Как выбрать аксиально-поршневой насос: критерии и советы

Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком

У аксиальныхгидронасосов с наклонным блоком цилиндров (рис.37) приводной вал 1, имеющий вит буквы “Т”, установлен в радиально-упорных подшипниках, а блок цилиндров  4, опирающийся на ось 5, наклонен под углом α к оси вала и имеет ряд аксиальных расточек, в которых размещены поршни 3, связанные с валом с помощью шатунов 2. При вращении вала 1 блок цилиндров также вращается, причем это вращение передается от вала к нему через шатуны и поршни, а из-за наличия угла α между осями вала блоком цилиндра половина поршней будет, выдвигается из ротора. А другая половина — вдвигаться  внутрь ротора, увеличивая и уменьшая объем рабочих камер, соответственно, и осуществляя тем самым всасывание  и вытеснение рабочей жидкости. Жидкость заполняет рабочие камеры и вытесняется из них через окна в донышке блока цилиндров  (рис.37 б) и через окна в распределительном диске 6 (рис.37 в), и далее через каналы в корпусе насоса.

Принцип работы [ править | править код ]

При вращении вала гидромашины (рис. 1) плунжер, находящийся внизу (в нижней мёртвой точке), перемещается наверх, и одновременно совершает движение вдоль оси насоса «от края» блока цилиндров — происходит всасывание. Одновременно с этим тот плунжер, который находился вверху, перемещается вниз, и совершает движение «к краю» блока цилиндров — происходит нагнетание. Плунжеры, осуществляющие в данный момент нагнетание, соединены вместе одной канавкой — и образуют полость высокого давления; а те плунжеры, которые осуществляют в данный момент всасывание, соединены вместе другой канавкой — и образуют полость низкого давления. Полости высокого и низкого давления отделены друг от друга. Точка, в которой плунжер переходит от полости высокого давления к полости низкого давления, называется верхней мёртвой точкой, а там где происходит обратный переход, расположена нижняя мёртвая точка. В момент перехода плунжера через одну из мёртвых точек образуются запертые объёмы.

Что в него входит?

В традиционной сборке промышленные насосы данного типа включают в себя специализированный блок цилиндров, который дополнительно оборудуется поршнями, а также упорный диск, ведущий вал, шатуны и распределительный агрегат. В процессе работы гидравлического насоса одновременно с запуском вращения вала начинает работать также блок цилиндров, при этом стоит отметить тот факт, что поршни не просто будут вращаться, а также перемещаются вдоль оси данного блока, совершая возвратно-поступательные движения. Именно благодаря такому принципу работы эти промышленные насосы и получили название аксиально-поршневых.

Ремонт оборудования

Агрегат с закрытыми отверстиями снимают и промывают керосиновым составом. Далее, каждый отдельный элемент насоса необходимо очищать с помощью раствора соды. Для ремонта отверстий цилиндрического блока используют специальный инструмент — разрезной притир из чугуна. На него наносят смесь из алмазного порошка, олеиновой кислоты и стеарина. Поршни, смазанные индустриальным маслом, обрабатываются без применения абразивных паст.

Для восстановления сферической поверхности цилиндров используют притирку на специфическом станке. Торец восстанавливают посредством шлифовки корундовым камнем и алмазным порошком основных отверстий. Таким же образом осуществляется ремонт рабочей поверхности. Восстанавливая конструкцию, должно убедиться, что все детали очищены от грязи и коррозии, а также смазаны особой жидкостью.

При следующих обстоятельствах ремонт неисправностей невозможен:

• Если на корпусе, фланце или дверце насоса имеются трещины, вмятины или сколы.
• Глубокие задиры на поверхности цилиндрического блока или опорной оси не позволяют проводить ремонт.
• Если на шатунах и поршнях обнаружены искривления, восстановление невозможно.

Область применения [ править | править код ]

Являются одним из наиболее распространённых типов гидромашин. Применяются как в качестве насосов, так и в качестве гидромоторов. Их устанавливают, например, в гидросистемах многих одноковшовых экскаваторов, также привод некоторых бульдозеров, в которых управление построено по принципу джойстика, также осуществляется аксиально-плунжерными насосами и гидромоторами. Широкое распространение данный вид гидромашин получил в гидроприводе станков, асфальтовых катков, строительной техники и самолётов.

Также используются в некоторых Мойках высокого давления, например, в некоторых мойках Kärcher.

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.

Популярные публикации:

Ремонт насоса КО-503 • Главная • О нас • Статьи Насос КО-503 устанавливается на ваккумные…

Устройство и принцип работы циркуляционного насосаЕсли не знать, в чем заключается принцип работы циркуляционного насоса,…

Как выбрать насос для бассейна: сравнительный обзор различных видов агрегатовВы хотите обустроить собственный бассейн, сотворив…

Простейший насос из пластиковых бутылокПростую помпу для перекачки жидкости буквально за несколько минут можно изготовить…

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.

Читать также: Ремонт сварочного инвертора ресанта 220 своими руками

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

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.

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.

https://youtube.com/watch?v=xV-cwbgCyIw

Где они используются?

На сегодняшний день использование различных гидронасосов можно встретить в достаточно большом количестве отраслей техники, начиная от стандартных систем водоснабжения различных жилых домов и предприятий и заканчивая подачей топлива в специализированных силовых установках для космических станций.

В наши дни наиболее широким распространением пользуются лопастные и объемные гидронасосы. В лопастных рабочими органами выступают колеса, которые оснащаются специальными лопастями. В данном случае энергия передается путем динамического взаимодействия лопастей рабочего колеса с жидкостью, обтекающей их. Если в таком насосе энергия передается непосредственно от колеса к жидкости, то если речь идет о лопастном гидродвигателе, в данном случае уже жидкость будет передавать энергию колесу.

Ремонт оборудования

Агрегат с закрытыми отверстиями снимают и промывают керосиновым составом. Далее, каждый отдельный элемент насоса необходимо очищать с помощью раствора соды. Для ремонта отверстий цилиндрического блока используют специальный инструмент — разрезной притир из чугуна. На него наносят смесь из алмазного порошка, олеиновой кислоты и стеарина. Поршни, смазанные индустриальным маслом, обрабатываются без применения абразивных паст.

Для восстановления сферической поверхности цилиндров используют притирку на специфическом станке. Торец восстанавливают посредством шлифовки корундовым камнем и алмазным порошком основных отверстий. Таким же образом осуществляется ремонт рабочей поверхности. Восстанавливая конструкцию, должно убедиться, что все детали очищены от грязи и коррозии, а также смазаны особой жидкостью.

При следующих обстоятельствах ремонт неисправностей невозможен:

• Если на корпусе, фланце или дверце насоса имеются трещины, вмятины или сколы.
• Глубокие задиры на поверхности цилиндрического блока или опорной оси не позволяют проводить ремонт.
• Если на шатунах и поршнях обнаружены искривления, восстановление невозможно.

Достоинства и недостатки радиально поршневых насосов

Положительные стороны:

1. Производят высокое давление в гидравлической системе;
2. Есть модели с опцией регулирования рабочего объема подачи;
3. КПД находится на достаточно высоком уровне при большом давлении;
4. Высокая энергоемкость на единицу массы;

Отрицательные стороны:

1. Сложное устройство, небольшая надежность;
2. Необходимость специфичной обработки деталей, а также сложное строение самого насоса приводит к высокой цене на данные агрегаты;
3. Нужна тонкая фильтрация рабочей жидкости;
4. Высокая пульсация подачи и расхода;
5. Занимают много места;
6. Низкий вращающий момент основного вала;

Устройство

Плунжерный насос обладает относительно простой конструкцией. Среди особенностей отметим нижеприведенные моменты:

1. Рабочая камера. Она представлена герметичным корпусом, который во внутренней части имеет зеркальную поверхность. За счет этого существенно упрощается ход подвижного элемента. Рабочая камера является частью цилиндра, которая определяется максимальным ходом штока. Поверхность цилиндра изготавливается при применении материала, который характеризуется высокой устойчивостью к воздействию жидкости.
2. Для отвода и подвода жидкости предназначены напорная и всасывающая трубка. Они могут иметь различный диаметр. Кроме этого, подобный конструктивный элемент может иметь систему клапанов, которые существенно повышают эффективность механизма.
3. Поршень создает давление в системе. Устройство поршневого насоса имеет поршень, за счет которого проводится перекачивание жидкости. Он изготавливается при применении нескольких уплотнительных материалов. За счет этого поршень может ходить по цилиндру и при этом создавать вакуум. Именно на поверхность поршня оказывается серьезное давление. Некоторые варианты исполнения разборные, за счет чего можно провести ремонт. К примеру, при длительной эксплуатации изнашиваются уплотнители, которые можно заменить при необходимости для существенного продления срока службы механизма. Однако, встречаются и неразборные варианты исполнения, ремонт которых возможен только в специальных мастерских.
4. Поршню передается усилие через шток. При изготовлении этого элемента применяется качественная сталь с повышенной жесткостью и прочностью. Кроме этого, применяемые материалы характеризуются высокой коррозионной стойкостью, за счет чего существенно продлевается эксплуатационный срок конструкции. Этот элемент связан с приводом, через который передается усилие. При слишком высокой нагрузке шток может существенно деформироваться.

Устройство насоса

Возвратно-поступательное движение передается от электрического двигателя через специальный механизм, который преобразует вращение. Современные варианты исполнения компактные, они могут устанавливаться для работы под открытом небом или в помещении. Кроме этого, при изготовлении корпуса применяется металл, обладающий высокой защитой от воздействия окружающей среды.

Устройство двусторонней модели имеет довольно большое количество особенностей:

1. Есть цилиндр и поршень, а также шток. Эти элементы немного отличаются в сравнении с теми, которые применяются при создании одностороннего механизма.
2. В отличии от предыдущего варианта исполнения, у рассматриваемого две рабочей камеры.
3. Две рабочие камеры имеют собственные нагнетающие и всасывающие клапана.

https://youtube.com/watch?v=xV-cwbgCyIw

Несмотря на существенное увеличение эффективности работы поршневого насоса, его конструкция довольно проста. В этом случае каждый ход предусматривает всасывание и выталкивание жидкости. Это существенно повышает значение КПД.

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:

1. Электрическая трехпозиционная СУ (ER). Эта система применяется для привода по трехпозиционной системе (это позиции: вкл. – выкл. – вкл).
2. 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.
3. Гидромеханическая СУ (МН). Обеспечивает поддержание наклонного диска в необходимом положении, благодаря чему осуществляется работа насоса в заданном режиме.
4. Электрическая СУ (EP). Данная система, изменяя силу тока на нескольких пропорциональных магнитах, позволяет обеспечить плавное изменение рабочего объема агрегата.