Конструкции насосов электрогидравлических рулевых машин

На судах гидроприводы наиболее широко применяются в рулевых устройствах. В последние годы гидроприводы рулевых устройств стали применяться не только на больших судах, где необходимо обеспечить момент на баллере, равный десяткам и сотням тонна-сила-метров, но и на малых судах.

Все увеличивающееся использование гидроприводов на судах обусловлено их преимуществами:
— гидропривод имеет меньшие массы и габаритные размеры, чем электропривод;
— использование в гидроприводах в качестве рабочей жидкости минеральных масел создает хорошие условия смазки, что обеспечивает надежность и долговечность механизма;
— применение минерального масла позволяет иметь также малые сопротивления трения в подвижных деталях, что обеспечивает бесшумную и плавную работу без вибраций;
— гидропривод может обеспечить широкое бесступенчатое передаточное число и легкое реверсирование без обязательного изменения направления вращения механизмов, обеспечивающих реверсирование (это исключает необходимость преодоления больших инерционных усилий — они или отсутствуют или будут значительно меньше, чем, например, у электропривода);
— опривод способен осуществлять более частые изменения направления перекладки, чем электропривод.

От механического гидравлическии привод выгодно отличается тем что при его компоновке и монтаже нет необходимости обеспечивать строгое взаимное расположение его отдельных узлов и деталей. Насосы электрогидравлических рулевых машин приводят их в действие с помощью давления, создаваемого в цилиндрах гидравлического рулевого привода машины в целях перекладки руля. В электрогидравлических рулевых машинах находят применение насосы регулируемой, а также и постоянной подачи. Насосы регулируемой подачи (НРП) могут быть выполнены как радиалыю-поршневыми, так и аксиально-поршневыми.

Эти насосы должны:
— поддерживать неизменный напор, развиваемый насосом при регулируемой подаче, колеблющейся от нуля до максимального ее значения;
— не давать пульсирующей струи жидкости;
— быстро изменять направления подачи;
— быть экономичными.

Большее распространение имеют радиально-поршневые насосы, однако в перспективе аксиально-поршневые насосы найдут более широкое применение на судах. К середине 60-х годов разработан типизированный ряд рулевых машин типа Р, в которых в двух группах (из трех) применяются аксиально-поршневые насосы регулируемой подачи типа ИД. Насосы постоянной подачи могут быть выполнены червячными, шестеренчатыми и роторно-шиберными. В отдельных случаях на судах можно встретить радиально- и аксиально-поршневые насосы, используемые как насосы постоянной подачи (отрегулированные на постоянную подачу), что экономически нецелесообразно, так как стоимость этих насосов в десятки раз больше стоимости последних. Преимущественное использование аксиально-поршневых насосов на суда новой постройки объясняется их компактностью и меньшей массой (при равной мощности с радиально-поршневыми насосами), способностью работать при больших давлениях с высоким к. п. д., а также тем, что они имеют малые радиальные размеры, допускающие большие частоты вращения, и меньшую стоимость.

Применение в рулевых машинах насосов постоянной подачи целесообразно до ограниченных пределов мощностей, так как при частичных нагрузках (когда регулирование осуществляется дросселированием жидкости) общий к. п. д. гидравлических передач будет низким. По указанной причине применение насосов постоянной подачи распространяется на электрогидравлические рулевые машины с моментом на баллере, как правило, не более 4,5 тс-м, и только в отдельных случаях — с моментом до 10 тс-м (Рраб = 22 кгс/см2).

На рис. 71 приведена конструкция аксиально-поршневого насоса (барабанного типа), установленного на гидравлической рулевой машине банановозов типа «Кура», приводимого в действие от электродвигателя. Вал соединяется с валом электродвигателя. Другой конец вала приводит во вращение через шарнирный вал корпус цилиндров, который установлен на неподвижно укрепленном штыре 9. В корпусе имеется несколько аксиальных отверстий, в которых движутся поршни. Последние находятся в зацеплении с приводным фланцем посредством штоков, которые снабжены шарообразными головками. Качающийся узел подвешен на цапфах и может поворачиваться на некоторый угол вокруг оси этих цапф на подшипниках. При наклоне узла и при вращении вала поршни будут двигаться в цилиндре, причем величина их хода будет зависеть от угла наклона узла. Масло к цилиндрам подводится по трубам, пустотелым цапфам и каналам (последние показаны пунктирными линиями). Каждый цилиндр при обороте вала будет соединяться один раз с трубой и один раз с трубой; из одной трубы масло будет всасываться в цилиндр, а в другую нагнетаться. Штырь соединяет узел с механизмом изменения наклона. При работе насоса нагнетаемое масло поступает в исполнительную часть рулевой машины.

На рис. 2 показано конструктивное выполнение аксиально-поршневого насоса 11Д, предназначенного для нагнетания минерального масла в гидромашинах с регулируемым расходом жидкости и переменным направлением потока. Отечественные заводы изготавливают насосы марок 11 Д-0,5; 11Д-1,5; 11Д-2,5; 11Д-5; 11Д-10; 11Д-20; 11Д-30 и 11Д-50. Привод насоса осуществляется через эластичную муфту. Насос состоит из основного насоса высокого давления, вспомогательных узлов и элементов управления, которые смонтированы в одном корпусе, являющемся одновременно резервуаром для рабочей жидкости. В центральной части корпуса на двух опорах установлен приводной вал с поршнями, передающий вращение через кардан блоку цилиндров и через шестерню — вспомогательному насосу. В цилиндрических отверстиях блока размещены бронзовые поршни, связанные через шатуны с фланцем приводного вала. Блок цилиндров посажен на подшипник и своими торцами опирается на распределитель, который прилегает к крышке люльки. Последняя при помощи болтов крепится к люльке. Люлька поворачивается вокруг вертикальной оси (относительно расположения рисунка) на подшипниках, которые насажены на полые цапфы. Сопряженные поверхности люльки и цапф уплотнены кольцами.

Рис. 1. Аксиально-поршневой насос

Поворот люльки осуществляется валиком, на конец которого насажена шестерня. Входя в зацепление с зубчатым сектором, жестко связанным с корпусом люльки, шестерня поворачивает последнею в любую сторону из нейтрального положения. Поворот валика осуществляется вручную или от механизма управления, установленного на крышке насоса. Пуск насоса производится при нулевом положении люльки.

Отечественная промышленность выпускает также насосы типа IIP марок ПР-0,5; ПР-1,5; ПР-2,5; 11Р-5; 11Р-10; 11Р-20; 11Р-30; 11Р-50, отличающиеся от насосов типа 11Д отсутствием устройств гидроавтоматики и предназначенные для работы в системах с ручным управлением или дистанционным с достаточно мощными управляющими элементами. Частота вращения и подача одноименных марок насосов типов IIP и 11Д совпадают. Конструкция этих насосов более сложна, при эксплуатации необходима остановка для промывки фильтров, при работе на холостом ходу и при малых подачах наблюдается нагрев рабочей жидкости за счет дросселирования масла.

Радиально-поршневой насос регулируемой подачи приведен на Рис. 73 (четырехплунжерной гидравлической рулевой машины), этот насос устроен таким образом, что дает возможность при постоянном числе оборотов и при той же стороне вращения изменять подачу, направление нагнетания и всасывания.

Он состоит из блока цилиндров, вращаемых электродви-телем, внутри которого могут поступательно двигаться вращащиеся вместе с цилиндрами скалки, связанные с башмаками, скользящими по регулировочному кольцу. Последнее имеет цапфы, удерживающие его от вращения и позволяющие перемещать его в горизонтальном направлении в корпусе.

Внутри блока цилиндров находится камера, разделенная неподвижной перегородкой на две полости, которые сообщаются при помощи отверстий с трубопроводом, соединенным с цилиндрами. Телемотором, действующим на цапфы, можно устанавливать регулировочное кольцо в любое положение по отношению к центру врашения.

Рис. 2. Четырехплунжерная электрогидравлическая рулевая машина

Если кольцо расположить концен-трично к звездообразным цилиндрам, то они, вращаясь, будут увлекать за собой скалки, но последние, двигаясь вместе с системой цилиндров, не имеют поступательного движения, и подача насоса будет равна нулю. Если сдвинуть регулировочное кольцо влево (положение а), то в этом случае при вращении по часовой стрелке в цилиндрах, расположенных выше оси цапф, происходит нагнетание через отверстие. Поршни нижних цилиндров, прижимаемые к башмакам центробежной силой, в это время будут через отверстие всасывать жидкость. Рабочий эксцентриситет (смещение регулировочного кольца) для насосов некоторых серийных судов составляет ±13 мм, а для РЭГ4 — до ±24 мм. Если кольцо передвинуть вправо, то поршни верхних цилиндров будут осуществлять всасывание через отверстие, а в нижних цилиндрах — нагнетание жидкости через отверстие. Чем дальше будет смещено регулировочное кольцо от своего среднего положения, тем больше будет насоса и тем быстрее происходит перекладка руля.

Радиально-поршневые насосы регулируемой подачи выпускаются промышленностью серийно. Основные параметры судовых насосов регулируемой подачи приведены в табл. 9. Эти насосы марки НРП имеют нечетное число цилиндров, что обеспечивает уменьшение пульсации подачи. Насосы типа МНП-0,14 установлены в серийных электрогидравлических машинах с моментом на баллере 20—60 тс-м.

Привод скользящего блока — рычажный с пружинным устройством или от поршней гидравлических цилиндров.

Роторно-шиберные насосы, как и другие насосы постоянной подачи, нашедшие применение в рулевых машинах, были рассмотрены в разделе «Судовые насосы». Марки насосов, применяемых в электрогидравлических рулевых машинах, приводятся при описании соответствующих машин.


Читать далее: