Аксиально плунжерный насос принцип работы

Аксиально-поршневые насосы: устройство, принцип работы, плюсы и минусы

Насос аксиально-поршневой – это техническое устройство, относящееся к категории гидравлических машин, механическая энергия рабочего органа которых преобразуется в энергию движущегося потока жидкости. Если такие машины совершают обратное действие (другими словами, энергия потока жидкости преобразуется в механическую), они называются гидромоторами. Использоваться как гидромоторы, так и гидравлические насосы стали достаточно давно, а сегодня они активно применяются практически везде.

Аксиально-поршневые насосы устанавливаются на самосвалах, бункеровозах, мультилифтах и другой технике

Что собой представляет гидронасос аксиально-поршневого типа

Насос гидравлический аксиально-поршневой, как и радиально-поршневой, является устройством объемного типа, которое функционирует за счет изменения объема рабочих камер. В гидравлических насосах аксиально-поршневой группы такие рабочие камеры сформированы расточками, которые выполнены в цилиндрическом блоке. В отличие от радиально-поршневых насосов, у аксиально-поршневых машин внутренние рабочие камеры располагаются параллельно по отношению к поршням и оси самого устройства. В ходе перемещения поршней такого насоса при вращении цилиндрического блока происходит увеличение или уменьшение объема рабочих камер, что и позволяет устройству всасывать и отдавать перекачиваемую им жидкость.

Аксиально-поршневой насос в разрезе

Как и у радиально-поршневых насосов, рабочие камеры аксиально-поршневых устройств соединены с всасывающим и нагнетательным патрубками, через которые и осуществляются забор и отдача перекачиваемой воды. Процесс соединения рабочих камер с всасывающим и нагнетательным патрубками насосов, относящихся к аксиально-поршневой группе, происходит поэтапно. По тому, как работает гидравлический насос, относящийся к аксиально-поршневому типу, он схож с паровыми и радиально-поршневыми насосами.

Конструктивные особенности и принцип действия

Гидронасос аксиально-поршневого типа состоит из следующих элементов:

  • поршней, также называемых плунжерами, которые входят в состав блока цилиндров;
  • элементов шатунного типа;
  • ведущего вала, который также называется основным;
  • механизма, который выполняет распределительные функции.

Устройство аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком

Принцип, по которому работает поршневой гидронасос аксиального типа, основывается на том, что его основной вал, вращаясь, сообщает движение элементам блока цилиндров. Вращение основного вала насосов аксиально-поршневого типа преобразуется в возвратно-поступательное перемещение поршней, совершаемое параллельно оси блока цилиндров. Именно благодаря характеру таких движений поршня, которые являются аксиальными, насос и получил свое название.

Принцип работы аксиально-поршневого гидронасоса

В результате движения, совершаемого поршнями в цилиндрах аксиально- плунжерного насоса, происходит попеременное всасывание и последующее нагнетание жидкости через соответствующие патрубки. Соединение рабочей камеры насоса с его всасывающими и нагнетающими линиями происходит последовательно, при помощи специальных окон, выполненных в распределительном механизме. Чтобы минимизировать риск возникновения неисправностей при работе блока цилиндров гидронасосов аксиально-поршневого типа, а также обеспечить надежную эксплуатацию такого устройства, его распределительный механизм максимально плотно прижимается к блоку цилиндров, а окна такого блока разделяются между собой специальными уплотнительными прокладками. На внутренней поверхности окон распределительного механизма выполнены дроссельные канавки, наличие которых позволяет уменьшить величину гидравлических ударов, возникающих в трубопроводной системе при работе насоса. Наличие таких канавок на внутренней поверхности окон распределительного механизма помогает максимально плавно повышать давление рабочей жидкости, создаваемое в цилиндрах.

Как становится понятно из вышеописанной конструкции аксиально-поршневого гидравлического насоса, его рабочими камерами являются цилиндры, расположенные параллельно (аксиально) оси его ротора, а вытеснение жидкости из таких цилиндров осуществляется за счет возвратно-поступательных движений поршня.

Основные разновидности

По своему конструктивному исполнению поршневой гидронасос, как и гидромотор аксиально-поршневого типа, может относиться к одной из следующих категорий:

  • устройства с шайбой, устанавливаемой под определенным углом;
  • аксиально-поршневые насосы или гидромоторы, оснащенные блоком цилиндров наклонного типа.

Блок цилиндров гидромоторов и гидравлических насосов аксиально-поршневого типа, оснащенных наклонной шайбой, установлен соосно по отношению к приводному валу и при этом жестко связан с ним. Поршни, перемещающиеся в проточках рабочей камеры, опираются своей торцевой поверхностью на шайбу, которая устанавливается под углом к оси приводного вала. Принцип работы такого аксиально-поршневого насоса заключается в том, что при совместном вращении соединенных между собой приводного вала и наклонной шайбы поршни устройства начинают двигаться возвратно-поступательно, уменьшая или увеличивая таким образом объем рабочих камер.

Когда же объем рабочих камер начинает изменяться, осуществляется всасывание и выталкивание перекачиваемой через насос жидкости. Устройства с наклонной шайбой относятся к регулируемым гидронасосам, так как, изменяя угол, под которым расположена рабочая поверхность наклонной шайбы, можно менять и параметры потока перекачиваемой жидкости. Более того, при помощи такого насосного устройства можно осуществлять реверсирование подачи воды, изменяя направление угла наклона шайбы к оси приводного вала на противоположное. Насосы аксиально-поршневого вида, оснащенные наклонной шайбой, устанавливаются в гидравлических системах, работающих под средними и высокими нагрузками.

Принципиальные схемы аксиально-поршневых гидромашин

Корпус аксиально-поршневых гидравлических насосов, оснащенных блоком цилиндров наклонного типа, имеет V-образную конфигурацию, а их приводной вал выполнен в виде буквы Т. Угол, под которым блок цилиндров рассматриваемого аксиального насоса расположен к оси приводного вала, может составлять от 26 до 40°, а количество поршней доходит до 7 штук. Принцип работы такого аксиально-поршневого насоса состоит в следующем: когда начинает вращаться приводной вал, соединенный с поршнями посредством шатунных механизмов, приводится во вращение и наклонный блок цилиндров, а поршни, расположенные в аксиальных проточках, начинают совершать движения возвратно-поступательного типа, тем самым уменьшая или увеличивая объем рабочих камер.

Процесс всасывания и нагнетания перекачиваемой рабочей среды в аксиально-поршневых насосах такого вида осуществляется через специальные отверстия-окна, выполненные в распределительном устройстве, которое располагается неподвижно относительно вращающегося наклонного блока цилиндров. В отличие от паровых и радиально-поршневых насосов, в устройствах данного типа можно регулировать объем рабочей камеры. Решается такая задача регулировкой угла наклона блока цилиндров по отношению к оси приводного вала при помощи специальных механизмов.

В аксиально-поршневых насосах применяется унифицированный качающийся узел

В зависимости от того, как реализована конструктивная схема плунжерного насоса аксиального типа, он может относиться к одному из двух видов:

  1. В устройствах, оснащенных двойным несиловым карданом, достигается полное соответствие углов, измеряемых между промежуточным, ведущим и ведомым валами. При работе гидравлических насосов данной категории их валы (ведущий и ведомый) двигаются синхронно, что позволяет снизить нагрузку на карданный вал, который, взаимодействуя с диском, передает крутящий момент.
  2. Насосы аксиально-поршневого типа имеют конструкцию, в которой реализована схема точечного касания поршней с поверхностью наклонного диска. В таком устройстве отсутствуют карданные и шатунные механизмы, что упрощает его конструкцию. Наиболее значимым недостатком аксиально-поршневых насосов данной категории является то, что для их запуска необходимо принудительно выдвинуть поршневые элементы из рабочих камер и затем прижать их торцевую часть к поверхности наклонного диска. Между тем за счет простоты конструкции регулярное техническое обслуживание и ремонт гидронасосов данного типа не представляет больших сложностей.

Достоинства и недостатки

Аксиально-поршневой гидромотор и гидравлический насос данного типа при сравнении с радиальными и паровыми устройствами отличаются следующими достоинствами:

  • При достаточно компактных размерах и небольшом весе такие устройства обладают внушительной мощностью и достойной производительностью.
  • За счет компактных размеров и небольшого веса насосы, относящиеся к аксиально-поршневому типу, при работе создают небольшой момент инерции.
  • Частоту вращения выходного вала аксиально-поршневого гидромотора регулировать очень легко.
  • Данные устройства эффективно функционируют даже при достаточно высоком давлении рабочей среды и при этом создают соответствующий крутящий момент выходного вала.
  • В таких установках можно изменять объем рабочей камеры, чего не удается достичь при использовании гидронасосов и гидромоторов радиально-поршневых.
  • Частота, с которой вращается выходной вал гидромоторов данного типа, в зависимости от модели может находиться в диапазоне 500–4000 об/мин.
  • В отличие от насосов радиально-поршневых, которые могут работать при давлении рабочей жидкости, не превышающем значение 30 мПа, аксиальные установки способны функционировать при давлении, доходящем до 35–40 мПа. При этом потери величины такого давления будут составлять всего 3–5%.
  • Поскольку поршни аксиальных насосов устанавливаются в рабочих камерах с минимальными зазорами, достигается высокая герметичность таких установок.
  • При использовании насосов данного типа можно регулировать как направление подачи, так и давление рабочей жидкости.

Регулируемый аксиально-поршневой гидромотор применяется на погрузчиках, экскаваторах и автокранах

Как и у любых других технических устройств, у аксиально-поршневых насосов есть недостатки:

  • Такие насосы стоят достаточно дорого.
  • Сложность конструктивной схемы значительно затрудняет ремонт аксиально-поршневых гидронасосов.
  • Из-за не слишком высокой надежности эксплуатировать гидравлические механизмы данного типа следует только согласно инструкции, иначе можно столкнуться не только с невысокой эффективностью работы такого устройства, но и с его частыми поломками.
  • При использовании насосного оборудования данного типа жидкость в гидравлическую систему подается с большой пульсацией и, соответственно, расходуется неравномерно.
  • Из-за высокой пульсации, характерной для функционирования таких насосов, гидравлика, которой оснащена трубопроводная система, может работать некорректно.
  • Гидравлические механизмы аксиально-поршневого типа очень критично реагируют на загрязненную рабочую среду, поэтому использовать их можно только с фильтрами, размер ячеек которых не превышает 10 мкм.
  • Аксиально-поршневые гидравлические устройства из-за особенностей своей конструкции издают при работе значительно больше шума, чем модели насосов и гидравлических моторов пластинчатого и шестеренного типа.
Читать еще:  Ковка металла в домашних условиях

К аксиально-поршневому типу, как упомянуто выше, могут относиться не только гидравлические насосы, но и гидромоторы. Принцип работы гидромотора практически идентичен принципу действия аксиально-поршневого насоса. Основная разница состоит в том, что совершается такая работа в обратной последовательности: в устройство под определенным давлением подается жидкость, которая и заставляет двигаться поршни гидромотора, приводящие во вращение его выходной вал.

Аксиально-поршневые насосы

Аксиально-поршневым называют роторный поршневой насос, у которого угол между осью вращения ротора и осям рабочих органов не превышает 45°.

Классификация аксиально-поршневых насосов

По виду кинематических схем конструкции различают аксиально-поршневые насосы:

  • с наклонным диском – кулачковый
  • с наклонным блоком – шатунный

По механизму синхронизации движения:

  • Двойной несиловой кардан (если вал объединен с блоком шатунов)
  • Двойной силовой кардан (если на блок шатунов приходится большая часть нагрузки)

По возможности регулирования рабочего объема:

  • регулируемые
  • нерегулируемые

Чем аксиально-плунжерный насос отличается от поршневого

Плунжерный насос отличается от поршневого конструкцией вытеснителя, в первом случае это плунжер, во втором – поршень.

Нерегулируемые аксиальные насосы

В нерегулируемых насосах, угол наклона блока, или диска не изменяется.

Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком

При вращении вала 1 насоса, установленного в подшипниках 2, наклонный блок 3 приводится во вращение шарнирно-расположенными поршнями 4. В процессе работы поршни совершают линейное перемещение относительно блока. Величина хода поршней зависит от угла наклона блока. В распределительном диске 5 выполнены серповидные пазы 6, один и которых соединен с линией всасывания, второй – с линией нагнетания.

Расчет подачи аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком

Теоретическая подача объемного насоса пропорциональна его рабочему объему q и частоте вращения вала n:

Рабочий объем аксиально-поршневого насоса можно вычислить, используя формулу:

  • где d – диаметр поршня
  • z – число поршней
  • h – ход поршня

Ход поршня аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком зависит от угла α наклона блока и диаметра расположения поршней D:

Для вычисления реальной подачи необходимо теоретическую умножить на объемный КПД (0,9. 0,98 для поршневых насосов ):

Аксиально-поршневой насос с наклонным диском

Блок цилиндров 2 установлен на приводном валу 1. Поршни 4, установленные в башмаках 3 опираются на наклонный диск (или шайбу). При вращении вала с блоком 5 поршни за счет наклона диска будут совершать возвратно-поступательное движение относительно блока. В распределительном диске 6 выполнены серповидные окна, которые соединяются с линиями всасывания и нагнетания.

Расчет подачи аксиально-поршневого насоса с наклонным диском

Расчетная схема показана на рисунке.

Для вычисления подачи насоса нужно знать его рабочий объем и частоту вращения приводного вала:

Величина хода поршня зависит от геометрии насоса с наклонным диском.

Регулируемые аксиально-поршневые насосы

Регулируемыми могут быть как насосы с наклонным блоком так и с наклонным диском.

Регулируемый насос с наклонным блоком

Для изменения угла наклона блока может быть использовано механическое, гидравлическое или электрическое пропорциональное управление. Принципиальная схема регулируемого аксиально-поршневого насоса показана на рисунке.

Угол наклона блока 1 изменяется с помощью винтовой передачи 2. Если наклон отсутствует, то подача насоса будет равна 0. При максимальном значении угла наклона блока относительно оси приводного вала подача насоса будет максимальной.

Регулируемый насос с наклонным диском

Рабочий объем насосов данного типа можно регулировать изменяя угол наклона шайбы. Управление может быть механическим или гидравлическим.

На рисунке показан аксиально-поршневой регулируемый насос с наклонным диском 2. На который с одной стороны воздействует плунжер 3, с другой – пружина 1.

При изменении давления рабочей жидкости под плунжером наклон диска будет меняться.

При отсутствии наклона шайбы подача насоса будет нулевой. При увеличении угла наклона шайбы подача будет увеличиваться.

Аксиально-поршневой насос и радиально поршневой насос

Аксиально поршневой насос, в котором механический тип энергии преобразуется в энергию давления, относится к гидравлическим устройствам. Это один из самых распространенных видов объемных агрегатов, которые нашли широкое применение в различных сферах.

Производители предлагают несколько типов объемного оборудования, но все они функционируют по одному принципу – вытесняют жидкость из рабочего цилиндра создаваемым давлением.

Содержание статьи

По конструктивному исполнению такие гидромашины подразделяются на аксиально и радиально поршневые или плунжерные (в зависимости от конструкции рабочего органа).

Такие агрегаты устанавливают в экскаваторах и самосвалах, а также в мультилифтовых подъемниках и машинах, предназначенных для вывоза бытовых отходов и мусора. Аксиально поршневый насос дает возможность быстро и надежно управлять автомобильной платформой с контейнером и другими подобными процессами.

Более того, в случае если гидромашина совершается обратное действие, то есть преобразует энергию потока жидкости в механическую, то такое оборудование принято относить к гидромоторам.

Разновидности и типы насосов

По тому, какой вид вытесняющего элемента используется в оборудовании, происходит основная классификация объемных насосных устройств.

Гидромашины объемного типа подразделяются по конструкции рабочего элемента на:
поршневые;
плунжерные.

Конструктивно поршень – это цилиндр, который уплотняется в рабочем цилиндре кольцами. В отличии от поршня плунжер – это цилиндр, длина которого больше диаметра. Плунжер работает в уплотняющем сальнике не соприкасаясь со стенками цилиндра.

Если можно контролировать и менять рабочий объем камеры – это поршневые насосы регулируемые, которые востребованы для организации работы гидроприводов и нерегулируемые.

По принципу работы подразделяются на:
– гидравлические насосы радиально поршневые или плунжерные – в случае когда ось вращения вала перпендикулярна осям рабочих органов или составляет с ними угол более 45°;
– гидравлические насосы аксиально поршневые или плунжерные – в случае когда ось вращения вала параллельна осям рабочих органов или составляет с ними угол менее 45°.

В свою очередь выделяют такие типы аксиально поршневых насосов как:
агрегаты с шайбой, установленной под определнным углом;
гидромашины с блоком цилиндров наклонного типа.

Радиально поршневой насос подразделяется на:
агрегаты с эксцентричным ротором;
машины с эксцентричным валом.

Устройство и работа

Аксиально поршневой насос, устройство которого имеет много модификаций, является одним из самых распространенных механизмов, применяемых в гидроприводах. Такие насосы отличаются большим разнообразием конструкций, минимальными габаритными размерами и весом, а также отличаются высоким коэффициентом полезного действия.

Схема аксиально поршневого насоса представлена на рисунке рядом.

Основными элементами гидравлического оборудования такого типа являются следующие узлы:
1 – основной приводной вал;
2 – шток;
3 – поршень, входящий в цилиндровый блок;
4 – цилиндр;
5 – вращающийся цилиндровый блок;
6 – неподвижный распределительный диск;
7 – отверстия диска;
8 – дуговые окна.

Аксиально поршневой насос и принцип его работы основывается на вращении вала, который передает свое движение на блок цилиндров через поступательно-возвратные движения поршней. Такое вращение называется аксиальным, что дало основное название для насосов подобного типа.

Благодаря специальным соединительным патрубкам и поступательным движениям поршней, жидкость в камере насоса всасывается под давлением, а затем выталкивается. Такой процесс происходит попеременно и регулярно через распределительный механизм, оснащенный специальными окошками.

Цилиндрический блок и механизм распределения тесно прижаты друг к другу, а между окнами размещены прокладки для уплотнения. Подобное решение необходимо для того, чтобы аксиально плунжерный насос работал безупречно, а также во избежание непредвиденных проблем с гидравлическим оборудованием.

Производители выпускают аксиальный гидронасос в двух конструктивных исполнениях:
с наклонным диском, шайбой
наклонным блоком специальных цилиндров.

Аксиально поршневой насос с наклонным блоком основан на вращении вала и его взаимодействии с блоком цилиндров. В распределителе имеются два желобка: один для всасывания жидкости, а другой для ее нагнетания. Цилиндр перемещается постепенно и поочередно нагнетает и вытесняет поступающую жидкость.

Для безопасности и надежной работы, такие системы оснащают специальными дренажными конструкциями, которые предотвращают недопустимую величину давления, непосредственно в самом корпусе.

Принцип работы, на котором основан аксиально поршневой насос с наклонной шайбой, состоит на том, что цилиндрический диск или шайба изменяют угол наклона, что способствует перемещению поршня и уменьшению или увеличению объема рабочей камеры.

Конструкция, в которой применяется наклонная шайба, это насос аксиально поршневой регулируемый. В качестве регулятора используется рабочая поверхность такой шайбы, при помощи которой можно влиять на угол наклона и на давление перекачиваемого жидкого раствора, воды и другой смеси.

Такой вид гидронасоса может использоваться, как реверсивное оборудование для подачи воды и применяется в таких сферах, где предполагается высокая и средняя степень нагрузки.

Модель, в которой наклонная шайба отсутствует, это насос аксиально поршневой нерегулируемый.

Радиально-поршневой насос

В гидроустановках, где предусмотрена работа с высоким давлением, используют радиально поршневой насос, который нередко обозначается как роторно поршневой насос.

Радиально плунжерный насос разделяют на устройства двух видов:
насосы с эксцентрическим валом;
устройства с эксцентрическим ротором.

Система с эксцентрическим валом оснащена поршнями, которые находятся в статоре. В таком гидронасосе оба вала совпадают. Смещение происходит за счет специального «кулачка», расположенного на основном вращающемся вале.

Насос оснащен клапаном, распределяющим поступающую жидкость. Клапаны поочередно открываются и закрываются в процессе уменьшения рабочей камеры. Затем происходит обратный процесс.

Роторно поршневой насос с эксцентрическим ротором отличается тем, что располагает несколькими поршнями, которые могут размещаться в несколько рядов. Ось ротора смещена от центра на определенную величину. Между двумя системами забора жидкости и нагнетания давления стоит особая перемычка.

Читать еще:  Чертеж толкушки из дерева

Принцип работы подобного устройства основан на двух фазах:
этап всасывания;
этап нагнетания.

При всасывании выдвигается поршень, увеличивая объем камеры и закрывая клапан нагнетания. Одновременно другой клапан, ответственный за поступление жидкости, открывается и дает доступ к ее забору. Движение поршня производится по круговой системе, достигая самой максимальной его точки.

Во время второй фазы поршень открывает окно для нагнетания давления. Другой клапан закрывается и объем камеры уменьшается, что приводит к повышению давления и вытеснению находящейся жидкости. Поршень поочередно переключается с фазы нагнетания на фазу всасывания.

Достоинством таких систем является высокий коэффициент полезного действия, возможность получения показателей высокого давления, максимальная энергия, а также возможность регулировки рабочих показателей.

Роторно поршневой насос отличается большими габаритами, сложностью устройства и относительно небольшой степенью надежности. Для качественной эксплуатации оборудования подобного типа необходимо использовать рабочую жидкость, прошедшую тщательную фильтрацию и очистку.

Узлы и детали для поршневого насоса роторного типа требуют особой обработки, что существенно влияет на окончательную стоимость всей системы. Во время подачи жидкости в камеру роторного насоса, наблюдается высокая пульсация.

Технические характеристики насоса

Аксиально поршневой насос может работать при максимально высоких параметрах давления и развивает большую частоту вращения:
от 500 до 4000 оборотов в минуту для аксиально поршневых насосов;
до 1500 оборотов в минуту для радиально поршневых насосов.

Аксиально поршневой насос, давление которого может регулироваться, отличается высокими рабочими показателями. Такой агрегат способен создавать давление до 70 МПа, в то время как радиальные агрегаты обеспечивают около 35 – 40 МПа

Для качественного представления характеристик оборудования используются понятия рабочего объема и подачи.

Для гидромашин этого типа подача равна произведению вытесненного за один ход объема жидкости умноженного на число рабочих ходов в единицу времени.

Рабочий объем в свою очередь – это произведение площади сечения поршня на длину его хода.

Условия эксплуатации поршневых насосов и область применения

Аксиально поршневой насос, характеристики которого отличаются от роторно поршневых устройств, являются более продуктивными, надежными и востребованными.

Надежная и гарантированная эксплуатация поршневых насосов требует соблюдения некоторых условий:
в начале трубопровода желательно установить очищающий фильтр;
на напорном трубопроводе насоса устанавливается задвижка;
все соединения должны быть надежно закрепленными и герметичными;
параметры давления постоянно контролируются специальными приборами.

Плунжерный насос высокого давления для воды широко применяется в областях где необходимо создавать высокое давление при сравнительно невысоком расходе, например, в строительстве, химической, пищевой и нефтяной промышленности, в металлургии, машиностроении и в энергетике, а также для очистки воды и мойки автомобилей.

Аксиально поршневой насос принцип работы

Принципиальные схемы аксиально-поршневых гидромашин

Насос аксиально-поршневой – это техническое устройство, относящееся к категории гидравлических машин, механическая энергия рабочего органа которых преобразуется в энергию движущегося потока жидкости. Если такие машины совершают обратное действие (другими словами, энергия потока жидкости преобразуется в механическую), они называются гидромоторами. Использоваться как гидромоторы, так и гидравлические насосы стали достаточно давно, а сегодня они активно применяются практически везде.

Аксиально-поршневые насосы устанавливаются на самосвалах, бункеровозах, мультилифтах и другой технике

Аксиально-Поршневой Гидронасос Гидромотор — один из видов роторно-поршневых гидромашин.

Конструктивные особенности Аксиально-Поршневых Гидронасосов Гидромоторов

Аксиально-плунжерные и аксиально-поршневые гидромашины отличаются тем, что в первых в качестве вытеснителей используются плунжеры, а во вторых — поршни. Наибольшее распространение получили аксиально-плунжерные гидромашины.

Выпускают гидромашины с наклонным диском (шайбой) и с наклонным блоком цилиндров.

Во избежание резонансных явлений и для снижения пульсаций подачи и расхода количество плунжеров всегда выполняют нечётным.

В конструкции первых, коленчатый вал объединяют с цилиндрическим блоком, закрепляя его подшипниками. В этом случае, поршневая система опирается прямо на шайбу. Такой угол позволяет поршням усиливать движение жидкости при вращательных движениях. Регулировка подобного устройства происходит путем изменения угла наклона диска.

Виды аксиально-поршневых насосов [вверх]

В зависимости от того, как выглядит схема плунжерного насоса аксиального типа, эти устройства бывают двух видов: агрегаты с наклонной шайбой (диском) и аксиально-поршневые насосы с наклонным цилиндрическим блоком.

В конструкции первых, коленчатый вал объединяют с цилиндрическим блоком, закрепляя его подшипниками. В этом случае, поршневая система опирается прямо на шайбу. Такой угол позволяет поршням усиливать движение жидкости при вращательных движениях. Регулировка подобного устройства происходит путем изменения угла наклона диска.

Во втором случае, возвратно-поступательные движения поршней происходят с наклоном самого блока цилиндра. Особенностью такого устройства является опора цилиндрического блока на вторую ось и его расположение под углом к основному валу. В центре конструкции размещаются параллельные расточки, внутри которых стоят поршни. Последние соединяются с основным валом при помощи шатунов. Регулировка осуществляется изменением угла наклона самого блока.

Стоит заметить, что конструкция аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком позволяет менять размерность поршневого хода. Это, в свою очередь, помогает изменять показатели рабочего объема в камерах.

Если ось вращения вала параллельна осям рабочих органов, или составляет с ними угол менее 45°, то такой насос называют аксиально-поршневым.

Вытеснителями в аксиально-поршневых машинах могут быть поршни или плунжеры.

Насосы с плунжерами иногда называют аксиально-плунжерными. Однако часто эту особенность названия и не отражают, и называют насос аксиально-поршневым, не зависимо от того, что является вытеснителем – поршень или плунжер.

В аксиально-поршневых насосах с наклонным блоком, оси рабочих органов находятся под углом к оси приводного вала. Этот угол определяет величину хода поршней. Его величина меньше 45 °. В большинстве конструкций угол наклона составляет 20°-30°.

При вращении вала, ротор или блок цилиндра также приводится во вращение через шарнирно установленные на приводном валу поршней.

Ротор прижимается к сферической поверхности распределительного диска, на которой выполнены два серповидных паза.

При вращении приводного вала, каждый из поршней перемещается в отверстиях ротора. Величина перемещения зависит от угла наклона блока.

Когда поршень перемещается, увеличивая объем рабочей камеры, жидкость через серповидный паз всасывается и заполняет камеру.

Когда поршень движется в противоположное направление, объем рабочей камеры уменьшается. Жидкость через другой серповидный паз вытесняется. Отверстия в роторе, в которых перемещаются поршни, распределены равномерно. В тот момент, пока одни поршни вытесняют жидкость, другие – движутся в обратном направлении. Это обеспечивает непрерывную подачу рабочей жидкости насоса со значительно сниженными пульсациями.

В аксиально-поршневых насосах с наклонным диском, оси рабочих органов параллельны оси приводного вала. Перемещение поршней или плунжеров внутри ротора обеспечивается наклонным диском, на которую через толкатели опираются плунжеры.

Ротор зафиксирован на валу с помощью шпонки, поэтому, при вращении приводного вала, вращается и ротор, а вместе с ним и плунжеры.

Плунжеры, при вращении приводного вала, перемещаются в отверстиях ротора.

При увеличении рабочей камеры жидкость заполняет её. Когда плунжер движется в противоположном направлении, жидкость вытесняется в напорную магистраль.

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.

Насосы аксиально поршневые регулируемые

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.

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.

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.

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 .

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 .

Читать еще:  Горелки на отработанном масле

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.

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) .

Для правильной работы аксиально-поршневого насоса необходимо, чтобы поверхности системы распределения были взаимно центрированы, а одна из них могла свободно двигаться, чтобы образовывался слой смазки. Этому помогает расположенное между блоком цилиндров и валом подвижное эвольвентное шлицевое соединение. Для того, чтобы не произошло расхождение стыка системы под действием силы поршней, конструкция предполагает наличие центрального прижима блока пружиной.

И прежде чем браться за ремонт аксиально-поршневого насоса, советуем правильно оценить свои силы и знания в области гидравлики. Мы настоятельно рекомендуем сначала пройти курсы повышения квалификации по специальности гидравлика, в крайнем случае можно пройти дистанционные курсы гидравликов, тем более, что заказать этот курс можно не выходя из дома. Это вам обойдётся намного дешевле, чем если насос станет не ремонтопригодным после вашего ремонта.

Несколько основных функций выполняет система распределения:
упорный подшипник, воспринимающий сумму осевых сил давления от всех цилиндров;
переключатель соединения цилиндров с линиями всасывания и нагнетания рабочей жидкости;
вращающееся уплотнение, разобщающее линии всасывания и нагнетания одну от другой и от полостей вокруг.

Для правильной работы аксиально-поршневого насоса необходимо, чтобы поверхности системы распределения были взаимно центрированы, а одна из них могла свободно двигаться, чтобы образовывался слой смазки. Этому помогает расположенное между блоком цилиндров и валом подвижное эвольвентное шлицевое соединение. Для того, чтобы не произошло расхождение стыка системы под действием силы поршней, конструкция предполагает наличие центрального прижима блока пружиной.

Одновременно с этим процессом нижние поршни нагнетают рабочую жидкость, вытесняя ее из цилиндров. Утечку масла из нерабочей полости насоса предупреждает манжетное уплотнение (2) в передней крышке гидронасоса.

  • Износ и выработка деталей распределительного узла насоса, частей поршневой группы, выход из строя уплотнений.
  • Возникновение заусениц на плоскостях трущихся деталей.
  • Работа аксиальнопоршневого насоса сопровождается увеличением давления в масляной магистрали.
  • Не вращается главный вал насоса.

Достоинства и недостатки аксиально-поршневых насосов

Наиболее популярны сейчас объемные и лопастные насосы. Функции объемных машин осуществляются за счет постоянного изменения размеров их рабочих камер. К ним подведены патрубки для входа и выхода жидкости. К такому типу устройств относится аксиальнопоршневой насос. Это широко известный агрегат, который используется во всех гидросистемах производственного назначения.

Основные преимущества устройства:

  • Выполнение рабочих функций при высоком давлении до 35-40 МПа.
  • Диапазон вращения в машине 500-4000 тысяч об/мин.
  • Способность изменять рабочий объем при высоком давлении.
  • Быстрая регулировка частоты вращения.
  • Небольшие размеры рабочих органов способствуют малому инерционному моменту.
  • При небольшой массе установки довольно большая мощность.

Недостатки и слабые места:

  • Сложность конструкции.
  • Частые выходы из строя деталей с трущимися поверхностями.
  • Повышенная пульсация расхода и подачи.
  • Высокая пульсация давления по всей системе.
  • Сложность конструкции затрудняет устранение неисправностей.
  • Ремонт занимает длительный период.
  • Высокая стоимость эксплуатации, ремонта, обслуживания.

Рис. 1. Схема работы аксиально-поршневого насоса

Все неисправности вызваны выработкой валов, уплотнений, поршней, всех трущихся деталей. Их замена и ремонт требуют значительных затрат времени, денег, людских ресурсов, энергии, материалов, инструментов, механизмов.

Многократно увеличить ресурс работающих механизмов, возможно применяя новые технологии, которые позволяют восстановить и защитить сопряженные пары трения от износа.

Подобное оборудование состоит из следующих узлов и деталей:

Устройство и принцип действия

Подобное оборудование состоит из следующих узлов и деталей:

  • в цилиндрическом блоке расположены поршни;
  • есть основной или ведущий вал;
  • шатуны;
  • распределительное устройство;
  • упорный диск.

Принцип действия прибора основан на вращении ведущего вала, действие которого передаётся на специальный цилиндрический блок. Во время этого происходит поступательное движение поршней в направлении оси блока. В итоге механизмы выполняют возвратно-поступательные движения (аксиальные), благодаря которым и был назван прибор.

  • Двойной несиловой кардан (если вал объединен с блоком шатунов)
  • Двойной силовой кардан (если на блок шатунов приходится большая часть нагрузки)

Нерегулируемые аксиальные насосы

В нерегулируемых насосах, угол наклона блока, или диска не изменяется.

Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком

При вращении вала 1 насоса, установленного в подшипниках 2, наклонный блок 3 приводится во вращение шарнирно-расположенными поршнями 4. В процессе работы поршни совершают линейное перемещение относительно блока. Величина хода поршней зависит от угла наклона блока. В распределительном диске 5 выполнены серповидные пазы 6, один и которых соединен с линией всасывания, второй — с линией нагнетания.

Расчет подачи аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком

Теоретическая подача объемного насоса пропорциональна его рабочему объему q и частоте вращения вала n:

Рабочий объем аксиально-поршневого насоса можно вычислить, используя формулу:

  • где d — диаметр поршня
  • z — число поршней
  • h — ход поршня

Ход поршня аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком зависит от угла α наклона блока и диаметра расположения поршней D:

Для вычисления реальной подачи необходимо теоретическую умножить на объемный КПД (0,9. 0,98 для поршневых насосов ):

Аксиально-поршневой насос с наклонным диском

Блок цилиндров 2 установлен на приводном валу 1. Поршни 4, установленные в башмаках 3 опираются на наклонный диск (или шайбу). При вращении вала с блоком 5 поршни за счет наклона диска будут совершать возвратно-поступательное движение относительно блока. В распределительном диске 6 выполнены серповидные окна, которые соединяются с линиями всасывания и нагнетания.

Расчет подачи аксиально-поршневого насоса с наклонным диском

Расчетная схема показана на рисунке.

Для вычисления подачи насоса нужно знать его рабочий объем и частоту вращения приводного вала:

Величина хода поршня зависит от геометрии насоса с наклонным диском.

  • где D — диаметр расположения поршней
  • α — угол наклона шайбы

Можно заказать аксиально поршневой насос цена которого является весьма доступной, нескольких видов. Такие устройства могут работать в открытых и полностью закрытых гидравлических машинах.

Типы аксиально-поршневых насосов

Можно заказать аксиально поршневой насос цена которого является весьма доступной, нескольких видов. Такие устройства могут работать в открытых и полностью закрытых гидравлических машинах.

Такой гидравлический насос гарантирует бесперебойное давление и подачу. Качественное оборудование имеет удивительные эксплуатационные характеристики, имея при этом достаточно низкую стоимость, если сравнивать со множеством других вариантов.

Насос очень простой в плане эксплуатации, благодаря чему оборудование пользуется настолько высокой популярностью и является универсальным. Установить такое гидравлическое оборудование можно самостоятельно. Еще один плюс – в дальнейшем у вас не возникнет проблем с обслуживанием. Главное, подобрать качественное оборудование от проверенного производителя.

Еще один важный момент – выбрать подходящий для проведения работ вид. Так, сегодня доступны такие варианты:

1. Двухпоточные. Они являются оптимальным вариантом для техники, которая оборудована несколькими видами гидравлических механизмов. В таком насосе каждый поток отдельный, так что его можно считать своего рода аналогом АПН. Такие особенности конструкции позволяют снизить стоимость оборудования, если сравнивать с другими моделями и видами. Потоки при этом могут быть полностью одинаковыми или же отличаться некоторыми параметрами.

2. Однопоточные. Конструкция такого оборудования предполагает выдачу только одного потока. Плюсом, несомненно, является тихая работа оборудования, а также продолжительный срок эксплуатации и разброс рабочих объемов. Вы можете купить гидронасос такого типа от лучших производителей по очень низким ценам.

Посетив наш онлайн-магазин гидравлического оборудования, вы сможете подобрать оптимальный вариант насоса, который подходит для выполнения отведенной работы, а также подходит вам в плане функциональности и стоимости.

Ссылка на основную публикацию