифікація
Компресорні машини поділяються за величиною продуктивності. Під продуктивністю розуміють кількість газу, що подається поршневим компресором споживачеві за одиницю часу. У тому випадку, якщо продуктивність виражається в одиницях об'єму за час, то обсяг визначається при параметрах газу перед усмоктувальним патрубком поршневого компресора. Виражена таким чином продуктивність називається приведеною, а кількість газу, що подається за один хід поршня, називають подачею.
За приведеною продуктивностю поршневі компресори поділяються на такі групи:
- 1. Мінікомпрессори поршневі, продуктивність яких змінюється в межах від 0 до 3 * 10 ˉ ² м ³ / с. Подібні машини використовуються для спеціальних цілей в приладобудуванні, медицині і т.д.
- 2. Мінікомпрессори поршневі, продуктивність яких змінюється від 3 * 10 ˉ ² до 0,01 м ³ / с. Цю групу становлять деякі види транспортних компресорів, які подають стиснене повітря в гальмівні системи, лабораторні компресори і т.д.
- 3. Поршневі компресори малої продуктивності з діапазоном зміни від 0,01 до 0,1 м ³ / с. Вони використовуються найчастіше як машини загальнопромислового призначення з тиском нагнітання до 1,5 МПа, у пересувних компресорних установках і т.д.
- 4. Поршневий компресор середньої продуктивності з діапазоном зміни від 0,1 до 1 м ³ / с. Основну частину цієї групи становлять компресори загального призначення, що використовуються на компресорних станціях заводів, шахт, рудників.
- 5. Поршневий компресор великої продуктивності. Він має продуктивність більше 1 м ³ / с і використовується в основному на хімічних комбінатах. Широко використовуються на компресорних станціях машини продуктивністю 1,66 м ³ / с. Виготовляються машини і декілька більшої продуктивності.
- Інший поділ поршневого компресора по виду стисливого газу: повітряний, азотно-водневий, етиленових, азотний, кисневий, гелієвий, водневий, хлорний і т.д. Класифікація за видом стисливого газу в якійсь мірі вказує на особливості конструкції поршневого компресора. Наприклад, гелієві і водневі поршневі компресори стискають дуже текучі гази і вимагають спеціальних ущільнень поршня і штоків. Іноді поршневий компресор поділяють з вигляду двигуна приводу на електрокомпрессори, компресори з приводом від парової машини і з приводом від двигунів внутрішнього згоряння.
- За типом герметизації
Діафрагменні компресори (мембранні)
- є варіантом звичайного поршневого компресора. Стиск газу відбувається за рахунок руху мембрани, а не поршня. В таких компресорах дуже малі затрати на тертя. Їх зазвичай застосовують для стиску природнього газу, або водню.
Зазвичай компресори малих обємів 1-2 літри - є портативними. Вони можуть створити тиск в декілька атмосфер повністю виконуючи при цьому покладені на них задачі. Великі поршневі компресори понад 750кВт зазвичай працюють на великих промислових заводах. Також у нафтодобувній промисловості для подачі тиску і виштовхування нафти. Малі прототипи можна зустріти в автомобільних гальмівних системах, на промислових холодильних установках, та автосервісних станціях.
Література
- Абдурашитов С. А. Насосы и компрессоры. — М.: Недра, 1974.
- Михайлов А. К., Ворошилов В. П. Компрессорные машины. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 288 с. — ISBN 5-283-00090-7
- Френкель М. И. Поршневые компрессоры. — М.-Л.: Машгиз, 1960.
- Воронецкий А.В. Современные компрессорные станции (Концепции, проекты, оборудование). — М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2008. — 614 с. — ISBN 978-5-903363-09-4
