Главная страница сайта  Российские промышленные издания (узловые агрегаты) 

1 ... 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18

периментальным путем и зависит от скорости вращения трущихся поверхностей и материалов. Из камеры 3 производится отбор утечек жидкости. Иногда вместе с пружиной применяется гидравлический поджим уплотнения. В этом случае в камеру 7 подается масло под давлением.

Для торцовых уплотнений окружная скорость в местах контактирования не должна превышать 10-15 м1сек. Зазор между стальной втулкой и валом должен быть выдержан по диаметру в пределах 0,01-0,035 мм. Уплотнение, изображенное на фиг. 72, г, работает хорошо на давлениях жидкости до 15 кПсм. В связи с тем, что уплотнение не является герметичным камера 3 и отводная трубка из камеры должны рассчитываться на утечки по кольцевому зазору по формуле

где р - разность между давлением среды и уплотняемым пространством в кПсм; Z - диаметральный зазор в см; d - диаметр уплотняемого звена в см;

ц - абсолютная вязкость уплотняемой среды в кГсек/см; I - перекрытие (длина втулки) в см. Эта формула применима только при / > 2 мм. Обычно перед торцовым уплотнением ставится войлочное кольцо 8 для предотвращения попадания посторонних частиц в насос. Момент трения войлочного кольца рассчитьшается по формуле

М' = 0,02d кГсм,

где d - диаметр вала в см.

Кроме пары трения стали марки 20 по чугуну марки СЧ21-40, применяются пары трения бронзы по стали твердостью Rc в пределах 58 - 62. Хорошо показали себя втулки из смеси бронза-графит по чугуну марки СЧ 21-40.

Для уплотнений с гидравлическим поджимом при давлении уплотняемой среды 5 кГ/см, удельное давление на поверхность контакта выбирается в пределах 4-6 кГ/см для масла марки Индустриальное 20 .

При необходимости обеспечения полной герметичности применяется конструкция торцового уплотнения, изображенная на фиг. 72, д. В таком уплотнении герметичность достигается путем прижима сильфонов 1 и давлением уплотняемой среды уплотнительного кольца 2 к торцу второго уплотнительного кольца 3, закрепленного на валу. Для дополнительного прижима иногда устанавливается пружина внутри или над сильфоном. Уплотнение показало хорошую работу на давлениях до 15 кГ/см.

К преимуществам торцового уплотнения приводного вала следует отнести способность его работы при высоких температурах, недифицитность материалов, где трущимися парами, как правило, являются сталь и чугун, возможность использования других мате-



риалов без изменения конструкции и наличие автоматической компенсации износа.

К недостаткам этого уплотнения относятся сложность конструкции, необходимость получения высокой точности при изготовлении деталей, крупногабаритность уплотнения и невозможность организации его централизованного изготовления.

Следует отметить также, что торцовые уплотнения весьма чувствительны к вибрациям и биениям, нарушающим герметичность.

При расчетах торцовых уплотнений максимальные скорости скольжения и удельные нагрузки, а также материалы пар трения выбираются по основным нормам, применяемым при расчетах подшипников скольжения.

В некоторых случаях для уплотнения приводных валов шестеренных насосов применяются резиновые уплотнения. Конструкция подобных уплотнений отличается простотой и малыми габаритами, а надежность такого уплотнения, в основном, зависит от материала и технолргии изготовления колец. На фиг. 72, е изображено одно из уплотнений приводного вала с применением резиновых уплотнительных колец. Рекомендуется применять канавки с прямоугольными боковыми сторонами. Твердость резиновых уплотнительных колец должна иметь 70 единиц по Шору. Движущаяся уплотняемая поверхность должна иметь чистоту Н^ = 0,4 мк, а твердость Rc 50 - 54. Одним из недостатков этого уплотнения является сравнительно большое трение и относительно быстрый износ.

В заключение следует заметить, что наиболее часто в шестеренных насосах применяются уплотнения манжетного типа или торцовые механические уплотнения.

Наличие большого количества разнообразных конструкций уплотнений приводных валов шестеренных насосов объясняется, в основном, отсутствием унификации и централизованного изготовления в необходимых количествах деталей уплотнения.



ГЛАВА IV

КОНСТРУКЦИИ СОВРЕМЕННЫХ ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ГИДРОПРИВОДАХ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

При большом разнообразии конструктивных вариантов и технических характеристик шестеренных насосов требованиям станкостроения по срокам службы и стоимости удовлетворяют не многие из них.

В настоящей главе рассматриваются конструкции и технические характеристики шестеренных насосов, используемых и тех, которые могут найти по своим характеристикам применение в гидравлических приводах металлорежущих станков. -

1. ОБЩАЯ КОМПОНОВКА НАСОСОВ

Конструктивная компоновка шестеренных насосов выполняется в двух основных вариантах: с центрированием опор и шестерен в расточках корпуса и с фиксацией относительного расположения опор роторов и корпуса с помощью контрольных штифтов или шпилек.

Применение первого варианта компоновки обеспечивает строгое центрирование всех основных деталей насоса относительно отверстий под роторы в корпусе более простыми технологическими средствами. Однако при этом получение торцового зазора необходимой величины требует ужесточения допусков на размеры по ширине всех деталей, входящих в осевую размерную цепочку (колодец корпуса, уплотняющие втулки шестерни).

При втором варианте конструктивной компоновки насоса величина торцового зазора определяется лишь двумя размерами: шириной корпуса (глубиной колодца) и шириной ротора шестерни. Это значительно упрощает технологию получения торцового зазора требуемой величины. Недостаток этого варианта заключается в необходимости внедрения дополнительных технологических операций, обеспечивающих соосность расточек под роторы и опоры, так как опоры частично или полностью располагаются вне корпуса.

При компоновке деталей по первому варианту применяется обычно пакетный принцип сборки, т. е. когда в корпусе размещается комплект деталей насоса, предварительно смонтированных



на ведущем и ведомом валах. При этом применяются две разновидности корпусов открытого типа (с двумя крышками, фиг. 76) и полуоткрытого типа (с одной крышкой, фиг. 89).

Опорные втулки, размещаемые в корпусе, делают либо неподвижными, либо подвижными в конструкциях с гидравлической компенсацией торцовых зазоров.

Второй вариант компоновки применяется в нескольких модификациях, различающихся функциями уплотняющих пластин и местом их расположения (фиг. 73).


а) 6)

Фиг. 73. Примеры компоновки насосов.

По функциям уплотняющих пластин и местом их расположения имеются следующие модификации насосов:

1) с уплотняющими пластинами по форме наружных очертаний корпуса, размещенными между торцами корпуса и крышек. В корпусе полуоткрытого типа такая пластина только одна;

2) с уплотняющими пластинами, выполненными по форме расточек в корпусе (в форме цифры 8), которые размещаются внутри корпуса между торцами роторов и крышек (фиг. 73, б). В корпусе полуоткрытого типа такая пластина только одна;

3) с уплотняющими пластинами, выполняющими одновременно функции крышек с расточками под опоры (фиг. 73, в).

В каждой из перечисленных модификаций имеются, в свою очередь, различные модификации, которые характеризуются либо эксплуатационными требованиями (способом монтажа, габаритами и др.), либо требованиями технологического порядка.

Различия габаритных размеров шестеренных насосов, имеющих одинаковые технические характеристики в зависимости от компоновки деталей, показаны на фиг. 73.

На фиг. 73, а изображена многослойная конструкция шестеренного насоса с валами, вращающимися в подшипниках качения. Боковые уплотняющие пластины 2 - имеют конфигурацию, соот-



ветствующую конфигурации корпуса /. Длина этого насоса из трех модификаций, изображенных на фиг. 73, является наибольшей.

Фиг. 73, б представляет собой конструкцию насоса, в которой уплотняющие пластины 2 выполнены по форме цифры 8. Опорами валов здесь служат подшипники качения. Длина этого насоса несколько меньше, но изготовление уплотняющих пластин сложной формы представляет определенные технологические трудности.

Применение подшипников скольжения и использование крышек 3 в качестве уплотняющих пластин (фиг. 73, е) приводит к значительному сокращению длины насоса и уменьшению его веса, но вызывает дополнительные технологические трудности, связанные с необходимостью обеспечения работоспособности подшипников скольжения.

2. КОНСТРУКЦИИ ШЕСТЕРЕННЫХ НАСОСОВ СРЕДНЕГО Ч И ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЙ

ч - Двухроторные насосы на подшипниках качения

без гидравлической компенсации торцовых зазоров

На фиг. 74 изображена конструкция насоса, рассчитанного для работы на давление до 140 кГ/см (фирма Keelavite , Англия). Шестеренные насосы такой конструкции выпускаются производительностью в диапазоне 6-218 см/об, со скоростями вращения приводного вала от 1500 (для больших типоразмеров) до 6000 (для малых типоразмеров) об/мин. Насосы могут быть использованы в качестве гидродвигателей.

Конструкция этих насосов характеризуется применением подшипников качения высокой нагрузочной способности, изготовленных из высокопрочных материалов с большим содержанием вольфрама и использованием шестерен (роторов) с большим числом зубьев, позволяющим получить значительные размеры уплотняющих поверхностей. В конструкции осуществлена жесткая фиксация валов и шестерен в осевом направлении посредством затяжки двусторонних радиально-упорных подшипников, что обеспечивает постоянство торцовых зазоров между роторами и уплотняющими пластинами.

Корпус насоса 1 состоит из двух боковых уплотняющих пластин 2 и 10, передней крышки 3 и задней крышки 11, которые стягиваются винтами 12 и 13. Уплотнение стыковых поверхностей достигается посредством колец 14. Точность относительного положения деталей обеспечивается штифтами 15. Торцовые зазоры между роторами и уплотняющими пластинами в этой конструкции насоса находятся в пределах 0,02-0,025 мм; радиальные - в пределах 0,05-0,06 мм. Точная фиксация шестерен в осевом направлении, обеспечивающая равенство и постоянство торцовых зазоров, осуществляется путем пригонки размеров колец 17 и проставочных колец. Валы б и 7 (сделаны из сырой стали) вращаются в сдвоенных радиально-упорных шариковых подшипниках 18 с наружным разрезным кольцом и в роликовых подшипниках 4. Уплотнение 5 выходного вала манжетного типа. Входное и выходное отверстия размещены в задней крышке.

\ i . Ч 155




WD § 80

<tO

го о

Фиг 74.

Мощность на быходном Вали 5 Ю IS

1 1

25 гл

375 5,1

j

л

- =s

-

ч

>

----

->►

-V S N

-

К

-Z V

г

- Ч

limy

11

то 1500

гооо 2500 прб/тн

to 20 30 40 50 60 Подабаепый рас№д/нидксши

Фиг. 75

70 л/миь



Недостатками этой конструкции являются технологическая сложность получения соосности расточек под роторы и опоры и трудность достижения точной осевой посадки роторов в колодце корпуса, осуществляемой посредством подгонки размеров проставочных колец.

Насосы этой конструкции по сравнению с другими аналогичными насосами обладают большими габаритами и весом. Цилиндрическая форма корпуса, уплотняющих пластин и крышек, применяемых в насосах этой фирмы, приспособлена к технологии сборки насосов, рассчитанной на использование специальных сборочных средств.

Разрез по Б В




Фиг. 76.

При испытаниях в ЭНИМСе насоса этой конструкции производительностью 70 л1мин при давлении 140 кПсм с применением масла вязкостью 2,5-2,8° Е была получена величина т)о, равная 0,75. Фирменные характеристики насосов Keelavite изображены на фиг. 75.

К рассматриваемой группе насосов относятся шестеренные насосы конструкции ЭНИМСа типа Г11-2, представляющие восемь типоразмеров производительностью 12-140 л1мин. Наибольшее рабочее давление всех типоразмеров насосов составляет 35 кПсм (при долговечности 5000 час). На фиг. 76 изображена общая для всех типоразмеров конструкция насоса типа Г11-2. Габаритные размеры всей гаммы насосов этого типа показаны на фиг. 77 и в табл. 7.

В расточках чугунного корпуса / (фиг. 76) смонтированы четыре уплотняющие втулки 2, изготовленные из антифрикционного чугуна. В уплотняющих втулках расположены игольчатые подшипники 3, являющиеся опорами ведущего 4 и ведомого 5 валов насоса. Шестерни 8, выполненные из стали 40Х, закаленные и шлифованные с числом зубьев, равным 12, посажены на валы (каждая посредством двух шпонок) и зафиксированы в осевом направлении пружинными кольцами 7 и распорными кольцами 6. С торцов корпус закрыт



Таблица 7

Наименование насосов

Размеры в мм

I г.

Г11-22А

Г11-22

Г11-23А

Г11-23

Г11-24А

Г11-24

35,5

Г11-25А

Г11-25

Наименование насосов

Размеры в мм

Г11-22 А

Г11-22

55,5

18,2

KVi

16С

Г11-23А

Г11-23

63,25

20,1

18С

Г11-24А

Г11-24

24,4

22с

ГП-25А

85,5

П1-25

30,7

/CIV2

28С

крышками 9 и 10. В расточку передней крышки 9 запрессована уплотняющая манжета И из маслостойкой резины На привалоч-ном торце задней крышки 10 имеется канавка 12, предназначенная для отвода утечек жидкости в камеру всасывания. Радиальное и осевые отверстия в валах служат для отвода утечек из передней части корпуса.

Широкая камера всасывания 13 обеспечивает хорошие условия всасывания. Камера нагнетания 14 выполнена в виде узкой щели, длина которой соответствует ширине роторов. Во избежание возникновения в защемленном междузубовом пространстве кавитации, 158



оно соединяется с камерой нагнетания до момента выхода из зацепления одной из двух пар одновременно зацепляющихся зубьев. Для этой цели служит канавка 15, профрезерованная на внутренних торцах уплотняющих втулок 2.

Вид по стрелке к -В


Испытания насосов типа Г11-2 на величину объемного к. п. д., проведенные после более чем 3000 час. работы (из них почти 1000 часов непрерывной) показали следующие их значения:

Марка насоса

Производительность в л/мин

Г11-25

0 97

0 85

Г11-24

0 92

0,83

Г11-23

0 82

0,73

До последнего времени Харьковским заводом Гидропривод для нужд станкостроения выпускались шестеренные насосы, конструкция которых изображена на фиг. 78. Недостатком этой конструкции являются низкое рабочее давление (до 13 кГ/см) и сложность изготовления, требующая тщательной селекции игл при сборке игольчатых подшипников.

К насосам рассматриваемой группы относятся конструкции, изображенные на фиг. 79 и 80, в которых в качестве опор использованы игольчатые подшипники.

В насосе с утолщенными прокладками (фиг. 81) опорами валов служат двухрядные шариковые подшипники.

Наибольшее рабочее давление (при долговечности порядка 5000 час) составляет для всех упомянутых конструкций - 25-35 кГ/см.

Следует считать неудачным конструктивное решение (фиг. 80), в котором восприятие радиальных усилий привода возлагается на игольчатые подшипники, весьма чувствительные к различного рода перекосам, в результате чего они быстро выходят из строя.

л 159







1 ... 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18