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 .

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:

Q_m = 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 аксиально—поршневого 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 аксиально—поршневой 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.