Опоры качения в тяжелых режимах эксплуатации - Комиссар А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
совершенствование систем смазывания и применение прогрессивных смазочных материалов.
Аксиальные роторно-поршневые насосы. Ввиду высокой нагрузочной способности, простоты и надежности конструкции при относительно малых габаритах аксиальные роторно-поршневые насосы в производстве объемных гидравлических машин занимают основное место. Они оснащаются исключительно подшипниками качения, так как только эти подшипники могут выдерживать высокие нагрузки при необходимых габаритных размерах.
Применяются аксиальные роторно-поршневые насосы трех конструктивных схем: с качающейся шайбой, с наклонной шайбой и наклонным или качающимся блоком, В насосах с качающейся шайбой последняя вращается вместе с приводным валом, а блок плунжеров, расположенный на одной с ним оси, неподвижен. Давление и поток зависят от мощности привода и скорости и могут регулироваться лишь при регулируемой качающейся шайбе. Рабочее давление составляет 20—30 МПа, частота вращения до 3000 об/мин.
В насосах с наклонной шайбой вал вращает блок плунжеров. Плунжеры опираются через опоры скольжения со сферическими шарнирами на неподвижную наклонную шайбу. При этом отверстия попеременно соединяются с напорными и всасывающими каналами распределительной плиты. Подача и давление зависят от мощности и скорости. Рабочее давление до 28 МПа, максимальная частота вращения до 2400 об/мин.
274 Тяжелонагруженные и быстроходные опоры качения
Рис. 87. Расчетная схема аксиального роторно-поршневого насоса
В насосах с наклонными или качающимися блоками приводной фланец и блок плунжеров вращаются с одинаковой скоростью. Плунжеры через сферические шарниры связаны с приводными фланцами. Ход плунжера соответствует наклону блока к фланцу. В конструкции с качающимся корпусом блока можно регулировать ход и тем самым подачу в двух направлениях от нуля до максимума бесступенчато, без изменения скорости привода. Насосы с наклонным или качающимся блоком из-за возможности получения высоких давлений до 40 МПа при частоте вращения до 3500 об/мин, бесступенчатого изменения мощности привода в зависимости от потребителя, а также возможности реверсирования наиболее распространены.
Общей особенностью всех аксиальных роторно-поршне-вых насосов (за исключением некоторых конструкций с наклонной шайбой) является неуравновешенность гидравлических нагрузок. Высокие осевые нагрузки на подшипники, значительная частота вращения и неблагоприятные кинематические условия характерны для их эксплуатационных режимов. Надежность подшипников во многом определяет работоспособность аксиальных роторно-поршневых насосов и часто препятствует реализации в принципе возможных конструкций.
Нагрузки на подшипники. На рис. 87 показаны нагрузки на подшипники аксиальных роторно-поршневых насосов, вызываемые усилиями поршней. Результирующая сила плунжеров F (сумма усилий нагруженных поршней) на расстоянии I от оси раскладывается на компоненты Fa
Опоры качения насосов
275
и />. Осевая компонента вызывает опрокидывающий момент FJ на подшипниках Л и В, который уравновешивается радиальными силами Q' и R'. Радиальная сила Fr соответствует окружной нагрузке от привода и вызывает силы QhR. Радиальные силы, получающиеся из опрокидывающего момента и окружной силы, складываются на каждом подшипнике в результирующую радиальную силу Q или R. Осевая компонента Fa воспринимается подшипником С. Нагрузки равны: на подшипник А:
Q' = -^-, Q"= Ма + 6> ' Q = VQ"+ Q'";
на подшипник В:
R' =-I*L, R" = /? = //?" + /?"';
на подшипник С: Fa.
Ma рис. 88 показаны основные схемы подшипниковых опор в насосах с качающимся блоком. Преимущество этой конструкции в том, что крутящий момент возникает непосредственно на приводном валу и плунжеры передают на стенки цилиндров лишь очень малые поперечные силы. Результатом является более высокий КПД.
Наиболее простой и дешевой является схема по рис. 88, а с коническими подшипниками. Подшипник 2 приводного фланца с увеличенным углом контакта (27000), подшипник 1 — с нормальным (7000). Посадки в корпусах J6—J7, на валу тЪ—тб для подшипника 2 и kb—/гб для подшипника 1. Регулировка осевой игры осуществляется гайкой 3. Данная схема применяется лишь в небольших машинах, поскольку большие осевые нагрузки и высокие частоты вращения создают неблагоприятные условия трения скольжения торцов роликов по направляющему бурту даже подшипников с увеличенным углом контакта.
На рис. 88, б показана схема опор высокооборотного насоса. Осевая нагрузка воспринимается сдвоенными по схеме «тандем» радиально-упорными шарикоподшипниками. Третьим подшипником на валу может быть также радиально-упорный или радиальный шарикоподшипник. Если комплектация радиально-упорных подшипников в пару проводится по общепринятой методике, то и третий подшипник следует подобрать с возможно
Опоры качения насосов
277
Рис. 88. Опоры качения в аксиальных роторно-поршневых насосах
более близкими значениями посадочных диаметров. Внутренние зазоры подшипников исключаются благодаря установке тарельчатых пружин.
В тяжелых насосах с качающимся блоком, применяемых в основном в гидравлических прессах, а также в горных машинах и на судах, приводной фланец устанавливается на упорно-радиальном сферическом роликоподшипнике (рис. 88, б). Эти насосы имеют приводную мощность до 550 кВт при частоте вращения от 600 до 1500 об/мин.
