Аксиально-поршневой насос

Аксиально-поршневой  насос 

Аксиально-плунжерные гидромашины являются одним из наиболее распространённых типов гидромашин. Используются в тех случаях когда необходимо получить высокие скорости вращения вала.  Применяются как в качестве насосов, так и в качестве гидромоторов.

 

Область применения  

Их устанавливают, например, в гидросистемах многих одноковшовых экскаваторов, 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.

 

Преимущества

• имеют более высокий полный КПД, по сравнению с КПД шестеренных и пластинчатых насосов. Объемный КПД аксиально-поршневых насосов начинает заметно снижаться только при вязкости рабочей жидкости менее 10 мм²/с, для пластинчатых насосов этот предел вязкости составляет 50-80 мм²/с, а для шестеренных - 80 мм²/с
• способность работать при высоких давлениях;
• принципиальная возможность реализовать регулируемость рабочего объёма;
• бо́льшая частота вращения (в сравнении с радиально-плунжерными гидромашинами).

 

 

Преимущество  и недостатки  

• сложность конструкции и связанная с этим низкая надёжность;
• высокая стоимость данного типа гидромашин;
• большие пульсации подачи (для насосов) и расхода (для гидромотора), и как следствие, большие пульсации давления в гидросистеме.

 

 

Недостатки 

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

 

 

Описание насоса в статике

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.

 

Описание  в динамике

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.

Ведущий вал приводит во вращение блок цилиндров.  
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.   

В машиностроении получили распространение три группы аксиально-поршневых  гидромашин:

1)с двойным несиловым карданом

2) с силовым карданом

3) бескарданые гидромашины.

 

Столь же широкое распространение  аксиально-плунжерные гидромашины, в которых отсутствуют шатуны. Чаще всего различия этих машин не являются принципиально или даже существенными, а их предельные характеристические возможности в первую очередь определяются выбором геометрических форм, материалов, способов обработки и иными технологическими особенностями.

 

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.

 

Насосы  с силовым карданом

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. Они получили относительно меньшее распространение, главным  образом из-за больших весов и  моментов инерции вращающихся частей.

 

Гидромашины с двойным несиловым карданом

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

Аксиально-поршневые  машины бескарданного типа

Блок цилиндров соединяется с ведущим валом через шайбу и шатуны поршней. По сравнению с гидромашинами с карданной связью машины бескарданного типа проще в изготовлении, надежнее в эксплуатации, имеют меньший габарит блока цилиндров. По данной схеме отечественной промышленностью выпускается большинство аксиально-поршневых машин серии 200 и 300

По виду передачи поступательного  движения поршням  (плунжерам) аксиально – поршневые гидромашины делятся на машины с наклонным блоком цилиндров  (несоосные)  и машины с наклонным диском  (соосные). Кинематическая схема таких машин изображена

 

 

 

Кинематика

Подача насоса осуществляется за счет попеременного наполнения рабочих камер и вытеснения рабочей жидкости в напорную линию. Протяженность поверхностей соприкосновения плунжера и цилиндра обеспечивает минимальные утечки жидкости и создание достаточно больших давлений (до30 ÷ 40 МПа). Однако применение плунжеров требует высокой точности изготовления пары плунжер – цилиндр, что ведет к удорожанию гидромашины.

Полные КПД этих насосов  достигает η = 0,9  ÷ 0,93,  а объемные КПД      

η0 = 0,95 ÷ 0,98.

Осевое перемещение плунжеров  в блоке цилиндров осуществляется за счет скольжения опорных пят плунжеров по наклонному диску при вращении блока цилиндров от приводного вала  (рис. 3.1),  или при вращении составляющего с приводным валом единое целое ведущего диска,  в котором

закреплены сферические  головки поршней или шатунов  (рис. 3.2).  Подвод жидкости из всасывающей линии и нагнетание в напорную осуществляется с помощью распределительного диска.

Подача (расход Q) аксиально – поршневых гидромашин зависит от хода поршня,  который определяется углом наклона α. Если конструкция гидромашины допускает изменение угла α, то такие машины называют регулируемыми. При изменении предельно допустимого угла наклона с +15º до -15º

осуществляется реверсирование движения потока рабочей жидкости в  насосе или вращения вала гидромотора.

 

Подача  аксиально-поршневых гидромашин

В нерегулируемых аксиально – поршневых насосах с наклонным блоком угол равен α = 17 ÷ 25º. В регулируемых насосах этот угол изменяется впределах α = 0 ÷ 25º, в регулируемом гидромоторе - α = 7 ÷ 25º (при α < 7º может произойти заклинивание гидромотора). 

Теоретическая подача аксиально – поршневых насосов определяется по формуле:

                

 

где  Wн – рабочий объем насоса,  см3; n – частота вращения вала насоса, об/мин

Подачу для машин с  бесшатунным приводом определяют по формуле:

 

 

а для машин с шатунным приводом

 

где d - диаметр цилиндра; D и D - диаметр окружности, на которой расположены центры окружностей цилиндров или закреплены шатуны на диске; D tg γ и D' sin γ - ход поршня при повороте блока цилиндров на 180 ; z - число поршней (z = 7, 9, 11).

Рабочий объем определяется по формулам:

   - для гидромашин с наклонным блоком

 

 

где Sп – площадь поршня (плунжера), см3; z – количество поршней (плунжеров); 2Rsin α и 2Rtan α – ход поршня (плунжера), см.

Обычно число поршней (плунжеров) сосравляет z = 7 ÷ 9. Из-за разницы в значениях  (sin 25°= 0,42  и tan 18°= 0,32)  гидромашины с наклонным

блоком имеют больший  рабочий объем и, следовательно, большую полезную мощность (Nп =  PнQн)  и КПД (η = PнQн/Mнωн).  Гидромашины этого типаимеют хорошую жесткую характеристику и наиболее широкий диапазон устойчивых частот вращения.

Наибольшая допустимая частота  вращения вала гидромашины ограничивается максимальной скоростью поршня. Способность гидромашины работать с высокой частотой вращения оценивается коэффициентом быстроходности Сn,

 

 

Коэффициент быстроходности может оценивать способность  гидромашины работать с высокой частотой вращения: чем выше этот коэффициент, тем больше для заданного рабочего объема допустимая частота вращения.

Важным показателем гидромашины является ее удельная масса, то есть масса,  отнесенная к номинальной установочной мощности  (при максимальном рабочем объеме)

 

Крутящий момент аксиально-поршневого гидромотора определяют по формуле:

 

3D изображение

Омснаб, ООО

Поставка  гидравлического, смазочного, насосного  и другого промышленного оборудования.

 ООО «Гидросервис»

Помимо  поставки оборудования предлагают различные услуги по ремонту и проектированию: проведение  текущего, среднего и капитального ремонта технологического оборудования; разработка  гидросистем гидропривода, подбор аналогов взамен устаревшего гидрооборудования; изготовление гидростанций по требованиям заказчика.

Гидропривод Шахтинский завод ОАО  «Шахты»

Одно  из крупнейших предприятий России, специализирующихся на производстве гидравлики, которая применяется во многих отраслях промышленности.

 

 

Основные производители

  
Аксиально- поршневой насос-

 мотор МН 250/160,

ТД Гидропривод, ООО, Новочеркасск,

Цена: 54990 RUB

 

 

 

Стоимость насосов

 

Насос-мотор аксиально-поршневой  нерегуируемый типа МН 250/16 предназначен для работы в режимах нерегулируемого насоса или гидромомтора в гидросистемах различных машин и агрегатов.

1Тип исполнения 1 - без  клапанной коробки;Без индекса - с клапанной коробкой

2Тип насос-мотораМН - насос-мотор

3Рабочий объем250 см³

4Номинальное давление16 Мпа

5Климатическое исполнениеУ - умеренный;Т – тропический

6Категория размещения1

Предназначен для работы в режиме нерегулиремого насоса или гидромотора в гидросистемах различных машин и агрегатов.

 

 

Цена: 100000 RUB

 

  
Рабочий объем, см³125

Частота вращения:номинальная25 с^-1 (об/мин):  
Подача, 178л/мин

Расход, 197,4л/мин

Давление на выходе:номинальное32МПа

Давление на входе:номинальное32МПа

Номинальная мощность, кВт:потребляемая, не более102,3  эффективная, не менее93,3

Крутящий момент, номин., 60,5Н·м

Масса, кг7070  

 

Насос РМНА 125/35 
ООО «Гидросервис»  

Регулируемый  аксиально-поршневой насос РНА1Д

 

Омснаб, ООО, Омск, Россия. Регулируемый аксиально-поршневой  насос РНА1Д предназначен для  подачи масла под давлением до 35

 

Цена: 93221 RUB

 

Предназначен  для работы в режимах нерегулируемого  насоса или гидромомтора в гидросистемах различных машин и агрегатов.

 

Насос представляет собой агрегат, состоящий из следующих  узлов:

• аксиально-поршневого насоса высокого давления;
• механизма регулирования подачи;
• вспомогательного насоса низкого давления (по спец. заказу).
• Механизм регулирования подачи:

регулятор давления.

Аксиально-поршневой  гидромотор МГ 3.12/32.1б  

 

Гидропривод Шахтинский завод ОАО «Шахты»

 

Цена: 15222 RUB

 

Рабочий объем, см³12

Частота вращения:номинальная40 с^-1 (об/мин):  
Подача, 27л/мин

Расход, 30л/мин

Давление на выходе:номинальное32МПа

Давление на входе:номинальное20МПа

Номинальная мощность, кВт:потребляемая, не более10,5  эффективная, не менее9,3

Крутящий момент, номин., 36Н·м

Масса, кг7  

 

Наибольшее распространение, особенно в автоматических приводах, имеют аксиально-поршневые гидромашины с двойным несиловым карданом.

 

 

1

 

1 и 3 - окна; 2 - распределительное устройство; 4 - поршни;

5 - упорный диск; 6 - ведущий вал; 7 - шатуны; 8 - блок цилиндров

 

 

2

 

Насос аксиально-поршневой регулируемый НА

 

 

3