Устройство аксиально поршневого насоса

Гидравлическими называются машины, которые сообщают механическую энергию рабочей жидкости либо, наоборот, добывают из неё энергию, необходимую для дальнейшей передачи рабочему органу. Они уже достаточно давно используются в различных сферах жизни человека. Если жидкость передает энергию механическим частям, то такие устройства называются гидромоторами. Если же осуществляется обратный процесс, то речь уже идёт о гидравлических насосах. Об их устройстве и нюансах работы расскажем далее.

Характеристики аксиально поршневого насоса

На сегодняшний день гидравлические машины (гидромоторы и гидронасосы) нашли широкое применение. Они используются в различных сферах промышленности, а также в крупных домашних хозяйствах. Так как такие установки способны выдержать большие нагрузки, они эффективно применяются на технических предприятиях, в водоснабжении участков, квартир и домов. Нашли они свое применение также в силовых установках космических кораблей.

Наиболее распространены сегодня объемные и лопастные агрегаты. Рабочим органом в последних является специальное колесо с лопастями. Их взаимодействие с рабочей жидкостью активирует процесс передачи энергии. При этом в лопастном гидронасосе энергия передается от колеса к рабочей жидкости, а в лопастном двигателе наоборот.

Работа объёмных гидроагрегатов осуществляется за счет изменения габаритов рабочих камер. Они, в свою очередь, соединяются с патрубками входа и выхода. Процесс соединения происходит поэтапно, через определенные промежутки времени. К таким устройствам относят поршневые, аксиально-поршневые насосы, шестеренные, винтовые.

Преимущества и недостатки аксиально поршневого насоса

Преимущества аксиально поршневого агрегата:

Если сравнивать характеристики и работу аксиально поршневого насоса с другими подобными агрегатами, то они являются довольно компактными (вес установки относительно небольшой), и при этом обладают довольно большой мощностью.

Рабочие органы имеют небольшие размеры и обуславливают малый момент инерции.

В подобных машинах имеется возможность быстро регулировать частоту вращения.

Кроме того, из преимуществ таких агрегатов стоит отметить, что они способны работать при высоком давлении. При этом они функционируют со сравнительно большой частотой вращения и имеют возможность менять рабочий объем.

Диапазон вращения в подобных агрегатах составляет от 500 до 4 тысяч оборотов в минуту. Это несомненное их преимущество по сравнению с гидромоторами и устройствами радиально-поршневого типа.

Такие машины без особых проблем могут выполнять свои функции при давлении до 35-40 мегапаскалей. Для сравнения радиально-плунжерные устройства имеют максимальное рабочее давление 30-35 мегапаскалей.

Из недостатков следует выделить следующее:

Высокая стоимость.

Довольно сложная конструкция.

Невысокая надежность. Возможны частые поломки при неправильной эксплуатации.

Существенная пульсация подачи и расхода.

Большая пульсация давления во всей системе.

Из-за высокой сложности устранение неисправностей аксиально поршневых насосов может занять продолжительное время.

Устройство аксиально поршневого насоса

Данный агрегат состоит из следующих важных элементов:

Поршни или плунжеры. Находятся в составе блока цилиндров.

Шатуны.

Ведущий (основной) вал.

Упорный диск.

Распределительный механизм.

Принцип действия аксиально поршневого насоса

Работа агрегата основывается на воздействии вращающегося вала на специальный блок цилиндров. При этом наблюдается поступательное перемещение поршней вдоль оси этого блока. Таким образом совершаются возвратно-поступательные аксиальные движения, благодаря которым агрегат получил своё название. Это также актуально для аксиально поршневого насоса нерегулируемого.

Изучая принцип работы аксиально поршневого насоса, можно увидеть, что при движении поршней в цилиндрах последовательно происходит всасывание и нагнетание. Соединение с напорными и всасывающими линиями осуществляется последовательно через специальные окна в распределительном устройстве. Для избежания возникновения неисправностей, блок цилиндров выполняется так, чтобы он был плотно прижат к распределительному устройству. Для обеспечения надёжности окна этого блока разделяются при помощи специальных уплотняющих перемычек. С целью уменьшения гидроудара в ходе работы агрегата в указанных перемычках специально делаются дроссельные канавки. Благодаря этому удается равномерно повысить величину давления рабочей жидкости в цилиндрах аксиально поршневой насоса. Цена агрегата соответственно высокая.

В качестве рабочих камер в агрегатах этого типа используются цилиндры, размещенные вдоль оси ротора, т.е. аксиально. Вытеснителями в данном случае являются поршни.

Схема аксиально поршневого насоса

По особенностям конструкции все агрегаты можно разделить на две большие группы:

Устройства, оборудованные наклонным диском.

Агрегаты, оснащенные наклонным блоком цилиндров.

Первая группа устройств нашла свое применение в приводах агрегатов, работающих, как правило, в средних и тяжелых режимах.

Выпускаемые сегодня аксиально-поршневые насосы собираются по нескольким схемам.

В первую очередь стоит рассмотреть вариант с двойным несиловым карданом. Согласно данной схеме достигается равенство углов между осью промежуточного вала и осями ведомого и ведущего вала. Поэтому при работе такого агрегата все его части (ведомый и ведущий вал) функционируют синхронно. В результате чего значительно облегчается работа карданного вала. Ведь он напрямую взаимодействует с диском, посредством которого осуществляется передача крутящего момента.

В конструкции гидронасосов с точечным касанием поршней наклонного диска нет карданов и шатунов, что значительно упрощает их устройство. Но для запуска агрегата его поршни требуется предварительно принудительно выдвинуть из цилиндров и прижать к наклонному диску. По указанной схеме производятся гидромашины небольшой мощности. Например, Г15-2. На сегодняшний день именно установки такого типа считаются наиболее популярными.

Hасосы аксиально-поршневые регулируемые (изделия серии H и S)

Агрегаты из этой серии, обустроенные наклонным диском, нередко устанавливаются на объемных водоводах, где в системе кроме наноса имеется гидромотор. Оба работают по закрытой схеме. Кроме того, такой нанос устанавливается в дорожных уплотнителях, комбайнах и автоматических бетоносмесителях. Ими легко управлять, и они имеют небольшие габариты. Поток рабочей жидкости при повороте наклонного диска вращается в противоположные стороны, что обуславливает работу устройства.

Благодаря наличию гидрораспределителя в виде модуля имеется возможность присоединять системы управления (СУ) следующих типов:

Электрическая трехпозиционная СУ (ER). Эта система применяется для привода по трехпозиционной системе (это позиции: вкл. – выкл. – вкл).

Гидравлическая СУ (HD). Представляет собой своеобразный рычаг управления. Она подает гидравлические сигналы всем механизмам агрегата, благодаря чему наклонный диск удерживается в нужном положении. Данная СУ используется в агрегатах сложной компоновки.

Гидромеханическая СУ (МН). Обеспечивает поддержание наклонного диска в необходимом положении, благодаря чему осуществляется работа насоса в заданном режиме.

Электрическая СУ (EP). Данная система, изменяя силу тока на нескольких пропорциональных магнитах, позволяет обеспечить плавное изменение рабочего объема агрегата.