Аксиально поршневой насос характеристики

Аксиально-поршневые и аксиально-плунжерные насосы

В объемных гидроприводах наряду с шестеренными широко используют роторные аксиально-поршневые насосы , которые без переделок можно с успехом использовать и в качестве гидромоторов.
Кинематической основой таких гидромашин служит кривошипно-шатунный механизм, в котором цилиндры перемещаются параллельно (аксиально) один другому, а поршни движутся вместе с цилиндрами и одновременно из-за вращения вала кривошипа перемещаются относительно цилиндров. Рабочие камеры у таких насосов образованы поверхностями цилиндров и поршней, оси которых параллельны оси блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45°. Если указанный угол превышает 45°, то такие насосы относят (согласно определениям ГОСТ 17398-72) к радиально-поршневым насосам.
К этому типу гидравлических машин относятся и аксиально-плунжерные насосы , в которых функцию нагнетателя выполняет плунжер, т. е. поршень маленького диаметра.

Аксиально-поршневые и аксиально-плунжерные гидромашины выполняют по двум основным схемам: с наклонным диском и с наклонным блоком цилиндров. Наибольшее распространение получили насосы с наклонным диском (рис. 1) .

Насос состоит из корпуса (на рисунке не показан) , блока цилиндров с поршнями 2 , наклонного диска 3 , выполненного в виде упорного подшипника качения, неподвижного торцового распределителя 5 . Поршни 2 пружинами 6 постоянно поджаты к наклонному диску.
Вал 4 насоса передает вращение блоку 1 от приводного электродвигателя. Рабочие камеры насоса образованы поверхностями цилиндрических расточек (цилиндров) блока 1 и торцами поршней 2 .

Для подвода и отвода жидкости в распределителе 5 выполнены дугообразные пазы В всасывания и Н нагнетания, которые отверстиями 7 и 8 соединены соответственно с всасывающим и напорным трубопроводами.
При вращении блока 1 рабочие камеры попеременно сообщаются с пазами В и Н распределителя.

Если наклонный диск 3 установить под некоторым углом к оси I-I , то при вращении блока 1 поршни 2 будут совершать возвратно-поступательное движение в расточках, что приведет к периодическому изменению объемов рабочих камер насоса. При вращении вала, например, по часовой стрелке, рабочие камеры, находящиеся слева от вертикальной оси распределителя и сообщающиеся с пазом В , увеличивают свой объем.
В этих камерах образуется вакуум и за счет разности давлений жидкость из бака насосной станции заполняет камеры — происходит процесс всасывания.
Одновременно, рабочие камеры, находящиеся справа от оси распределителя и сообщающиеся с пазом Н , уменьшают свой объем. Поршни в этих камерах оказывают силовое воздействие на жидкость, что приводит к росту давления, и вытесняют ее в напорный трубопровод — происходит процесс нагнетания.

Изменяя угол наклона диска за счет его поворота относительно оси II-II , можно изменять производительность насоса. При этом если диск 3 установлен перпендикулярно оси I-I , движение поршней 2 в цилиндрах прекратится, и производительность насоса будет равна нулю.
Наклон диска в другую сторону приводит к изменению направления потока жидкости, то есть приведенная на рисунке 1 схема позволяет создать регулируемый и реверсируемый насос.

Теоретическая производительность аксиально-поршневого насоса определяется по формуле:

Qm = πd 2 (D tg β zn)/4 ,

где:
d — диаметр поршня;
D — диаметр окружности блока, на которой расположены оси цилиндров с поршнями;
β — угол наклона диска;
z — число поршней в блоке;
n — частота вращения блока (обычно равна частоте вращения вала приводного электродвигателя).

Рабочие характеристики и параметры аксиальных насосов определяются по алгоритмам и формулам, описаным в разделе объемные насосы.

Область применения аксиально-поршневых насосов

Аксиально-поршневые насосы нашли применение в гидроприводах, работающих при давлении жидкости до 20 МПа. Их устанавливают, например, в гидросистемах экскаваторов и другого горного оборудования, бульдозеров, в гидроприводе металлообрабатывающих станков, асфальтовых катков, дорожной и строительной техники, самолётов.

Такого типа насосы используют в приводах оборудования большой мощности (до 60 кВт) . Небольшие радиальные размеры насосов позволяют эксплуатировать их при частотах вращения ротора до n = 25 с -1 высоким (до 85%) КПД.
Тонкость фильтрации масла должна быть не хуже 25 мкм (с целью повышения ресурса предпочтительна фильтрация с тонкостью 10 мкм) .

Гидронасосы сегодня нашли широкое применение в самых различных отраслях: от домашнего хозяйства до машиностроения. Благодаря своим высоким эксплуатационным характеристикам они используются для обеспечения водоснабжения частных и многоквартирных домов, подачи топлива в оборудовании на предприятиях промышленности и космических станциях. К наиболее распространенным относят аксиальные гидронасосы поршневого типа.

Принцип работы и устройство насоса

Аксиальный насос поршневого типа – это техническое устройство, предназначенное для преобразования механической энергии в энергию движущейся жидкости. Его специфика заключается в рабочих камерах, выполненных в виде расточек в цилиндрическом блоке. При этом они располагаются параллельно шаровой оси и поршням с подпятниками.

Принцип работы аксиально-поршневого насоса можно посмотреть на иллюстрации

Все аксиально-поршневые гидронасосы состоят из:

  • Поршней или плунжеров, входящих в состав цилиндрического блока;
  • Шатунов;
  • Ведущего (основного) вала;
  • Опорного диска;
  • Распределительного механизма.

Принцип действия основывается на движении ведущего вала и его воздействии на специальный цилиндрический блок. При этом поршни перемещаются вдоль оси блока, создавая возвратно-поступательные движения. Вследствие таких движений в цилиндрах происходит последовательное всасывание и выталкивание рабочей жидкости.

Преимущества и недостатки использования

Аксиальные поршневые гидронасосы используются значительно чаще, нежели радиально-поршневые и паровые модели. Это связано с компактными размерами и высокой производительностью аксиального оборудования. Небольшие размеры рабочих деталей позволяют добиться малого момента инерции. При этом во время работы оборудования можно отметить довольно высокую частоту вращения.

Аксиально-поршневой мотор работает с частотой в диапазоне от 600 до 4 тыс. оборотов в минуту.

Кроме того, в отличие от паровой модели, поршневые позволяют регулировать объем, направление и силу подачи энергоносителя в системе. Вместе с тем устройства могут работать в условиях повышенного гидравлического давления. Они отличаются высокой работоспособностью даже при давлении в пределах 40 мПа, в то время как радиально-поршневое оборудование может корректно работать лишь при 30 мПа.

Среди достоинств аксиально-поршневых насосов следует отметить длительный срок службы

К недостаткам устройств относят:

  • Неравномерную подачу и расход воды;
  • Большую пульсацию во время работы гидромотора;
  • Чувствительность оборудования к загрязненной рабочей среде;
  • Высокий уровень шума (в сравнении с шестеренными и пластинчатыми агрегатами).

Кроме того, оборудование такого типа отличается достаточно высокой стоимостью. Неправильная эксплуатация может привести к серьезным поломкам. Устранить их будет нелегко из-за непростой конструкции насосов.

Виды гидронасосов аксиально-поршневого типа

В различных установках используются насосы различного типа. Классификация оборудования на виды выполняется относительно его устройства. Так, в зависимости от типа поршня выделяют плунжерный, жидкостный поршневой и диафрагменный.

В зависимости от вида передачи движения все аксиальные насосы делятся на:

  1. Устройства с наклонным цилиндрическим блоком. Используются в объемных гидроприводах машинах, работающих в открытых гидросистемах.
  2. Модели с наклонным диском. Предназначены для использования в объемных гидроприводах (ГСТ), работающих по закрытой схеме.

Кроме того, все аксиальные гидравлические устройства поршневого типа делятся на регулируемые и нерегулируемые. Регулируемые модели позволяют менять объем подачи энергоносителя за счет изменения угла наклона оси цилиндров или диска к оси вала. Нерегулируемые позволяют менять лишь направление вращения вала, а значит, и направление подачи энергоносителя.

Гидронасосы аксиально-поршневого типа время от времени следует чистить и менять детали, которые подвергаются износу

На тип насосного оборудования влияет также его конструктивная схема.

Так, двигатель может быть оборудован силовым карданом или двойным несиловым карданом. Отдельно выделяют модели бескарданного типа и насосы, работающие по схеме точечного касания поршней наклонного диска. Наиболее надежными в эксплуатации и простыми в изготовлении являются устроенные по бескарданному принципу.

Рекомендации и критерии выбора

Для того чтобы правильно подобрать поршневой насос, необходимо учитывать его сферу применения и будущие условия использования. Так, для работы в экстремальных условиях, связанных с гидравлическими толчками, подойдут насосы высокого давления. Регулируемый поршневой гидронасос станет идеальным выбором для установки в миниэкскаваторах, различных приводных валах и рабочих портах. Нерегулируемые модели, как правило, выбирают для установки на коробку отбора мощности в автокранах, коммунальных машинах и другой спецтехнике.

Выбирая между насосом с наклонным блоком и устройством с наклонным диском, следует учитывать:

  1. Размеры оборудования. Благодаря отсутствию громоздкого подшипникового узла и консольного вала насосы с наклонной дисковой частью являются более компактными.
  2. Срок службы. При одинаковых условиях дисковые будут работать дольше устройств с наклонным блоком на 3-5 тысячи часов.
  3. КПД. Более эффективными считаются машины с наклонным блоком. При этом насосы с наклонными дисками уступают им всего на 2%.
  4. Требования к рабочей жидкости. Устройства с наклонными блоками требуют более вязкую рабочую среду (в районе 15-25 мкм), устойчивую к повышению темпера­тур.

Чтобы правильно выбрать аксиально-поршневой насос, нужно посмотреть обучающее видео и посоветоваться с продавцом

Кроме того, важно знать, что насосы с наклонной дисковой частью отличаются низким числом деталей повышенной точности и расходом металла на единицу продукции. Это имеет огромное значение при самостоятельном изготовлении оборудования.

Аксиально-поршневые устройства с наклонным диском легче делать своими руками, чем оборудование с наклонным блоком.

Это объясняется тем, что модели с наклонным блоком оборудуются более сложной и развитой поршневой группой. Кроме того, в таких устройствах присутствуют различные синхронизирующие устройства.

Поршневые аксиальные насосы нашли сегодня широкое применение во многих сферах бытового хозяйства и промышленности. Они отличаются высокими эксплуатационными показателями, среди которых можно выделить их долговечность, высокую производительность и компактные размеры. Существует несколько видов аксиальных гидронасосов. На выбор оборудования влияют его технические характеристики и область применения.

В объемных гидроприводах наряду с шестеренными широко используют роторные аксиально-поршневые насосы и гидромоторы. Кинематической основой таких гидромашин служит кривошипно-шатунный механизм, в котором цилиндры перемещаются параллельно один другому, а поршни движутся вместе с цилиндрами и одновременно из-за вращения вала кривошипа перемещаются относительно цилиндров. Аксиально-поршневые гидромашины (рис. 1) выполняют по двум основным схемам: с наклонным диском и с наклонным блоком цилиндров.

Устройство аксиально поршневых насосов

Гидромашина с наклонным диском включает в себя блок цилиндров, ось которого совпадает с осью ведущего вала 1, а под углом а к нему расположена ось диска 2, с которым связаны штоки 3 поршней 5. Ниже рассмотрена схема работы гидромашины в режиме насоса. Ведущий вал приводит во вращение блок цилиндров.

Насосы аксиально поршневые регулируемые

При повороте блока вокруг оси насоса на 180° поршень совершает поступательное движение, выталкивая жидкость из цилиндра. При дальнейшем повороте на 180° поршень совершает ход всасывания. Блок цилиндров своей шлифованной торцовой поверхностью плотно прилегает к тщательно обработанной поверхности неподвижного гидрораспределителя 6, в котором сделаны полукольцевые пазы 7. Один из этих пазов соединен через каналы со всасывающим трубопроводом, другой — с напорным трубопроводом. В блоке цилиндров выполнены отверстия, соединяющие каждый из цилиндров блока с гидрораспределителем. Если в гидромашину через каналы подавать под давлением рабочую жидкость, то, действуя на поршни, она заставляет их совершать возвратно-поступательное движение, а они, в свою очередь, вращают диск и связанный с ним вал.Таким образом работает аксиально-поршневой гидромотор.

Принцип действия аксиально-поршневого насоса-гидромотора с наклонным блоком цилиндров заключается в следующем. Блок 4 цилиндров с поршнями 5 и шатунами 9 наклонен относительно приводного диска 2 вала 1 на некоторый угол. Блок цилиндров получает вращение от вала через универсальный шарнир 8. При вращении вала поршни 5 и связанные с ними шатуны 9 начинают совершать возвратно-поступательные движения в цилиндрах блока, который вращается вместе с валом. За время одного обо-рота блока каждый поршень производит всасывание и нагнетание рабочей жидкости. Один из пазов 7 в гидрораспределителе 6 соединен со всасывающим трубопроводом, другой — с напорным. Объемную подачу аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком цилиндров можно регулировать, изменяя угол наклона оси блока относительно оси вала в пределах 25°. При соосном расположении блока цилиндров с ведущим валом поршни не перемещаются и объемная подача насоса равна нулю.

Конструкция нерегулируемого аксиально-поршневого насоса-гидромотора с наклонным диском показана на рис. 2. В корпусе 4 вместе с валом 1 вращается блок 5 цилиндров. Поршни 11 опираются на наклонный диск 3 и благодаря этому совершают возвратно-поступательное движение. Осевые силы давления передаются непосредственно корпусным деталям — передней крышки 2 через люльку 14 и задней крышке 8 корпуса — через башмаки 13 поршней и гидрораспределитель 7, представляющие собой гидростатические опоры, успешно работающие при высоких давление и скорости скольжения.

В аксиально-поршневом насосе-гидромоторе применена система распределения рабочей жидкости торцового типа, образованная торцом 6 блока цилиндров, на поверхности которого открываются окна 9 цилиндров, и торцом гидрораспределителя 7.

Система распределения выполняет несколько функций. Она является упорным подшипником, воспринимающим сумму осевых сил давления от всех цилиндров; переключателем соединения цилиндров с линиями всасывания и нагнетания рабочей жидкости; вращающимся уплотнением, разобщающим линии всасывания и нагнетания одну от другой и от окружающих полостей. Поверхности образующие систему распределения, должны быть взаимно центрированы, а одна из них (поверхность блока цилиндров) — иметь небольшую свободу самоориентации для образования слоя смазки. Эти функции выполняет подвижное эвольвентное шлицевое соединение 12 между блоком цилиндров и валом. Чтобы предотвратить раскрытие стыка системы распределения под действием момента центробежных сил поршней, предусмотрен центральный прижим блока пружиной 10.

В нерегулируемом аксиально-поршневом насосе-гидромоторе с реверсивным потоком и наклонным блоком цилиндров (рис. 3) ось вращения блока 7 цилиндров наклонена к оси вращения вала 1. В ведущий диск 14 вала заделаны сферические головки 3 шатунов 4, закрепленных также с помощью сферических шарниров 6 в поршнях 13.

При вращении блока цилиндров и вала вокруг своих осей поршни совершают относительно цилиндров возвратно-поступательное движение. Вал и блок вращаются синхронно с помощью шатунов, которые, проходя поочередно через положение максимального отклонения от оси поршня, прилегают к его юбке 5 и давят на нее. Для этого юбки поршней выполнены длинными, а шатуны снабжены корпусными шейками. Блок цилиндров, вращающийся вокруг центрального шипа 8, расположен по отношению к валу под угло м 30° и прижат пружиной 12 к распределительному диску (на рисунке не показан), который этим же усилием прижимается к крышке 9.

Рабочая жидкость подводится и отводится через окна 10 и 11 в крышке 9. Поршни, находящиеся в верхней части блока, совершают ход всасывания рабочей жидкости. В то же время нижние поршни вытесняя жидкость из цилиндров, совершают ход нагнетания. Манжетное уплотнение 2 в передней крышке гидромашины препятствует утечке масла из нерабочей полости насоса.

Отправить ответ

  Подписаться  
Уведомление о
Adblock
detector