Насос аксіально-поршневий: пристрій і принцип роботи

Насос аксіально-поршневий – це технічний пристрій, що відноситься до категорії гідравлічних машин, механічна енергія робочого органу яких перетворюється в енергію рухомого потоку рідини. Якщо такі машини роблять зворотну дію (іншими словами, енергія потоку рідини перетворюється в механічну), вони називаються гідромоторами. Використовуватися як гідромотори, так і гідравлічні насоси стали досить давно, а сьогодні вони активно застосовуються практично скрізь.

Аксіально-поршневі насоси встановлюються на самоскидах, бункеровозах, мультилифтах та іншої техніки

Що собою являє гідронасос аксіально-поршневого типу

Насос гідравлічний аксіально-поршневий, як і радіально-поршневий, є пристроєм об’ємного типу, яка функціонує за рахунок зміни обсягу робочих камер. У гідравлічних насосах аксіально-поршневої групи такі робочі камери сформовані розточка, які виконані в циліндричному блоці. На відміну від радіально-поршневих насосів, у аксіально-поршневих машин внутрішні робочі камери розташовуються паралельно по відношенню до поршням і осі самого пристрою. В ході переміщення поршнів такого насоса при обертанні циліндричного блоку відбувається збільшення або зменшення обсягу робочих камер, що і дозволяє пристрою поглинати і віддавати перекачуваних їм рідина.

Аксіально-поршневий насос в розрізі

Як і у радіально-поршневих насосів, робочі камери аксіально-поршневих пристроїв з’єднані з усмоктувальним і нагнітальним патрубками, через які здійснюються паркан і віддача води, що перекачується. Процес з’єднання робочих камер з усмоктувальним і нагнітальним патрубками насосів, що належать до аксіально-поршневої групи, відбувається поетапно. По тому, як працює гідравлічний насос, що відноситься до аксіально-поршневому типу, він схожий з паровими і радіально-поршневими насосами.

Конструктивні особливості та принцип дії

Гідронасос аксіально-поршневого типу складається з таких елементів:

  • поршнів, також званих плунжерами, які входять до складу блоку циліндрів;
  • елементів шатунного типу;
  • ведучого вала, який також називається основним;
  • механізму, який виконує розподільчі функції.

Пристрій аксіально-поршневого насоса з похилим блоком

Принцип, за яким працює поршневий гідронасос аксіального типу, ґрунтується на тому, що його основний вал, обертаючись, повідомляє рух елементів блоку циліндрів. Обертання основного вала насосів аксіально-поршневого типу перетворюється у зворотно-поступальне переміщення поршнів, що здійснюється паралельно осі блоку циліндрів. Саме завдяки характеру таких рухів поршня, які є аксіальними, насос і отримав свою назву.

Принцип роботи аксіально-поршневого гідронасоса

В результаті руху, що здійснюється поршнями в циліндрах аксіально — плунжерного насоса, відбувається поперемінне всмоктування і подальше нагнітання рідини через відповідні патрубки. З’єднання робочої камери насоса з його усмоктувальними і нагнетающими лініями відбувається послідовно, за допомогою спеціальних вікон, виконаних у розподільчому механізмі. Щоб мінімізувати ризик виникнення несправностей при роботі блоку циліндрів гідронасоси аксіально-поршневого типу, а також забезпечити надійну експлуатацію такого пристрою, його розподільний механізм максимально щільно притискається до блоку циліндрів, а вікна такого блоку розділяються між собою спеціальними ущільнювальними прокладками. На внутрішній поверхні вікон розподільного механізму виконані дросельні канавки, наявність яких дозволяє зменшити величину гідравлічних ударів, що виникають в трубопровідній системі при роботі насоса. Наявність таких канавок на внутрішній поверхні вікон розподільного механізму допомагає максимально плавно підвищувати тиск робочої рідини, що створюється в циліндрах.

Як стає зрозуміло з вищеописаною конструкції аксіально-поршневого гідравлічного насоса, його робочими камерами є циліндри, розташовані паралельно (аксіально) його осі ротора, а витіснення рідини з таких циліндрів здійснюється за рахунок зворотно-поступальних рухів поршня.

Основні різновиди

За своїм конструктивним виконанням поршневий гідронасос, як і гідромотор аксіально-поршневого типу, може відноситися до однієї з наступних категорій:

  • пристрої з шайбою, яка встановлюється під певним кутом;
  • аксіально-поршневі насоси або гідромотори, оснащені блоком циліндрів похилого типу.

Блок циліндрів гідромоторів і гідравлічних насосів аксіально-поршневого типу, оснащених похилій шайбою, встановлений співвісно по відношенню до приводного валу і при цьому жорстко пов’язаний з ним. Поршні, переміщаються в проточках робочої камери, спираються своєю торцевою поверхнею на шайбу, яка встановлюється під кутом до осі приводного валу. Принцип роботи такого аксіально-поршневого насоса полягає в тому, що при спільному обертанні сполучених між собою приводного валу і похилої шайби поршні пристрої починають рухатися зворотно-поступально, зменшуючи або збільшуючи таким чином обсяг робочих камер.

Коли ж обсяг робочих камер починає змінюватися, здійснюється всмоктування і виштовхування перекачується рідини через насос. Пристрої з похилою шайбою належать до регульованих гидронасосів, так як, змінюючи кут, під яким розташована робоча поверхня похилої шайби, можна змінювати параметри потоку рідини. Більш того, за допомогою такого насосного пристрою можна здійснювати реверсування подачі води, змінюючи напрямок кута нахилу шайби до осі приводного вала на протилежне. Насоси аксіально-поршневого виду, оснащені похилій шайбою, встановлюються в гідравлічних системах, працюючих під середніми і високими навантаженнями.

Принципові схеми аксіально-поршневих гідромашин

Корпус аксіально-поршневих гідравлічних насосів, оснащених блоком циліндрів похилого типу, має V-подібну конфігурацію, а їх приводний вал виконаний у вигляді букви Т. Кут, під яким блок циліндрів розглянутого аксіального насоса розташований до осі приводного вала, може становити від 26 до 40°, а кількість поршнів доходить до 7 штук. Принцип роботи такого аксіально-поршневого насоса полягає в наступному: коли починає обертатися приводний вал, з’єднаний з поршнями допомогою шатунних механізмів, приводиться в обертання і похилий блок циліндрів, а поршні, розташовані в аксіальних проточках, починають здійснювати рухи зворотно-поступального типу, тим самим зменшуючи або збільшуючи обсяг робочих камер.

Процес всмоктування і нагнітання перекачуваного середовища в аксіально-поршневих насосах такого виду здійснюється через спеціальні отвори-вікна, виконані в розподільному пристрої, яке розташовується нерухомо відносно обертового похилого блоку циліндрів. На відміну від парових і радіально-поршневих насосів, в пристроях цього типу можна регулювати обсяг робочої камери. Вирішується таке завдання регулюванням кута нахилу блоку циліндрів по відношенню до осі приводного вала за допомогою спеціальних механізмів.

В аксіально-поршневих насосах застосовується уніфікований вузол хитний

В залежності від того, як реалізована конструктивна схема аксіально-плунжерного насоса типу, він може належати до одного з двох видів:

  1. У пристроях, оснащених подвійним несиловым карданом, досягається повна відповідність кутів, вимірюваних між проміжним, ведучим і веденим валами. При роботі гідравлічних насосів даної категорії їх вали (провідний і ведений) рухаються синхронно, що дозволяє знизити навантаження на карданний вал, який, взаємодіючи з диском, передає крутний момент.
  2. Насоси аксіально-поршневого типу мають конструкцію, в якій реалізована схема точкового торкання поршнів з поверхнею похилого диска. В такому пристрої відсутні карданні і шатунні механізми, що спрощує його конструкцію. Найбільш значущим недоліком аксіально-поршневих насосів даної категорії є те, що для їх запуску необхідно примусово висунути поршневі елементи з робочих камер і потім притиснути їх торцеву частину до поверхні похилого диска. Між тим за рахунок простоти конструкції регулярне технічне обслуговування і ремонт гідронасосів даного типу не представляє великих складнощів.

Переваги і недоліки

Аксіально-поршневий гідромотор і гідравлічний насос цього типу при порівнянні з радіальними і паровими пристроями відрізняються наступними перевагами:

  • При досить компактних розмірах і невеликій вазі такі пристрої володіють значною потужністю і гідною продуктивністю.
  • За рахунок компактних розмірів і невеликої ваги насоси, що відносяться до аксіально-поршневому типу, при роботі створюють невеликий момент інерції.
  • Частоту обертання вихідного вала аксіально-поршневого гідромотора регулювати дуже легко.
  • Дані пристрої ефективно функціонують навіть при достатньо високому тиску робочого середовища і при цьому створюють відповідний крутний момент вихідного валу.
  • У таких установках можна змінювати об’єм робочої камери, чого не вдається досягти при використанні гідронасоси і гідромотори радіально-поршневих.
  • Частота, з якою обертається вихідний вал гідромоторів даного типу, залежно від моделі може перебувати в діапазоні 500-4000 об/хв.
  • На відміну від насосів радіально-поршневих, які можуть працювати при тиску робочої рідини, що не перевищує значення 30 мПа, аксіальні установки здатні функціонувати при тиску, що доходить до 35-40 мПа. При цьому втрати величини такого тиску будуть складати всього 3-5%.
  • Оскільки поршні аксіальних насосів встановлюються в робочих камерах з мінімальними зазорами, досягається висока герметичність таких установок.
  • При використанні насосів даного типу можна регулювати як напрям подачі, так і тиск робочої рідини.

Регульований аксіально-поршневий гідромотор застосовується на навантажувачах, екскаваторах і автокранах

Як і у будь-яких інших технічних пристроїв, у аксіально-поршневих насосів є недоліки:

  • Такі насоси коштують досить дорого.
  • Складність конструктивної схеми значно ускладнює ремонт аксіально-поршневих гідронасосів.
  • З-за не надто високої надійності експлуатувати гідравлічні механізми даного типу слід тільки згідно інструкції, інакше можна зіткнутися не тільки з невисокою ефективністю роботи такого пристрою, але і з його частими поломками.
  • При використанні насосного обладнання даного типу рідина в гідравлічну систему подається з великою пульсацією і, відповідно, збільшується нерівномірно.
  • З-за високої пульсації, характерною для функціонування таких насосів, гідравліка, якою оснащена трубопровідна система, може працювати некоректно.
  • Гідравлічні механізми аксіально-поршневого типу дуже критично реагують на забруднену робочу середу, тому використовувати їх можна тільки з фільтрами, розмір яких не перевищує 10 мкм.
  • Аксіально-поршневі гідравлічні пристрої з-за особливостей своєї конструкції видають при роботі значно більше шуму, ніж моделі насосів і гідравлічних моторів пластинчастого і шестеренного типу.

До аксіально-поршневому типу, як згадано вище, можуть ставитися не тільки гідравлічні насоси, але і гідромотори. Принцип роботи гідромотора практично ідентичний принципом дії аксіально-поршневого насоса. Основна різниця полягає в тому, що вчиняється така робота в зворотній послідовності: пристрій під певним тиском подається рідина, яка і змушує рухатися поршні гідромотора, що приводять в обертання його вихідний вал.

Ссылка на основную публикацию