Загрузка...Основы гидравлики
Основы гидравлики
В объемных гидроприводах наряду с шестеренными широко используют роторные аксиально-поршневые насосы , которые без переделок можно с успехом использовать и в качестве гидромоторов.
Кинематической основой таких гидромашин служит кривошипно-шатунный механизм, в котором цилиндры перемещаются параллельно (аксиально) один другому, а поршни движутся вместе с цилиндрами и одновременно из-за вращения вала кривошипа перемещаются относительно цилиндров. Рабочие камеры у таких насосов образованы поверхностями цилиндров и поршней, оси которых параллельны оси блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45°. Если указанный угол превышает 45°, то такие насосы относят (согласно определениям ГОСТ 17398-72) к радиально-поршневым насосам.
К этому типу гидравлических машин относятся и аксиально-плунжерные насосы , в которых функцию нагнетателя выполняет плунжер, т. е. поршень маленького диаметра.
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.
Если наклонный диск 3 установить под некоторым углом к оси I-I , то при вращении блока 1 поршни 2 будут совершать возвратно-поступательное движение в расточках, что приведет к периодическому изменению объемов рабочих камер насоса. При вращении вала, например, по часовой стрелке, рабочие камеры, находящиеся слева от вертикальной оси распределителя и сообщающиеся с пазом В , увеличивают свой объем.
В этих камерах образуется вакуум и за счет разности давлений жидкость из бака насосной станции заполняет камеры — происходит процесс всасывания.
Одновременно, рабочие камеры, находящиеся справа от оси распределителя и сообщающиеся с пазом Н , уменьшают свой объем. Поршни в этих камерах оказывают силовое воздействие на жидкость, что приводит к росту давления, и вытесняют ее в напорный трубопровод — происходит процесс нагнетания.
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:
Qm = 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) .
Аксиально-поршневой насос принцип работы
В объемных гидроприводах наряду с шестеренными широко используют роторные аксиально-поршневые насосы и гидромоторы. Кинематической основой таких гидромашин служит кривошипно-шатунный механизм, в котором цилиндры перемещаются параллельно один другому, а поршни движутся вместе с цилиндрами и одновременно из-за вращения вала кривошипа перемещаются относительно цилиндров. Аксиально-поршневые гидромашины (рис. 1) выполняют по двум основным схемам: с наклонным диском и с наклонным блоком цилиндров.
Устройство аксиально поршневых насосов
Гидромашина с наклонным диском включает в себя блок цилиндров, ось которого совпадает с осью ведущего вала 1, а под углом а к нему расположена ось диска 2, с которым связаны штоки 3 поршней 5. Ниже рассмотрена схема работы гидромашины в режиме насоса. Ведущий вал приводит во вращение блок цилиндров.
Насосы аксиально поршневые регулируемые
При повороте блока вокруг оси насоса на 180° поршень совершает поступательное движение, выталкивая жидкость из цилиндра. При дальнейшем повороте на 180° поршень совершает ход всасывания. Блок цилиндров своей шлифованной торцовой поверхностью плотно прилегает к тщательно обработанной поверхности неподвижного гидрораспределителя 6, в котором сделаны полукольцевые пазы 7. Один из этих пазов соединен через каналы со всасывающим трубопроводом, другой — с напорным трубопроводом. В блоке цилиндров выполнены отверстия, соединяющие каждый из цилиндров блока с гидрораспределителем. Если в гидромашину через каналы подавать под давлением рабочую жидкость, то, действуя на поршни, она заставляет их совершать возвратно-поступательное движение, а они, в свою очередь, вращают диск и связанный с ним вал.Таким образом работает аксиально-поршневой гидромотор.
Принцип действия аксиально-поршневого насоса-гидромотора с наклонным блоком цилиндров заключается в следующем. Блок 4 цилиндров с поршнями 5 и шатунами 9 наклонен относительно приводного диска 2 вала 1 на некоторый угол. Блок цилиндров получает вращение от вала через универсальный шарнир 8. При вращении вала поршни 5 и связанные с ними шатуны 9 начинают совершать возвратно-поступательные движения в цилиндрах блока, который вращается вместе с валом. За время одного обо-рота блока каждый поршень производит всасывание и нагнетание рабочей жидкости. Один из пазов 7 в гидрораспределителе 6 соединен со всасывающим трубопроводом, другой — с напорным. Объемную подачу аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком цилиндров можно регулировать, изменяя угол наклона оси блока относительно оси вала в пределах 25°. При соосном расположении блока цилиндров с ведущим валом поршни не перемещаются и объемная подача насоса равна нулю.
Конструкция нерегулируемого аксиально-поршневого насоса-гидромотора с наклонным диском показана на рис. 2. В корпусе 4 вместе с валом 1 вращается блок 5 цилиндров. Поршни 11 опираются на наклонный диск 3 и благодаря этому совершают возвратно-поступательное движение. Осевые силы давления передаются непосредственно корпусным деталям — передней крышки 2 через люльку 14 и задней крышке 8 корпуса — через башмаки 13 поршней и гидрораспределитель 7, представляющие собой гидростатические опоры, успешно работающие при высоких давление и скорости скольжения.
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.
Система распределения выполняет несколько функций. Она является упорным подшипником, воспринимающим сумму осевых сил давления от всех цилиндров; переключателем соединения цилиндров с линиями всасывания и нагнетания рабочей жидкости; вращающимся уплотнением, разобщающим линии всасывания и нагнетания одну от другой и от окружающих полостей. Поверхности образующие систему распределения, должны быть взаимно центрированы, а одна из них (поверхность блока цилиндров) — иметь небольшую свободу самоориентации для образования слоя смазки. Эти функции выполняет подвижное эвольвентное шлицевое соединение 12 между блоком цилиндров и валом. Чтобы предотвратить раскрытие стыка системы распределения под действием момента центробежных сил поршней, предусмотрен центральный прижим блока пружиной 10.
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.
При вращении блока цилиндров и вала вокруг своих осей поршни совершают относительно цилиндров возвратно-поступательное движение. Вал и блок вращаются синхронно с помощью шатунов, которые, проходя поочередно через положение максимального отклонения от оси поршня, прилегают к его юбке 5 и давят на нее. Для этого юбки поршней выполнены длинными, а шатуны снабжены корпусными шейками. Блок цилиндров, вращающийся вокруг центрального шипа 8, расположен по отношению к валу под угло м 30° и прижат пружиной 12 к распределительному диску (на рисунке не показан), который этим же усилием прижимается к крышке 9.
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.
Аксиально-поршневой насос
Для ремонта гидронасосов обращайтесь в компанию “СДМ-Гидравлика” https://sdm-gidro.ru/.
В поршневом насосе жидкость вытесняется поршнем. В цикле работы такого насоса можно выделить два этапа:
- нагнетание, когда жидкость вытесняется из насоса;
- всасывание, когда жидкость поступает в рабочую камеру.
На этапе нагнетания подача насоса будет максимальной. А на этапе всасывания подача будет отсутствовать.
То есть, при работе поршневого насоса будут наблюдаться высокие пульсации подач. Это не желательное явление, так как плавную работу исполнительных органов гидропривода, при высоких пульсациях, обеспечить не удастся. Проще говоря, гидроцилиндры будут двигаться рывками, что вызовет вибрацию всей установки станка, пресса или грузоподъемной машины.
Для того чтобы снизить пульсации, можно установить на одном приводном валу несколько качающих узлов с поршнями.
Если ось вращения вала перпендикулярна осям рабочих органов, или составляет с ними угол более 45°, то такой насос называют радиально-поршневым.
Радиально-поршневой насос
Если ось вращения вала параллельна осям рабочих органов, или составляет с ними угол менее 45°, то такой насос называют аксиально-поршневым.
Аксиально-поршневой насос
То есть, аксиально-поршневой насос – это ротор на поршневой насос, у которого ось вращения приводного вала параллельна осям рабочих органов или составляет с ними угол менее 45°.
Аксиально-поршневой насос
Конструкция с наклонным блоком или диском
Для того, чтобы обеспечить линейное перемещение поршней, при вращении вала, необходимо наклонить блок цилиндров относительно оси вращения. Либо наклонить диск, на который опираются поршни.
В первом случае, насосы будут называться аксиально-поршневыми с наклонным блоком, во втором – с наклонным диском.
Принцип работы насосов
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.
Регулируемые аксиальные насосы
Ход поршней зависит от угла наклона блока или диска.
Получается, если изменить этот угол, то можно изменить объём рабочей камеры насоса. А значит, регулировать его подачу.
Насосы, конструкция которых предусматривает изменение объёма рабочей камеры, называют регулируемыми.
Существуют регулируемые насосы с наклонным блоком и с наклонным диском.
В данной конструкции на наклонный диск с одной стороны воздействует пружина, а с другой – управляющий плунжер.
При увеличении давления под плунжером, угол наклона диска будет уменьшаться, подача насоса будет снижаться.
В данном регулируемом аксиально-поршневом насосе с наклонным блоком установлена винтовая передача, которая позволяет изменять угол наклона блока, а значит изменять рабочий объём и подачу насоса.
АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС
роторный насос с вращат. движением ротора и возвратно-поступат. движением поршней (обычно 7 — 9), причём ось вращения ротора может составлять с осями поршней угол от 0 до 45° (см. рис.). Давление нагнетания до 30 МПа. Применяются в гидропередачах, в силовых следящих приводах. А.-п. н. могут использоваться в качестве гидравлич. двигателей.
Продольный разрез аксиально-поршневого насоса с наклонным диском: 1 — корпус; 2 — блок цилиндров; 3 — поршень; 4 — наклонный диск; 5 — вал; 6 — полость всасывания; 7 — палец (стержень); 8 — золотник; 9 — полость нагнетания
Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .
Смотреть что такое «АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ НАСОС» в других словарях:
аксиально-поршневой насос — Роторно поршневой насос, у которого ось вращения ротора параллельна осям рабочих органов или составляет с ними угол менее или равный 45°. [ГОСТ 17398 72] Тематики насос EN axial piston pump DE Axialkolbenpumpe FR pompe à pistons axiaux … Справочник технического переводчика
Насос, аксиально-поршневой — Аксиально поршневой насос Рогорно поршневой насос, у которого ось вращения ротора параллельна осям рабочих органов или составляет с ними угол менее или равный 45° Смотреть все термины ГОСТ 17398 72. НАСОСЫ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Источник: ГОСТ… … Словарь ГОСТированной лексики
Поршневой насос — (плунжерный насос) один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней (плунжеров), совершающих возвратно поступательное движение … Википедия
насос с наклонным блоком — Аксиально поршневой насос, у которого оси ведущего звена и ротора наклонного блока пересекаются. [ГОСТ 17398 72] Тематики насос EN axial piston pump of the rotary cylinder type … Справочник технического переводчика
насос с наклонным диском — Аксиально поршневой насос, у которого ведущее звено и ротор расположены на одной оси. [ГОСТ 17398 72] Тематики насос … Справочник технического переводчика
Насос с наклонным блоком — Аксиально поршневой насос, у которого оси ведущего звена и ротора наклонного блока пересекаются Смотреть все термины ГОСТ 17398 72. НАСОСЫ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Источник: ГОСТ 17398 72. НАСОСЫ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ … Словарь ГОСТированной лексики
Насос с наклонным диском — 1. Ндп. см. Насос, наклоннодисковый 2. Аксиально поршневой насос, у которого ведущее звено и ротор расположены на одной оси Смотреть все термины ГОСТ 17398 72. НАСОСЫ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Источник: ГОСТ 17398 72. НАСОСЫ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ … Словарь ГОСТированной лексики
Насос — I Насос устройство (гидравлическая машина, аппарат или прибор) для напорного перемещения (всасывания и нагнетания) главным образом капельной жидкости в результате сообщения ей внешней энергии (потенциальной и кинетической). Устройства для … Большая советская энциклопедия
Насос — У этого термина существуют и другие значения, см. Насос (значения). Не следует путать с Вакуумный насос. Насос гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя в энергию потока жидкости, служащая для перемещения и… … Википедия
Насос (технич.) — Насос, устройство (гидравлическая машина, аппарат или прибор) для напорного перемещения (всасывания и нагнетания) главным образом капельной жидкости в результате сообщения ей внешней энергии (потенциальной и кинетической). Устройства для… … Большая советская энциклопедия
