Устройство гидравлического аксиально поршневого насоса

Устройство гидравлического аксиально поршневого насоса

Аксиально поршневой насос — это устройство способное преобразовывать механическую энергию кругового вращения вала в энергию движения жидкости, поршни в таком устройстве расположены параллельно оси вращения. Аксиально поршневые насосы можно также использовать в качестве гидромотора, если с обратной стороны подавать жидкость, то мы получим вращение вала. Такая особенность этих устройств обеспечила им максимальное распространение.

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.

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.

Аксиально-поршневой насос: принцип работы и строение

В главном блоке цилиндрической формы располагается система поршней и шатунов, соединяющих коленчатый вал и деталь возвратно-поступательного действия. В конструкцию также монтированы распределительные устройства и диски упоров. Так как блок цилиндрической формы поставлен в агрегате плотно прижатыми к механизму распределения, это позволяет избегать неполадок в большинстве случаев.

  1. Принцип действия насоса построен на вращательных движениях ведущего вала, который передаёт импульс в область специфического цилиндрического блока.
  2. Далее, поршни начинают возвратно-поступательное движение в сторону главной оси.
  3. Сила трения в такой системе порождает всасывание, а потом выталкивание элементов жидкости.

В распределительном устройстве находятся специальные отверстия, которые служат своеобразной плоскостью взаимодействия противоположных линий работы. Перемычки внутри аксиально-поршневых насосов дают большую надёжность для специфических щелей. Дроссельные канавки, поставленные на перемычки (крепления), предназначены для снижения гидравлического удара на комплектующие части. Эти элементы позволяют машине плавно повышать рабочее давление внутри блока.

Нерегулируемый насос

В корпусе 4 размещен вал 1. Он вращается с блоком цилиндров 5.

Возвратно-поступательно двигающиеся поршни 11 упираются в наклонный диск 3.

Осевые силы давления переходят на переднюю крышку 2 через люльку 14 и заднюю крышку 8 корпуса, затем через башмаки 13 поршней и гидрораспределитель (представляют гидростатические опоры, хорошо ведущие себя при высоком давлении и скорости скольжения).

В аксиально-поршневом насос-моторе реализована система распределения РЖ по торцовому типу: образуемая торцами блока цилиндров с открывающимися окнами 9 цилиндров и распределителя.

Аксиально поршневой насос

Этот тип насосов работает по принципу гидравлической машины и в них движение жидкости приводит в движение механическую часть. Они могут работать как в прямом, так и в обратном направлении, то есть, если жидкость будет подаваться внутрь насоса, будет вращаться вал. Эта способность оказалась очень востребованной как для применения в быту, так и в промышленной сфере, например, в бульдозерах или катках – асфальтоукладчиках.

Схематическое расположение основных элементов насоса

Как видно по схеме, принцип его работы основан на том, что у рабочих камер меняется объем, который и производит движение воды. При увеличении камеры во время движения поршня вода всасывается, при уменьшении вода проходит через слив в трубу и далее по назначению. Сами поршни, работают по принципу кривошипно – шатунного узла, то есть через вал, который имеет вращательное движение, они переходят в возвратно – поступательные. Как видно на схеме, поршни находятся параллельно валу, движения их имеют название аксиальные, что и дало название насосу.

Принцип работы аксиально – поршневого насоса нерегулируемого и регулируемого

Если мы имеем нерегулируемый вид аксиально – поршневого насоса, его обычно изготавливают с наклонным диском, который показан на схеме и с наклонным блоком. Применяются для гидроприводов большого объема. Это комбинация закрытого типа, которая состоит из гидравлического мотора и собственно насоса. Применяются, как видно из названия, в гидравлических приводах хода автомашин. Это могут быть как сельскохозяйственные машины, например, комбайны, так и в дорожно – строительной технике, например, дорожных уплотнителях.

Рабочий объем и поток жидкости регулируются при помощи поворота наклонного диска. В первом случае при помощи изменения угла его наклона, во втором случае при наклоне вправо – влево.

Нерегулируемый насос с наклонным диском

Здесь ось блока изготовлена таким образом, что бы она совпадала с осью центрального вала.

При втором виде нерегулируемых насосов мы имеем изогнутую конструкцию, чем обеспечивается движение, называемое в технике возвратно – поступательным. Здесь вместо диска узел цилиндров или блок наклонён к оси самого вала и этот угол можно менять в процессе регулировки.

Читайте также  Кухонный столик со стульями

Нерегулируемый аксиально – поршневой насос имеющий наклонный блок, схематичное изображение

  • 1 – вал;
  • 2 –подшипники;
  • 3 – наклонный блок;
  • 4 – поршни;
  • 5 – распределительный диск;
  • 6 – пазы всасывания и нагнетания.

Этот вид нерегулируемых насосов, которые изготавливаются с наклонным блоком, достаточно востребованы. Такие насосы имеют объем камер постоянного размера и при установке заданной частоты вращения выдают постоянный расход жидкости. Их в основном устанавливают в редукторах, которые устанавливаются в грузовых автомобилях на специальные механизмы, которые работают на отборе мощности в коробке передач. Также их устанавливают в бетононасосах, работающих на автомобилях, в различного вида подъемниках типа кранов, погрузчиках.

Очень много их установлено на городской автотехнике для уборки улиц и дворов, в технике для ремонта дорог, в технике для сельского хозяйства и для обработки леса.

Аксиально – поршневой насос нерегулируемый

Они могут иметь различную конструкцию валов и фланцев, при этом небольшие и компактные с высокой угловой скоростью.

Но цена из достаточно высокая, ввиду небрежного отношении они могут часто выходить из строя, много потребляют энергии. Это их минусы.

Второй вид насосов также имеет два вида конструкции, с наклонным диском и с наклонным блоком. аксиально поршневой насос Принцип работы аксиально – поршневого насоса

Пример регулируемого насоса с наклонный диском, простая схема

  • 1 – прочная пружина, которая двигает диск;
  • 2 – непосредственно наклонный диск;
  • 3 – плунжер, который подталкивает диск в противовес пружине.

В таких насосах специально предусмотрена возможность регулировки объема рабочей камеры при помощи управления, которое меняет в первом случае, наклон шайбы, во втором случае при помощи откручивания – закручивания винта, как показано на схеме.

Регулируемый аксиально – поршневой насос с наклонным блоком

1 – блок, который меняет свой угол наклона при помощи винта 2.

Нужно знать, что чем больше угол, тем больше жидкости поступает.

Такие насосы имеют применение в различных термопластавтоматах, в их гидравлической системе, также в различного вида оборудовании, обрабатывающем изделия при помощи кузнечных прессов и прессовом оборудовании для гибки и резки деталей и прочее.

Как купить аксиально – поршневой насос

Выбор таких насосов действительно большой. Предприятия, выпускающие этот вид продукции, для простоты выбора, имеют каталог на те виды аксиально – поршневвых насосов, которые у них выпускаются.

В нем отображены виды насосов, например, регулируемые, нерегулируемые, их технические характеристики, места применения и размеры насосов и их объем рабочей камеры.

Например, возьмём ростовский завод «Энергоагрегат». Он выпускает в числе других насосов и аксиально – поршневые, как регулируемые, серии НА 74М, всего 15 наименований со своими характеристиками, касающихся не только цифровых данных, но и имеющих различный способ регулировки подачи жидкости, рабочей схемой внутреннего устройства.

Посмотреть каталог можно по ссылке.

Сдвоенный аксиально поршневые насос работает как два насоса в тандеме

Кроме того, каталоги продукции имеют все большие оптовые склады и магазины, занимающиеся продукцией такого типа. Если это официальный дилер на продукцию от производителя, цена на аксиально поршневые насосы может быть даже на несколько процентов ниже, чем непосредственно покупать у производителя, тем более, что покупать вы будете один, от силы два насоса.

Иногда существует необходимость приобрести сдвоенные аксиально поршневые насосы. Такие насосы, например компания Bosch Group выпускает регулируемые виды этих узлов, например A8V0 выпускается с наклонным блоком, который можно устанавливать прямо на дизельный двигатель. Он имеет общий вариант всасывания и отдельную регулировку мощности для каждого отсека. Их можно выбрать по следующему каталогу.

Какой насос лучше выбрать

Выбирая между насосом с наклонным диском или наклонным блоком, нужно сравнить некоторые их характеристики, так как производительность аксиально поршневого насоса зависит от его типа.

Самыми основными характеристиками для этого вида гидроузлов являются:

Размер насоса и его вес. Если выбираем более компактный узел, нужно отдать предпочтение варианту с наклонным диском. У него нет комплекта подшипников, а также вала, блока наклона, которые влияют на размер и вес.

Обычно, чем меньше деталей в узле, тем его проще изготавливать, тем он дешевле и тем он дольше служит, поэтому для обеспечения этих характеристик также выбираем тип узла с наклонным диском. Он работает на 30% дольше, чем с наклонным блоком.

Если выбирать узел, который, имеет меньшие потери мощности, узел с наклонным блоком имеет больший процент полезного действия, 90 -92% против 88-90% у наклонного диска. По угловой скорости предпочтение можно отдать гидроузлам с наклонным блоком, также как и по величине всасывания и подачи жидкости, так как объемы камер не имеют потерь.

Этот же вариант исполнения гидроузла может отлично работать как я вязкой жидкостью, так и с обыкновенного свойства. Выбираем этот тип для работы преимущественно для переменных нагрузок, тогда как для постоянных нагрузок выбираем узел с наклонным диском. Такой узел также лучше работает и при повышенной вибрации.

В зависимости от условий работы выбираем наиболее подходящий тип насоса.

Технические характеристики

Таблица диапазонов по рабочему объему, подаче, частоте вращения, рабочей жидкости и давлению для аксиально-поршневых гидромоторов и насосов.

Технические характеристики аксиально-поршневых гидромоторов и насосов

Рабочий объем, см³

Частота вращения, об/мин

t рабочей жидкости, min-max,°С

Кинематическая вязкость (min-max), сСт

Устройство и чертеж-схема

Конструкция и основные узлы аксиально-поршневого насоса:

  • Поршни (плунжеры) в составе блока цилиндров
  • Кривошатунный механизм
  • Ведущий (основной) вал
  • Распределительный механизм

Полный перечень деталей на чертеже

Принцип работы

Вращение основного вала приводит в движение блок цилиндров и заставляет совершать поршни возвратно-поступательные движения. Благодаря этому происходит попеременное нагнетание и всасывание. Рабочие камеры насоса аксиально-поршневого типа последовательно соединяются с всасывающей и нагнетающей линиями при помощи специальных окон в распределительном механизме.

С наклонным диском

В аксиально-поршневом гидравлическом насосе с наклонным диском (распределительной шайбой) цилиндры и приводной вал находятся на одной оси и жестко связаны между собой. Торцы поршней при перемещении опираются на шайбу (диск), расположенную под углом к основному валу. При работе наклонный диск и вал совместно вращаются, а поршни совершают возвратно-поступательные движения. При этом объем рабочих камер гидронасоса изменяется, вытесняя и всасывая рабочую жидкость. Такие гидромоторы относятся к классу регулируемых и реверсивных. Изменение угла наклона шайбы дает возможность менять параметры скорость и направление потока жидкости.

Элементы устройства аксиально-плунжерного гидромотора с наклонным диском (шайбой):

  1. Ведущий вал
  2. Диск
  3. Шток
  4. Блок цилиндров
  5. Поршень
  6. Гидрораспределитель
  7. Пазы
  8. Шарнир
  9. шатун

C наклонным блоком

Цилиндры аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком расположены по отношению к валу под углом от 25 до 40°. Корпус имеет V-образную, а приводной вал Т-образную форму. Насос содержит не более 7 поршней. Приводной вал, соединенный с поршнями через шатунный механизм, вращаясь заставляет вращаться наклонный цилиндрический блок. При этом поршни начинают двигаться, уменьшая или увеличивая объем рабочих камер. Жидкость подается и вытесняется через специальные окна в распределительном механизме, статически расположенном относительно динамического наклонного блока.

Читайте также  Потолок из фанеры

Маркировка

  • НА – насос аксиально-поршневого типа
  • «Р» — ручной механизм регулировки подачи.
  • «Д» — регулировка мощности, нереверсивный
  • «Р» — с регулировкой подачи и реверсивным направления потока жидкости
  • «4М» — с электрогидравлическом устройством регулирования и возможностью реверса
  • «С» — следящий механизм регулировки
  • «Ф» — способ монтажа (фланцевое, без буквы – на лапах)
  • 74м – индекс модернизации
  • 224 – рабочий объем номинальный
  • 32 – номинальный напор

Характеристики

В зависимости от конкретной модели и его разновидности, технические характеристики насоса могут различаться между собой. Однако в усредненном виде они выглядят примерно так:

  1. Показатель максимального рабочего давления – 100 мегапаскалей – здесь все зависит от физических габаритов насоса.
  2. Показатели рабочего объема составляют от 0.5 до 100 кубических см.
  3. Скорость вращения обеспечивается от 1 000 до 3 000 оборотов в минуту.
  4. Развиваемая мощность – до 3 мегаватт.

Что же касается уровня шумности, то можно охарактеризовать его как средний – даже при достаточно высоких рабочих нагрузках.

Особенности аксиально-поршневого насоса [вверх]

Разобрав нюансы работы аксиально-поршневых насосов, можно сделать вывод, что такие устройства имеют очень хорошую производительность, они энергоёмки и эффективно функционируют даже при высоком давлении рабочей среды.

Кроме того, диапазон вращения таких насосов гораздо шире, чем у гидромоторов. Он варьируется в диапазоне от 500 до 4000 оборотов в минуту.

Достичь таких показателей не под силу ни одному другому устройству радиально-поршневого вида.

Учитывая эти положительные моменты, необходимо знать, что использовать аксиально-поршневые насосы нужно строго придерживаясь рекомендаций.

Так как стоимость таких агрегатов не маленькая, и ремонт аксиально-поршневого насоса может повлечь за собой значительные затраты.