Аксиально поршневые насосы


Аксиально-поршневые насосы и гидродвигатели. Устройство, классификация, принцип работы, сферы применения

Гидравлические устройства, давно и прочно вошедшие в самые разные области человеческой деятельности, не теряют свою актуальность и в наши дни. Сегодня гидронасосы и гидромоторы можно обнаружить во многих механизмах, где имеется необходимость в передаче значительных усилий. Гидравлическими называются машины, сообщающие механическую энергию проходящей через них рабочей жидкости или, наоборот, получающие от нее энергию для дальнейшей передачи рабочему органу. Первые известны как гидравлические насосы, а вторые относятся к гидромоторам. Гидронасосы неизменно находят применение в самых разных отраслях техники, начиная от водоснабжения наших жилищ, промышленных предприятий, и заканчивая подачей топлива в силовых установках космических кораблей.

В современном оборудовании наиболее распространены объемные и лопастные гидронасосы. В последних в качестве рабочих органов используются рабочие колеса, оснащенные лопастями. Передача энергии осуществляется благодаря динамическому взаимодействию лопастей рабочего колеса с жидкостью, которая их обтекает. Если в лопастном насосе энергия передается от колеса жидкости, то в лопастном гидродвигателе процесс происходит в обратном направлении — жидкость передает энергию колесу. Принцип работы объемных гидромашин основан на изменении объема рабочих камер, которые с заданной периодичностью соединяются с патрубками входа и выхода. Сюда относятся шестеренные, поршневые, винтовые, а также аксиально-поршневые насосы, о которых и пойдет дальше речь.

Аксиально-поршневые гидравлические машины при передаче одинаковой мощности по сравнению с остальными поршневыми агрегатами отличаются компактностью и вытекающей из этого минимальной массой. За счет использования рабочих органов, обладающих небольшими радиальными размерами и, следовательно, сравнительно малым моментом инерции, в таких машинах реализуется возможность быстрого регулирования частоты вращения. Помимо этого, к преимуществам аксиально-поршневых насосов и двигателей относится способность к функционированию при высоком давлении, большая частота вращения (если сравнивать, например, с радиально-плунжерными устройствами), допустимость изменения рабочего объема.

Так, диапазон частот вращения у таких машин составляет 500-4000 оборотов в минуту, что является весомым доводом в их пользу при сравнении с радиально-поршневыми гидромоторами и насосами (у большинства из них верхний предел числа оборотов в минуту составляет не больше 1500). Аксиально-поршневые гидравлические машины функционируют при давлении до 40 мегапаскалей, в то время как у радиально-плунжерных устройств этот показатель составляет 35 мегапаскалей.

Среди недостатков машин этого типа следует отметить солидную стоимость, сложность конструкции и вытекающую из этого не самую высокую надежность, а также существенную пульсацию расхода (для гидродвигателя) и подачи (в случае с насосами), следствием чего становится большая пульсация давления во всей гидравлической системе.

Традиционно аксиально-поршневой гидронасос включает в себя блок цилиндров, оборудованный поршнями (или плунжерами), шатуны, упорный диск, ведущий вал и специальное распределительное устройство. В процессе работы гидронасоса одновременно с началом вращения вала приходит в движение и блок цилиндров. При этом поршни не просто вращаются, но и перемещаются вдоль оси блока цилиндров, совершая так называемые возвратно-поступательные аксиальные движения.

Пока поршни выдвигаются из цилиндров, осуществляется всасывание. Поршни начинаются вдвигаться – происходит нагнетание. Через окна, имеющиеся в распределительном устройстве, каждый из цилиндров поочередно соединяется с всасывающей и напорной линиями. Во избежание соединения напорной и всасывающей гидролиний друг с другом блок цилиндров устанавливается плотно прижатым к распределительному устройству, а его окна разделяются специальными уплотнительными перемычками (причем их ширина превышает диаметр отверстий соединительных каналов блока цилиндров). Для уменьшения гидроудара в процессе преодоления цилиндрами перемычек в последних (при их изготовлении) выполняются дроссельные канавки в форме небольших «усиков». Благодаря этому достигается равномерное повышение давления рабочей жидкости в цилиндрах.

Роль рабочих камер в насосах аксиально-поршневого типа отводится цилиндрам, которые размещаются аксиально относительно оси ротора. Вытеснителями, в свою очередь, являются поршни. В зависимости от конструктивных особенностей аксиально-поршневые гидромашины могут иметь наклонный блок цилиндров или наклонный диск. Первые чаще используются в приводах машин, функционирующих в тяжелых и средних режимах работы с большой частотой включения. Они показывают более высокую надежность при переменных нагрузках и отличаются меньшей чувствительностью к загрязнению жидкости, нежели гидронасосы с наклонным диском. Используемые в настоящее время модели аксиально-поршневых насосов, как правило, изготовляются по 4-м принципиальным схемам.

Первый вариант – приводной вал и наклонный диск соединены при помощи силового кардана, представляющего собой универсальный шарнир, имеющий 2 степени свободы. Для соединения поршней с диском используются шатуны. В этом случае передача крутящего момента от двигателя блоку цилиндров осуществляется через наклонный диск и кардан. Изначально блок прижимается к распределительному устройству пружиной, а в дальнейшем, при работе насоса – давлением жидкости. Крутящий момент, передаваемый блоку цилиндров, преодолевает силы трения, возникающие между распределительным устройством и торцевой частью блока.

Аксиально-поршневые насосы, оборудованные двойным несиловым карданом, отличаются тем, что угол между осями промежуточного и ведущего валов равен углу между осями промежуточного и ведомого валов. В итоге достигается максимальная синхронизация вращения ведомого и ведущего валов, а кардан целиком разгружается. Это связано с тем, что передача крутящего момента от приводного мотора реализуется через диск, который изготавливается вместе с валом.

Для насосов с точечным касанием поршней наклонного диска характерно существенное упрощение конструкции, что обусловлено отсутствием карданных валов и шатунов. Тем не менее, для запуска машины в режиме гидронасоса поршни должны быть принудительно выдвинуты из цилиндров и прижаты к наклонному диску. Для этого используются пружины, которые располагаются непосредственно в цилиндрах. По данной схеме производятся гидромашины типа Г15-2, которые, как правило, имеют небольшую мощность (так как в местах, где поршни соприкасаются с диском, неизбежно возникают значительные напряжения, накладывающие определенные ограничения на давление рабочей жидкости).

Конструкция аксиально-поршневой машины бескарданного типа подразумевает соединение блока цилиндров с ведущим валом с помощью шатунов и шайбы. Преимущества таких насосов перед агрегатами с карданной связью заключаются в простоте изготовления, надежности в эксплуатации и меньших размерах блока цилиндров. Такую конструкцию имеет большинство аксиально-поршневых гидравлических машин серий 200 и 300. Подача аксиально-поршневого насоса напрямую зависит от величины хода поршня, определяемого углом наклона блока цилиндров либо диска. Этот угол обычно составляет не больше 25 градусов. Машины, в которых возможно изменение угла наклона во время работы, называются регулируемыми.

В настоящее время аксиально-поршневые гидромашины являются одним из самых распространенных видов гидравлических устройств, которые используются как в качестве гидродвигателей, так и в роли насосов. Они применяются в гидросистемах целого ряда одноковшовых экскаваторов, в конструкции привода отдельных моделей бульдозеров, где управление базируется на принципе джойстика. Кроме того, оборудование этого типа пускают в ход при конструировании гидроприводов асфальтовых катков, всевозможных станков, авиационной техники.

expertoza.com

Принцип работы аксиально-поршневого насоса

Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы получили широкое распространение при конструировании объемных гидроприводов. Устройство аксиально-поршневого насоса основывается на кривошипно-шатунном механизме, который является кинематической основой гидромашин такого типа. В кривошипно-шатунном механизме движение параллельных друг другу цилиндров идет вместе с поршнями. В это же время вращение вала кривошипа перемещает поршни относительно цилиндров. Существует две основные схемы аксиально-поршневых гидромашин – с наклонным блоком цилиндров и наклонным диском.

Принцип работы аксиально-поршневого насоса с наклонным диском основывается на блоке цилиндров, ось которого идентична оси ведущего вала (1), ось диска (2) располагается к нему под определенным углом. К диску присоединены штоки (3) поршней (5).

На рисунке выше представлен вариант аксиально-поршневого насоса с наклонным диском. Принцип его действия достаточно прост и надежен. Движение начинается с ведущего вала, который вращает блок цилиндров. Когда блок совершает поворот вокруг оси насоса в 180 градусов, поршни выталкивают жидкость из цилиндра, поступательно двигаясь. Следующий поворот на 180 градусов поршень делает, всасывая рабочую жидкость. Торцовая поверхность блока цилиндров, отшлифованная и обработанная, прилегает к неподвижному гидрораспределителю (6), поверхность которого также обработана и в котором имеются полукольцевые пазы (7). Один паз соединяется со всасывающим трубопроводом через каналы, другой присоединен к напорному трубопроводу. Блок цилиндров содержит отверстия, которые соединяют гидрораспределитель и цилиндры блока. Рабочая жидкость под давлением через каналы поступает в аксиально-поршневой насос. Из-за давления жидкость приводит в движение поршни, которые вращают вал и диск.

Принцип действия аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком цилиндра имеет некоторые отличия.

Наклонный блок состоит из поршней (5) и шатуна (9), которые наклонены на небольшой угол относительно вала (1) и приводного диска(2). Универсальный шарнир (8) приводит блок цилиндров в движение от вала. Цилиндр блока вращается вместе с валом, поршни (5) и шатуны (9) совершают возвратно-поступательные движения при вращении вала. За один оборот блока происходит всасывание и нагнетание рабочей жидкости. Пазы гидрораспределителя (7) соединены со всасывающим и напорным трубопроводами. Изменения угла наклона оси блока в отношении вала в пределах 25 градусов позволяют регулировать объемную подачу аксиально-поршневого насоса. Если блок цилиндров и ведущий вал расположены соосно, то поршни не двигаются и подача насоса нулевая.

Свои особенности есть и в принципе действия нерегулируемого аксиально-поршневого насоса с наклонным диском. 5 цилиндров в блоке вращается вместе с валом (1) в корпусе (4).Поршни (11) возвратно-поступательно вращаются, благодаря опоре на наклонный диск (3). Напрямую к корпусным деталям передаются осевые силы давления – через люльку (14) передней крышке и задней крышке (8) корпуса через башмаки (13) поршней и гидрораспределитель (7). Эти детали являются гидростатистиескими опорами, которые работают при высокой скорости скольжения и высоком давлении.

В конструкции аксиально-поршневого насоса-гидромотора применяется торцовый тип сиситемы распределения рабочей жидкости. Эта система образуется открыванием окон (9) цилдиндров, которые располагаются на торце (6) блока цилиндров и торцом гидрораспределителя (7).

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 правильно 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 (12). Для того, чтобы не произошло расхождение стыка системы под действием силы поршней, конструкция предполагает наличие центрального прижима блока пружиной (10).

Принцип работы аксиально-поршневого насоса гидромотора с реверсивным потоком и наклонным блоком цилиндров имеет свои отличия в конструкции.

Ось вращения блока (7) цилиндров в таких конструкциях наклонена к оси вращения вала (1). Ведущий диск вала дополнен закрепленными сферическими шарнирами (6) в поршнях (13) сферическими головками(3) шатунов (4). Поршни совершают возвратно-поступательное движение вокруг цилиндров, приходя в движение вращением блока цилиндров и вала вокруг своих осей. Шатуны позволяют валу и блоку вращаться синхронно. Сами шатуны проходят положение наибольшего отклонения от оси поршня в определенной очередности и давят на ось поршня, прилегая к его юбке (5). Чтобы этот процесс происходил точно, юбки поршня созданы длинными, а шатуны в совей конструкции имеют корпусные шейки. Вокруг центрального шипа (8) вращается блок цилиндров, который соотносится с валом под углом в 30 градусов и прижимается пружиной (12) к распределительному диску, который в свою же очередь прижимается к крышке (9). Окна (10 и 11) в крышке (9) предусмотрены для подведения и отведения рабочей жидкости. Всасывание рабочей жидкости происходит через поршни, расположенные в верхней части блока.

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.

geom.ru

Аксиально-поршневые насосы | Гидронасосы

Роторно-поршневой насос, у которого ось вращения ротора параллельна осям рабочих камер и вытеснителей или составляет с ними угол менее 45°.

Типы насосов

  • насосы с наклонным блоком;
  • насосы с наклонным диском.

Рис. 14. Схема аксиально-поршневого насоса

Конструкция насоса

Взяв вместо одного цилиндра несколько и расположив их по кругу (подобно револьверному барабану), а также заменив кривошип диском 5 (рис. 14, а), ось которого наклонена относительно оси цилиндрового блока 2, получим принципиальную схему многопоршневого насоса пространственного типа. Насос состоит из цилиндрового блока (барабана) 2 с поршнями 3, связанными при помощи тех или иных средств (поршневых шатунов 4 или пружин) с наклонным диском (шайбой ) 5, изменением угла наклона которого относительно оси цилиндрового блока осуществляется регулирование величины хода h поршней. Цилиндровый блок в этой схеме связан с ведущим валом 8 с помощью кардана 6.

Так как оси цилиндров в этом случае будут перемещаться при вращении цилиндрового блока по окружности, а проекция окружности центров гнёзд диска (шайбы), в которой заделаны шатуны поршней, на плоскость, перпендикулярную к оси цилиндрового блока, является эллипсом, то параллельность осей шатунов будет нарушена, и при вращении цилиндрового блока они будут совершать качательные движения, что отразится на кинематике движения поршня. Угол поворота шатунов будет зависеть от их длины и угла поворота шайбы, между плоскостью диска и осью цилиндрового блока.

Поскольку цилиндровый блок 2 у рассматриваемых насосов вращается (цилиндры перемещаются относительно корпуса), упрощается распределение жидкости, которое обычно выполняется через серпообразные окна a и b (рис. 14, б) в распределительном золотнике 1 и каналы 7 в цилиндровом блоке 2. В мёртвых положениях цилиндров отверстия 7 перекрываются нижней и верхней разделительными перемычками, расположенными между распределительными окнами a и b, ширина s которых несколько превышает размер отверстий 7 (t<s).

Производительность насоса регулируется изменением угла наклона шайбы относительно осей цилиндрового блока, которое осуществляется либо изменением положения либо цилиндрового блока при неизменном положении оси наклонной шайбы, либо наоборот.

Рис. 15. Аксиально-поршневой насос

Насосы представляют собой гидроагрегаты, состоящие из аксиально-поршневого насоса высокого давления, шестерённого насоса низкого давления, механизма изменения производительности поршневого насоса

Во время движения поршня на ходу всасывания распределительная втулка 2 (рис. 15) подводит под поршеньки 3 давление масла от шестерённого насоса управления. Поршенёк 3 открывает всасывающий клапан 4, сжимая пружину 5. Масло под действием разрежения создаваемого поршнями 1, поступает из расходного бака по каналам крышки и корпуса в подпоршневое пространство. Когда распределительная втулка соединяет пространство под поршеньком со сливом, клапан под действием пружины закрывается и подпоршневое пространство отсекается от всасывающей магистрали. При этом поршни, совершая ход нагнетания, вытесняют масло через нагнетательный клапан 6 в напорную магистраль. Если распределительная втулка будет давать команду на закрытие всасывающих клапанов после того, как поршни пройдут часть хода нагнетания, расход масла, нагнетаемого в систему, будет уменьшаться. На этом принципе построено изменение производительности в насосах типа НА….

Классификация по способу управления

В зависимости от области применения и назначения насосы классифицируются по способу управления производительностью: Ручной – НАР; Следящий – НАС.

Электрогидравлический на 4 различные настраиваемые производительности – НА4М; регулятором давления – НАД1; регулятором мощности – НАД.

Все узлы механизмов управления монтируются на крышке насоса и составляют с ним единый агрегат.

 

Похожие материалы

www.metalcutting.ru

Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы

Аксиально-поршневые гидромашины нашли широкое применение в гидроприводах, что объясняется рядом их преимуществ: меньшие радиальные размеры, масса, габарит и момент инерции вращающихся масс; возможность работы при большом числе оборотов; удобство монтажа и ремонта.

Аксиально-поршневой насос состоит из блока цилиндров 8 (рис.) с поршнями (плунжерами) 4, шатунов 7, упорного диска 5, распределительного устройства 2 и ведущего вала 6.

Рис. Принципиальные схемы аксиально-поршневых насосов:

1 и 3 — окна; 2 — распределительное устройство; 4 — поршни;5 — упорный диск; 6 — ведущий вал; 7 — шатуны; 8 — блок цилиндрова — с иловым карданом; б — с несиловым карданом;в — с точечным касанием поршней; г — бескарданного типа

Во время работы насоса при вращении вала приходит во вращение и блок цилиндров. При наклонном расположении упорного диска (см. рис., а, в) или блока цилиндров (см. рис.3.8, б, г) поршни, кроме вращательного, совершают и возвратно-поступательные аксиальные движения (вдоль оси вращения блока цилиндров). Когда поршни выдвигаются из цилиндров, происходит всасывание, а когда вдвигаются — нагнетание. Через окна 1 и 3 в распределительном устройстве 2 цилиндры попеременно соединяются то с всасывающей, то с напорной гидролиниями. Для исключения соединения всасывающей линии с напорной блок цилиндров плотно прижат к распределительному устройству, а между окнами этого устройства есть уплотнительные перемычки, ширина которых b больше диаметра dк отверстия соединительных каналов в блоке цилиндров. Для уменьшения гидравлического удара при переходе цилиндрами уплотнительных перемычек в последних сделаны дроссельные канавки в виде небольших усиков, за счет которых давление жидкости в цилиндрах повышается равномерно.

Рабочими камерами аксиально-поршневых насосов являются цилиндры, аксиально расположенные относительно оси ротора, а вытеснителями — поршни. По виду передачи движения вытеснителям аксиально-поршневые насосы подразделяются на насосы с наклонным блоком (см. рис., б, г) и с наклонным диском (см. рис., а, в). Известные конструкции аксиально-поршневых насосов выполнены по четырем различным принципиальным схемам.

Насосы с силовым карданом (см. рис., а) приводной вал соединен с наклонным диском силовым карданом, выполненным в виде универсального шарнира с двумя степенями свободы. Поршни соединяются с диском шатунами. При такой схеме крутящий момент от приводящего двигателя передается блоку цилиндров через кардан и наклонный диск. Начальное прижатие блока цилиндров распределительному устройству обеспечивается пружиной, а во время работы насоса давлением жидкости. Передача крутящего момента блоку цилиндров необходима для преодоления сил трения между торцом блока цилиндров и распределительным устройством.

В насосах с двойным несиловым карданом (см. рис. б) углы между осью промежуточного вала и осями ведущего и ведомого валов принимают одинаковыми и равными 1 = 2 = /2. При такой схеме вращение ведущего и ведомого валов будет практически синхронным, а кардан полностью разгруженным, так как крутящий момент от приводящего двигателя передается блоку цилиндров через диск 5, изготавливаемый заодно с валом 6.

Насосы с точечным касанием поршней наклонного диска (см. рис., в) имеют наиболее простую конструкцию, поскольку здесь нет шатунов и карданных валов. Однако для того, чтобы машина работала в режиме насоса, необходимо принудительно выдвижение поршней из цилиндров для прижатия их к опорной поверхности наклонного диска (например, пружинами, помещенными в цилиндрах). По такой схеме чаще всего изготовляют гидромоторы типа Г15-2 (рис.). Эти машины выпускаются небольшой мощности, т.к. в местах контакта поршней с диском создается высокое напряжение, которое ограничивает давление жидкости.

Рис. Аксиально-поршневой гидромотор типа Г15-2:

1 — вал; 2 — манжета; 3 — крышка; 4, 9 — корпус; 5, 16 — подшипник; 6 — радиально упорный подшипник; 7 — барабан; 8 — поводок; 10 — ротор; 11 — пружины; 12 — дренажное отверстие; 13 — распределительное устройство; 14 — полукольцевые пазы; 15 — отверстие напорное; 17 — поршни; 18 — шпонка; 19 – толкатель

Опорно-распределительный диск 6 и наклонная шайба 2 ак­сиально-поршневого насоса расположены неподвижно в корпусе, а ротор 4 приводится во вращение от электродвига­теля 1 через вал 15. В роторе выполнены рабочие камеры 5, в ко­торых перемещаются поршни 3. Каждая из камер имеет осевое отверстие, которое попеременно сообщается с полу кольцевыми пазами 13 и 14 диска 6, связанными с напорной 7 и всасывающей 11 линиями гидросистемы. Ротор к диску и поршни к наклонной шайбе прижимаются пружинами (не показаны) и давлением масла. При вращении ротора 4 поршни, взаимодействующие с наклонной шайбой, совершают возвратно-поступательное движение: при движении от точки А до точки В — выдвигаются из ротора и вса­сывают масло из бака 12 через линию 11 и паз 14, а при движении от точки В к точке А — вдвигаются в ротор и через паз 13 вытесняют масло в линию 7/Давление р (МПа) масла в напорной линии зависит от сопротивлелия подключенной к насосу гидросистемы.

При полностью открытом дросселе 9 манометр 8 будет показывать давление, близкое к нулевому (потери давления в сливной линии 10). По мере закрытия дросселя давление в напорной линии растет, причем максимально допустимое давление не должно превышать паспорт­ного значения во избежание резкого снижения долговечности или поломки деталей насоса.

for-engineer.info

Аксиально-поршневые насосы » Портал инженера

Аксиально-поршневые насосы – это разновидность роторно-поршневых гидромашин с аксиальным расположением цилиндров (т.е. располагаются вокруг оси вращения блока цилиндров, параллельны или располагаются под небольшим углом к оси).Существует деление по типу вытеснителя на аксиально-плунжерные и аксиально-поршневые гидромашины. Отличаются они тем, что в первых в качестве вытеснителей используются плунжеры, а во вторых — поршни см. рис.1.

Насосы данного типа являются самыми распространёнными в современных гидроприводах. По количеству конструктивных исполнений они во много раз превосходят прочие типы гидронасосов. Эти насосы обладают наилучшими габаритно-весовыми характеристики (иными словами имеют высокую удельную мощность), обладают высоким КПД.Насосы этого типа способны даватьдавление до 40МПа и работать на высоких частотах вращения (насосы общего применения имеют частоты до 4000 об/мин, но существуют специализированные насосы этого типа с частотами вращения до 20000 об/мин).

Все аксиально поршневые насосы можно разделить на 2 типа: Снаклонным блоком (ось вращения блока цилиндров располагается по углом к оси вращения вала)С наклоннымдиском (ось вращения блока цилиндров совпадает с осью вращения вала)На рис.2  показана конструктивная схема аксиально поршневого насоса с наклонным блоком. При вращении вала насоса, вращается шарнирно соединенный с ним блок цилиндров. При этом поршни совершают поступательные движения. Блок цилиндров прилегает к распределителю который имеет два паза: один паз соединен с линией всасывания, а другой с линией нагнетания. При выдвижении поршня цилиндр движется над пазом всасывания (см. вид А рис.2) и наполняется жидкостью. После прохождения нижней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально выдвинутом состоянии) цилиндр соединяется с пазом нагнетания в распределителе и начинает вытеснять жидкость из цилиндра пока не достигнет верхней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально утоленном в цилиндр состоянии). Далее Цилиндр снова соединяется с пазом всасывания и цикл повторяется. Система распределения используемая в данной конструкции насоса называется золотниковой.

Утечки из цилиндров во время нагнетания скапливаются в корпусе насоса. Чтобы не допустить роста давления в корпусе, на насосах данной конструкции имеется линия дренажа. Если ее заглушить, то это приведет к выходу из строя манжеты вала и нарушению герметичности насоса, а в некоторых случаях – к разрушению корпуса насоса.

На рис.3 показана конструкция насоса с наклонным диском.

Принцип работы насоса с наклонным диском аналогичен работе насоса с наклонным блоком. Насос данной конструкции так-же имеет золотниковое распределение. Отличие конструкций состоит в соосности осей вала и блока цилиндров.

Рабочий объем аксиально-поршневых насосов можно рассчитать из следующего выражения:

где z – число поршней

dп – диаметр поршня

Dц– диаметр расположения цилиндров

γ – угол наклона диска(блока)

Для насосов конструкций рис. 2,3 возможны исполнения с изменяемым рабочим объемом. Изменение рабочего объема происходит за чет изменения угла наклона диска или блока (в зависимости от конструкции).

Для аксиально-поршневых насосов необходим механизм синхронизации вращения приводного вала и блока цилиндров. Существует четыре основных способа такой синхронизации:

Синхронизация одинарным (силовым) карданомСинхронизация двойным (несиловым) карданомСинхронизация шатунами поршней (бескарданная схема)Синхронизация коническим зубчатым зацеплением.Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком представлен на рис.4. В данной конструкции синхронизация вращения вала и блока цилиндров осуществлена посредством конической зубчатой передачи.

Регулируемый аксиально-поршневой насос с наклонным диском представлен на рис.5.

рис.4рис.5

Рассмотрим еще одну довольно распространённую конструкцию насоса с наклонным диском. 

Это конструкция аксиально-плунжерного насоса с неподвижным блоком, клапанным распределением и приводом плунжеровкулачкового типа (вращающейся наклонной шайбой). По ГОСТ 17398-72 этот тип насоса классифицируется как аксиально-кулачковый. Схема такого насоса показана на рис.6.

Эта конструкция имеет принципиальные отличия от конструкции изображенной на рис.3. Насос на рис.6 в отличие от предыдущей конструкции на рис. 3 имеет неподвижный блок цилиндров, совмещенный с корпусом, наклонный диск объединенный с валом и клапанное распределение рабочей жидкости. Ход плунжера определяется вращением наклонного диска. Система распределения работает следующим образом: выдвигаясь из цилиндра поршень создает в камере разряжение и через клапан всасывания камера наполняется жидкостью из полости корпуса, объединенной со всасыванием. При вхождении в цилиндр клапан всасывания находится в закрытом состоянии, происходит вытеснение рабочей жидкости из рабочей камеры через клапан нагнетания в линию нагнетания.

Некоторые конструкции аксиально-кулачковых насосов могут работать на давлениях до 70МПа.

Примечательным является факт отсутствия в данной конструкции линии дренажа так как всасывание осуществляется непосредственно из корпуса насоса. При этом в корпусе насоса абсолютное давления ниже атмосферного. По этой причине в данной конструкции повышенные требования предъявляются к уплотнению вала, при выходе из строя которого насос подсасывает воздух и подает гидросистему смесь воздуха и рабочей жидкости. Такой «воздушный коктейль» приводит к вибрациям в гидросистеме и выходу из строя ее элементов, включая насос.

Рабочий объем рассчитывается по той-же зависимости что и для описанных выше конструкций аксиально-поршневых насосов. Следует отметить что насос данной конструкции не имеет исполнения с регулируемым рабочим объемом.

Фотография насоса сконструктивным вырезом показана на рис. 7.

Достоинствапростота конструкции.Работа на давлениях до 70МПа.Высокий КПД.Частоты вращения до 4000 об/минВысокая удельная мощность.

НедостаткиВысокая пульсация давленияВысокая стоимость по сравнению с другими типами гидронасосов.

Источник: https://www.vneshgidromash.ru/

Обсудить на форуме

ingeneryi.info

Насосы аксиально-поршневые регулируемые НА

Состав, устройство и работа

Состав

            Регулируемый аксиально-поршневой насос типа НА представляет собой агрегат, состоящий из следующих узлов: аксиально-поршневого насоса высокого давления; механизма регулирования подачи; вспомогательного насоса низкого давления (основное исполнение для НАС и НА4М, по заказу – для НАР и НАД).

 

 

Рис. 1. Габаритные и присоединительные размеры насоса типа НАР

 

 

Рис. 2. Габаритные и присоединительные размеры насоса типа НАС

 

 

Рис. 3. Габаритные и присоединительные размеры насоса типа НА4М

 

 

Рис. 4. Габаритные и присоединительные размеры насоса типа НАД

 

 

Устройство

            В передней части корпуса 8 установлен роликовый подшипник 5, служащий опорой ротора 13 и воспринимающий радиальные нагрузки, которые возникают в месте контакта плунжеров 14 с упорным диском 18. При вращении ротора плунжеры совершают возвратно-поступательное движение, осуществляя таким образом всасывание и нагнетание масла.

            Контакт между плунжерами и упорным диском выполнен при помощи завальцованных на сферических головках плунжеров бронзовых подпятников, разгрузка которых осуществляется подводом масла под давлением к их опорной поверхности. Пружина 15 через сферическую опору 17 и прижимной диск 16 осуществляет постоянный поджим плунжеров с подпятниками к прижимному диску. Другой стороной пружина 15 вместе с пружиной 6 прижимает ротор к распределительному диску 7. Масло подводится к торцу ротора и отводится от него через распределительные диск и корпус 8, к которому крепятся фланцы для присоединения насоса с гидросистемой.

 

 

Рис. 5. Аксиально-поршневой насос

 

            В передней крышке 4 на двух подшипниках (радиальном 2 и радиально-упорном 3) установлен приводной вал 1. Подшипники позволяют осуществлять безлюфтовую посадку вала и исключать влияние на ротор нагрузки со стороны привода. Сопряжение приводного вала с ротором осуществляется при помощи эвольвентного шлицевого соединения, компенсирующего в процессе работы относительное смещение и угол излома осей.

            Изменение подачи насоса осуществляется поворотом наклонной шайбы 19 в цилиндрической направляющей передней крышки. Наклонная шайба посредством пальцев 21 связана с сервопоршнем 20, который перемещает наклонную шайбу на задний угол, изменяя таким образом подачу насоса.

            В задней части корпуса насоса размещены два реверсивных клапана 10, которые обеспечивают всасывание и нагнетание масла в соответствующие полости насоса в реверсивном режиме. Напорно-всасывающий клапан выполняет две функции: функцию всасывающего клапана 11 при работе насоса на всасывании в открытых схемах и функцию напорного клапана 12 в закрытых системах при отсутствии самовсасывания. Утечки из корпуса насоса отводятся через отверстие К. В передней крышке имеется указатель подачи.

 

Конструкция механизмов управления

 

Механизма ручного регулирования подачи

            Механизм предназначен для изменения подачи вручную от нуля до номинального значения при работе насоса без нагрузки (при давлении не выше о,5 МПа) и устанавливается в передней крышке насоса. В корпусе 3 находится винт 4, рабочая часть которого вворачивается в резьбовое отверстие поршня 5, соединенного при помощи пальцев с наклонной шайбой насоса. При вращении маховика 2 поршень перемещается по винту и поворачивает наклонную шайбу. 

            Необходимое положение фиксируется гайкой 1. Механизм ручного регулирования позволяет изменять подачу насос анна какой-нибудь одной его полости. Схема соединения трубопровода с насосом в зависимости от работы на той или другой полости указана на табличке, прикрепленной к насосу.

            Насос с механизмом ручного регулирования не имеет вспомогательного подпорного насоса и реверсивных клапанов.

 

 

Следящий гидравлический механизм регулирования подачи

            Следящий механизм предназначен для плавного изменения подачи насоса от нуля до номинального значения на любой из полостей насоса при работе под давлением и без него. Механизм расположен непосредственно в передней крышки насоса. Основным элементом следящего механизма является гидроусилитель, состоящий из поршня 1 с запрессованной в его втулкой 2, следящего золотника 3 и штока 4. Перемещение поршня обеспечивает поворот наклонной шайбы. Масло от соответствующей полости в корпусе подводится через обратные клапаны в гидросистему. При перемещении штока 4 вниз полость В гидроусилителя соединяется со сливом, и поршень под действием давления масла перемещается вниз, поворачивая наклонную шайбу и изменяя тем самым подачу насоса. При перемещении штока вверх масло по каналу Е гидроусилителя поводится в полость В, и за счет разности площадей поршень поднимается вверх.

 

Рис. 6. Механизм ручного регулирования подачи

 

            В передней крышке насоса установлены три обратных клапана; два из них обеспечивают подвод масла к гидроусилителю, а третий – от вспомогательного насоса для перевода наклонной шайбы через положение нулевой подачи. Предохранительный клапан 9 вспомогательного насоса расположен в корпусе 8. Верхнее и нижнее положения штока соответствуют номинальной подаче. Соответствие полостей нагнетания и всасывания положению следящего золотника указано на таблице, прикрепленной к насосу.

 

Механизм электрогидравлического регулирования подачи

            Механизм предназначен для дистанционного ступенчатого регулирования подачи насоса от электрического сигнала и состоит из двух основных частей: исполнительной и задающей. Исполнительная часть включает в себя все элементы следящего механизма регулирования подачи, задающая часть обеспечивает установку следящего золотника в требуемое положение.

 

 

 

            При включении одного из электромагнитов масло подается под соответствующий плунжер 1. Этот плунжер, воздействуя на рычаг 4, выводит шток в положение, определяемое винтом 3.

            На корпусе механизма имеются таблички «Эм1», «Эм2», «Эм3», «Эм4», указывающие номер электромагнита, и «П1, П2, П3, П4», обозначающая соответствующие установочные винты.

            Для изменения подачи необходимо отпустить гайку 2 и, вращая винт 3, установить его в нужное положение, после этого затянуть гайку.

            На корпусе механизма установлена табличка, которая указывает соответствие установочных винтов электромагнитов и полостей нагнетания.

            Электрооборудование. На насосах типа НА4М с электрогидравлическим управлением применяются гидрораспределители Р34-Э1ВК-С6/200 с электромагнитами. Напряжение электромагнитов 110 В, род тока – переменный.

 

Рис. 8. Механизм электрогидравлического регулирования подачи

 

 

Регулятор мощности

            Регулятор мощности предназначен для автоматического изменения подачи насоса в режиме постоянной выходной мощности и допускает настройку для поддержания постоянной выходной мощности в диапазоне от 30 до 80 % от номинальной мощности на одной полости насоса.

            Регулятор выполнен в самостоятельном корпусе и устанавливается в передней крышке насоса. Масло из полости нагнетания поступает в полости штока 2 и следящего золотника 1, так как у штока диаметр больше, чем у следящего золотника, то на шток действует усилие, зависящее от давления нагнетания. До начала регулирования усилие на шток уравновешивается силой пружин 3 и 4.

 

Рис. 9. Регулятор мощности

 

            При увеличении давления нагнетания шток начинает перемещаться вверх вместе со следящим золотником, пока действие давления не уравновесится, при этом силой сжатия пружины площадь окна во втулке 2, соединяющей канал Е поршня 1 со штоковой полостью золотника, увеличится, а следовательно, увеличится давление в полости В гидроусилителя. Он начнет перемещаться вверх, изменяя значение подачи посредством изменения угла наклона наклонной шайбы, до тех пор, пока усилия, действующие на гидроусилитель в штоковой полости и полости В, не уравновесятся.

            Благодаря наличию настроенных винтов 5 и 6 можно изменить характеристику пружин и поддерживать выходную мощность в заданном диапазоне.

gidro-sklad.ru


Смотрите также