Классификация и особенности кинематики АПГМ.

Это наиболее распространённый тип гидромашин. Они компактны, высокая энергоёмкость на единицу массы, высокий КПД и малоинерционны. Роторно-поршневая гидромашина в которой ось вращения ротора параллельна осям поршней или составляет с ними угол не более 45⁰ наз. Аксиально Поршневой. Основные их характеристики:

· Высокое рабочее давление: 25 – 54 МПа.

· Высокая частота вращения: n=5000 мин ^–1 и больше. В ракетных установках до 25000 мин ^–1.

· Значительный общий КПД _общ=0, 94 и _о=0, 97 – 0, 98.

· Обладают высокой герметичностью, возможностью работы при низких частотах вращения до 1 мин ^–1.

· Обладают большим быстро действием (изменение подач от 0 до MAX 0, 04 – 0, 05 сек.), сравнительно низкий уровень шума.

АПГМ (насос и гидроматор) выполняются либо с наклонным блоком цилиндров, либо с наклонным диском (шайбой).

Рис.1 АПГМ с наклонным блоком.

1 – распределительный диск, 2 – блок цилиндров, 3 – поршень, 4 – шток поршня, 5 – опорный диск, 6 – приводной вал, 7 – карданный вал. a, b – седлообразные окна всасывания и нагнетания.

В АПМ с наклонным блоком рис.1 осевое усилие поршней, воспринимаемое от приводного диска 5 преобразуется вследствии наклонного положения блока в крутящий момент, который через карданный шарнир 7 передаётся на диск 5 и приводной вал 6. Машины такого типа наз. Ещё машинами с разгруженными поршнями, тк крутящий момент в них снимается в месте его возникновения, т.е. на опорном диске 5. Поэтому поршни 3 скользят в цилиндрах практически без поперечных нагрузок и их функции сводятся к герметизации цилиндров. Благодаря этому фактически устраняется износ псоршней и цилиндров, повышается КПД, однако угловое перемещение блока цилиндров требует применение мощных опор и подшипников качения.

Рис.2 АПГМ с наклонным диском.

1 - распределительный диск, 2 – блок цилиндров, 3 – плунжер, 4 – наклонный диск, 5 - приводной вал, 6– пружина.

В АПМ с наклонным диском рис.2 плунжеры (поршни) непосредственно опираются на наклонную шайбу, и развиваемое ими усилие вращения передаётся в результате скольжения поршней по наклонной шайбе на блок цилиндров. Крутящий момент у этого типа машин передаётся через поршни на цилиндровый блок. Т.е. поршни работают на изгиб и должны быть по прочности расчитаны на передаваемый ими крутящий момент и момент потерь.

Общим для обоих конструктивных разновидностей является преобладающее применение торцового распределителя жидкости рис.1 где a, b – седлообразные окна всасывания и нагнетания.

При работе насоса торец цилиндрового блока, скользящийпо поверхности распределительного диска, и цилиндры попеременно соединяются с окнами a и b, а через них с магистралями всасывания и нагнетания. Поверхности торцового распределителя выполняются плоскими или сферическими. Преимуществом сферических является то, что они не требуют точного совпадения осей скользящих поверхностей, а это не требует точной подготовки поверхностей скольжения.

Применение насосов с наклонным блоком предпочтительно в открытом контуре с высокой скоростью вращения. Насосы с наклонным диском имеют преимущества при очень высоких давлениях и быстрых процессах переключения, которые осуществимы благодаря малой массе перемещающихся деталей узла регулирования.

Расчёт рабочего объёма и подачи АПГМ.

Средняя расчётная подача насоса равна объёму описываемому поршнями насоса в единицу времени. , м³/с.

Где q, n – рабочий объём и частота вращения вала насоса; h, f, z – MAX ход, площадь поршня и число цилиндров. , м³.

Где d – диаметр поршня.

MAX ход h_MAX получается при повороте вала из нейтрального положения (нижнего) на угол т.е. .

Рабочий объём одного цилиндра ГМ с наклонным блоком: , для всей ГМ: , м³

Где D_д – диаметр окружностей заделки шатунов в опорном диске.

Средняя расчётная подача насоса с наклонным блоком: , м³/с.

Соответственно для ГМ с наклонным блоком (допускают что диаметр диска D_д не переменный и точки контакта поршней находятся на их поршнях): .

, м³/с.

где h – ход поршня, D_б – диаметр окружности на блоке, на котором расположены оси поршней. MAX угол наклона блока насоса в каждую сторону от нейтрального положения составляет 25⁰ - 30⁰. А насоса с наклонным диском до 20⁰. От величины угла наклона зависит в значительной мере срок службы АПГМ. Так при уменьшении этого угла с 25⁰ до 20⁰ срок службы насоса повышается примерно в 2 раза.