13 Основные преимущества и недостатки пневматических двигателей, используемых в ручных машинах.

Пневматический привод имеет следующие преимущества:

-   высокая удельная мощность;

-    нечувствительность к перегрузкам;

-   безопасность при работе в экстремальных условиях (загазованность, наличие повышенной влажности воздуха, пожароопасность).

К недостаткам пневматического привода относятся:

-    значительно большие габаритные размеры по сравнению с гидравлическим приводом;

- необходимость в дополнительном оборудовании (компрессора, шлангов, аппаратуры для подготовки воздуха и др.);

-     аэродинамический шум и вибрация.

14 Строение и принцип действия гидравлических двигателей, используемых в ручных машинах.

В зависимости от способа передачи энергии жидкости различают гидродинамические и гидростатические (гидрообъемные) приводы [7]. В приводах первого типа энергия передается, в основном, за счет изменения скорости перемещения рабочей жидкости (ее кинетической энергии), а в приводах второго типа - за счет статического давления жидкости. В ручных машинах используют, в основном, гидродинамические приводы.

Рабочая жидкость в гидроприводах несет также и вспомогательные функции, она является смазочным и антикоррозийным материалом. В качестве рабочей жидкости используют масла на основе нефти с добавкой различных присадок, которые улучшают их эксплуатационные показатели.

В гидроприводах ручных машин используют как насосы для преобразования механической энергии привода в энергию потока рабочей жидкости, так и гидродвигатели, которые преобразуют энергию потока рабочей жидкости в механическую (вращение приводных валов исполнительных механизмов).

Насосы характеризуются давлением, что развивается и подачей (производительностью), а гидродвигатели - моментом, который развивает двигатель и частотой вращение вала. В зависимости от направления движения рабочей жидкости одни и те же конструкции могут быть как насосами, так и гидродвигателями.

С целью уменьшения габаритных размеров и массы ручных машин могут быть использованы шестеренные и ротационные (аналогичные пневматическим) гидродвигатели, а для подачи рабочей жидкости - как шестеренные насосы, так и роторно-поршневые, которые разделяются на аксиально-поршневые и радиально- поршневые.

Шестеренные насосы выполняют с внешним и внутренним зацеплением пар шестерен. Наиболее распространенные односекционные насосы типа НШ (рис. 2.24) с внешним зацеплением шестерен, которые имеют от 6 до 12 зубьев [2].

Ведущая 4 и ведомая 5 шестерни выполнены как одно целое с валами 1, которые установлены на подшипниках скольжения 3 в корпусе 2, имеющим всасывающую и нагнетающую полости. При вращении шестерен рабочая жидкость из бака засасывается в всасывающую полость, заполняет пространство между зубцами и переносится в нагнетающую полость, откуда выдавливается в напорную магистраль зубцами шестерни, которые вступают в зацепление. В области выхода зубцов из зацепления создается вакуум, который вызывает всасывание рабочей жидкости.

Шестеренные насосы имеют постоянную подачу и работают в диапазоне 500...2500 об/мин.

Производительность шестеренных насосов [11]

(2.38)

где Q - производительность насоса, см³/мин;

m - модуль зацепления шестерен, см;

z - число зубьев ведущей шестерни;

b - ширина шестерни, см;

n - частота вращения ведущей шестерни, об/мин.

Насосы типа НШ развивают давление до 15 МПа. Они просты по конструкции, малогабаритные, имеют незначительную стоимость. Основным недостатком является сравнительно малый КПД (0,6 ... 0,75) и небольшой срок эксплуатации при работе с большим давлением.

Конструкция ротационных насосов для подачи рабочей жидкости к гидроприводу аналогичная лопастным насосам пневмопривода (см. рис. 2.23, б). Для обеспечения плотного контакта пластин с внутренней поверхностью корпуса (статора) под пластины устанавливают дополнительно пружины.

При вращении ротора между выступающими лопатками создаются замкнутые камеры, которые переносят рабочую жидкость из полости всасывания в полость нагнетания. Причем, чем больше эксцентриситет е ротора тем больший объем подаваемой жидкости. Благодаря выносу жидкости из полости всасывания, в ней создается вакуум, который всасывает жидкость из бака. При уменьшении эксцентриситета до е = 0 жидкость не подается в нагнетающий трубопровод, а только циркулирует в насосе. Изменяя направление эксцентриситета ротора (это выполняется путем соответствующего смещения статора), можно изменять направление потока жидкости, не изменяя направление вращения ротора.

Производительность лопастных насосов

(2.39)

где Q - производительность лопастного насоса, см³/мин;

n - частота вращения ротора, об/мин;

b - ширина, пластин, см;

r_с, r_р - радиусы статора и ротора соответственно, см.

Лопастные насосы рассчитываются на давление в гидросистеме до 14...17 МПа, КПД составляет η = 0,8...0,85.

Учитывая сложность и значительные габаритные размеры и массу, роторно-поршневые (аксиально- и радиально-поршневые) двигатели в ручных машинах используются ограниченно. Их, в основном, используют в качестве насосов компрессорных установок, конструкция, расчет и технические характеристики которых приведены в [2].