ТОРЦОВЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ АКСИАЛЬНО- ПОРШНЕВОГО РЕГУЛИРУЕМОГО НАСОСА Советский патент 1974 года по МПК F04B1/30 F01L5/02 

1

Изобретение касается аксиально-поршневых -насосов.

Распространены регулируемые аксиальнопоршневые насосы с торцовым распределением, в диске распределителя которых, кроме рабочих окон, выполнены дем пфируюш,ие прорези, обеспечиваюш,ие линейное или близкое к линейному изменение давления в цилиндрах насоса при переходе окон блока цилиндров через перемычки между рабочими окнами в диске.

В известных .конструкциях насосов подобного типа регулирующий орган нагружен весьма значительным моментом, что требует увеличения габаритов механизма регулирования или .повышения давления питания механизма регулирования.

Цель изобретения - ликвидация нагрузочного момента на регулирующем органе насоса от сил давления на поршни и уменьшение акустического излучения насоса. Для достижения этой цели в предлагаемом распределителе кромки рабочих окон в диске находятся относительно оси мертвых положений поршней насоса под углом, равным сумме лоловины центрального угла окон в блоке цилиндров и четверти центрального угла между цилиндрами, а величина перемычек между рабочими окнами с расположенными на них

демпфирующими прорезями равна половине

центрального угла между цилиндрами насоса.

На фиг. 1 изображен диск распределителя

насоса в плане; на фиг. 2 - кинематическая

схема насоса; на фиг. 3 - схема совмещения окон в блоке цилиндров с окна.ми в диске.

Диск распределителя может иметь плоскую или сферическую рабочую поверхность. Через рабочие о;кна 1 и 2, выполненные на этой поверхности, .подводится и отводится рабочая жидкость. Окна окружены уплотняющими поясками 3 и 4. По периферии рабочей поверхности диска располагается опорная поверхность 5, отделенная от наружного уплотняющего пояска 4 сливной канавкой 6. Пазы 7 делят поверхность 5 на секторы. Кромки окон 1 и 2 отстоят от оси О-О мертвых положений поршней иасоса на угол, равный сумме

окон в .блополовины центрального угла

20

ке цилиндров и четверти центрального угла - 1 .между цилиндра-ми. Па уплотняющих перемычках между окнами 1 и 2, на участке углового перекрытия, равном половине цент/ в рального угла -- между цилиндрами, расположены демпфирующие прорези 8, спрофилированные таким образом, что в период пе30 рехода окон цилиндров через перемычки давление в цилиндрах изменяется но линейному закону. Индикаторная диаграмма изменения давления в поршневых камерах имеет вид равнобочной трапеции. Предлагаемое распределительное устройство применимо при работе насоса с постоянным направлением подачи и при реверсивном режиме работы насоса, осуществляемом поворотом наклонной шайбы или люльки при постоянном направлении врашения приводного вала. Величина момента на регулируюш,ем органе насоса с кольцевыми гидростатическими опорами, работающего с предлагаемым распределительным устройством, определяется следующим образом. Сила, возникающая под воздействием давления рабочей жидкости на поршень и направленная нормально ;к плоскости наклонной шайбы, равна:

где РК - давление в поршневой камере; F - площадь .поршня; а - угол наклона шайбы. Центры сферических головок поршней перемещаются в плоскости наклонной шайбы по эллипсу: положение точки А определяется координатами:

р г -|- tga , 0 arctg cos a tg tp,

где r-радиус расположения поршней в блоке цилиндров;

Ф - текущий угол поворота ротора. Момент, создаваемый на наклонной щайбе одним поршнем, равен:

M N cosQ - cos ср.

Суммарный момент, создаваемый всеми нагнетающими поршнями, определяется уравнениями:

а) на участке угла поворота ротора от ф Р, 3

до ф + -, когда на перемычке на44

ходится проходящее через верхнюю мертвую точку (в.м.т.) окно цилиндра I:

„„„ „ , РнРг

C0s(cf+/Cp),

I.MCOStp +

cos я

COsa

б) На участке угла поворота ротора от ф

83

- - до ф - , когда на перемычке нахо44

дится проходящее через нижнюю мертвую точку (и.м.т.) окно цилиндра V:

2AI cos(9 + m) +

cosа т-1

COS а К 0

(2)

В данных уравнен1иях первый член определяет составл яющую, создаваемую поршнем, находящимся против перемычки (давление в его поршневой камере равно РК). Второй член определяет составляющую, создаваемую поршнями при сообщении соответствующих цилиндров с окном нагнета ния (давление в поршпевых камерах этих поршней равно РН).

Суммарные моменты, определяемые уравнениями (1) и (2), обращаются в нуль при из.меневии давления в поршневых камерах в период распределения по линейно.му закону, т. е. при линейной зависимости РК от |3. Чтобы это доказать, нужно проанализировать указанные уравнения по отдельным участкам угла поворота ротора.

Уравнение (1)-участок угла поворота

,-. При

(в момент разоб-т144

щения окна цилиндра I

и окна всасывания) давление в цилиндре I равно давлению всасывания . Поэтому:

- cosf-A

X

cos аV 4

COS а

(-т+т

0.

X

2sln- 4

При ф 0 (окно цилиндра I находится в в.м.т.) Рк уР„. где р угол между цилиндрами; 2-/ Z -1 поршней (т -для нечетного сла поршней); РН - давление нагнетания; - коэффициент, .последовательно приниемый равным 1, 2... m и О, 1, 2... т- 1. гт3л. llpiH ф -положение окна цилиндра 1 за4 .мает другое о.кно, и цикл повторяется. После вычисления сумм косинусов найдем:

sin О + Ш - cosO-.-А1

2cOS aCOS a зщА

4

При (в момент соединения окна ци4

линдра I с окном нагнетания) (т + f)

н

COS

COSа

2sin2 sin- -cos P Fr8P Fr44

- . 0.

COsa4COS a3

2 sin - 4

Уравнение (2) -участок угла поворота

3, / 33 - - ф .

4 4

Цри ф - (окно цилиндра V разобщается 4

с OKHOiM на-гнета1Н1Ия) давление в цилиндре V PI PII, поэтому:

Ш - соза-4) + Х

24 /COS :i

-ff

Р„РГА .

-COS-V +

cos-ос

2sln- 4

3S

+ 0.

2sln 4

я При ф (цилиндр V находится в н.м.т.),

1

Р - - Р к - 2 н

ГЖ.

X 2cos2a V 2 2 У

ЗР

iO

.

2 sin - 4

3При ф - (в -момент соединения окна 4

цилиндра V с окном всасывания) . Ш..-А соза- и Х

COsa1 24 УСОза

JL

JL

Sin

4

4

.-0.

2sln- 4

Авалогичйые расчеты могут быть проведены и для значений ф, расположенных в промежутке - 9 - .

Таким образом, при применении описываемого распределителя к при линейнохм характере изменения давления в цилиндрах в период iix перехода через .перемычки .между окнами диска на регулирующем органе насоса ликвидируегся .момент, создаваемый силами давления рабочей жидкости на нагнетающие порщни.

сжспериментальное определение величины момента на регулирующем органе при работе

насоса с предлагаемым распределите.тьным устройством подтвердило теоретические ipacчеты и показало, что в эюм случае регулирующий орган нагружается только инерционными нагрузками, денствующими в механизме.

Кроме того, применение данного распредели1ельного устройства значительно понижает акустическое излучение насоса, так как на регулирующем органе ликвидируется нагрузка, имеющая при схемах распределения с нулевым и с малым положительпым перекрытием знакопеременный, пульсирующий характер, нагрузка вызывает связанные с сильным шумом колебания и упругие деформации регулирующего органа и связанных с ним деталеи. азница в уровнях воздущного щума, например, для насоса i 16-35Л (Сн iuu л/мнн, 1Ьи кг/см-, об/мин) с предлагаемым распределительным устройством при схеме распределения с малым положительным перекрытием составляет ло данным испытания при работе насоса на номинальном 12,о дб А.

Предмет изобретения

Торцовый расаределитель аксиально-норщневого регулируемого иасоса, на диске которого выполнены два рабочих окна и две демпфирующие прорези, спрофилированные таким

образом, чтобы в период прохождения окон блока цилиндров через пе(ремычки -меледу рабочими окнами на диске давление в полостях цилиндров изменялось по линейному или близкому к линейному закону, отличающийся тем, что, с целью ликвидации нагрузочного момента на регулирующем органе насоса от сил давления на порщни и уменьщения акустического излучения насоса, рабочие окна диска выполнены так, что их кромки находятся относительно оси мертвых положений порщней насоса под углом, равньш сумме половины центрального угла окон в блоке цилиндров насоса и четверти центрального угла между цилиндрами, а величина перемычек с

расположенными на них демпфирующими прорезями равна половине центрального угла между нилипдрами насоса.