0

Аксиально поршневые насосы

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.

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-поршневой насос отличается надежностью и длительным сроком службы

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.

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.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *