Аксиально-поршневой насос и радиально поршневой насос

Подключение трубопроводов к гидромотору

Как минимум, принципиальное устройство механизма должно предусматривать возможность подключения к подающей и сливной магистралям. Различия в способах реализации этой инфраструктуры во многом зависят от техники регулировки клапанов. Например, устройство гидромотора экскаватора ЭО-3324 предусматривает возможность деления потоков с шунтирующим клапаном. Для управления золотниками гидрораспределителя используется система сервоприводного контроля с пневмоаккумуляторным источником питания.

В обычных схемах применяется сливная гидролиния, давление в которой регулируется через переливной клапан. Распределительный (также называется очистительным и промывочным) золотник с переливным клапаном используют в гидроприводах с замкнутыми потоками для обмена рабочих жидкостей в рамках контура. Может применяться в качестве дополнения специальный теплообменник и бак охлаждения для регуляции температурного режима жидкостной среды в процессе работы гидромотора. Устройство механизма с естественной регуляцией ориентируется на постоянное нагнетание жидкости под низким давлением. Разность в давлениях на рабочих линиях распределительной гидропередачи заставляет управляющий золотник смещаться в положение, при котором контур с низким давлением сообщается с баком гидравлической системы посредством переливного клапана.

Как работает гидромотор

Принцип действия гидравлического мотора прост и соответствует требованиям надежности к этому механизму. При работе гидромотора происходит преобразование энергии жидкости (подача рабочей жидкости под давлением) в механическую энергию (съем с вала крутящего момента). Сам процесс описывается, как периодическое заполнение рабочей камеры жидкостью при дальнейшем её вытеснении. Слив происходит с потерей давления, что позволяет получить полезный перепад давления, который и трансформируется в механическую энергию.

Преимущество, которым обладают гидромоторы обусловлено широким диапазоном регулирования частоты вращения. Так при использовании гидрораспределителя или других средств, регулирующих движение вала, можно добиться показателей 30-40 об/мин, а гидромоторы специального исполнения позволяют задать параметры 1-4 об/мин.

По конструктивным особенностям гидромоторы подразделяются на следующие типы:

Шестеренные;
Пластинчатые;
Радиально-поршневые;
Аксиально-поршневые;

Принцип действия шестеренных гидромоторов

Шестеренные гидромоторы работают по принципу подачи давления жидкости на шестерни с неуравновешенными зубьями, что придает им вращение. Преимущество данного типа гидравлического мотора заключается в простоте конструкции и возможности достижения частоты вращения до 10000 об/мин (специальное исполнение). Обычная частота вращения достигает 5000 об/мин при установленном давлении рабочей жидкости — 200 bar. К недостаткам шестеренного гидромотора относится низкий коэффициент полезного действия, который не превышает значения 0,9.

Пластинчатые гидромоторы

В пластинчатых гидромоторах рабочие камеры образуются вытеснителями, пластинами расположенными на роторе. Для герметичности камер применяются пружины под пластинами, обеспечивая их постоянное прижимное усилие к стенкам статора. Ось ротора смещена относительно оси статора и при подаче рабочей жидкости объем камеры всасывания увеличивается, а объем камеры, из которой происходит нагнетание, уменьшается. К недостаткам механизмов подобного типа относят низкую ремонтопригодность и невозможность эксплуатации агрегата при низких температурах (залипание пластин).

Радиально-поршневые гидромоторы

Радиально-поршневые гидромоторы применяются при относительно высоком давлении рабочей жидкости (от 10 мПа). Камерами в гидромоторе являются цилиндры, расположенные радиально, соответственно роль вытеснителей играют поршни. Под воздействием высокого давления рабочие камеры приводят в движение вал мотора. Механизм распределения на валу поочередно соединяет камеры с линиями давления и слива рабочей жидкости.

Аксиально-поршневые гидромоторы

Аксиально-поршневые гидромоторы работают по уже известному принципу — рабочие камеры, это цилиндры, аксиально расположенные относительно оси ротора, а вытеснители — поршни. Цилиндры располагаются вокруг оси вращения или под небольшим углом к ней. Во время вращения вала вращаются и блоки цилиндров. При выдвижении поршней из цилиндров происходит всасывание жидкости, а при обратном движении поршней осуществляется нагнетание.

Основные неисправности гидромоторов

Практически все виды неисправностей в гидромоторах относятся к механическим повреждениям и износу деталей участвующих в передаче крутящего момента. Образование задиров, повышенный износ, разрушение уплотнений — все это ведет к замедленной работе механизма и потери мощности агрегата. Обнаружение неисправности и ремонт гидродвигателей осуществляется в специализированных мастерских, обладающих необходимым инструментарием и диагностическим оборудованием.

Горячая линия (ремонт, комплектующие): +7 (495) 660-04-23

РЕМОНТ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ЛЮБОЙ ГИДРАВЛИКИ

Как устроен и как работает аксиально-поршневой насос

Агрегаты аксиально-поршневые, являясь гидравлическими машинами объемного типа, действуют благодаря тому, что в процессе работы поршнями изменяется объем камер. Если агрегат работает на нагнетание воды, то поршни прокачивают ее, изменяя объем камер под воздействием вращения основного вала. Если агрегат работает как двигатель, то поршни вращают основной вал, изменяя объем камер под воздействием потока воды, поступающего под высоким давлением.

Из чего состоит аксиальный поршневой насос

Конструктивные особенности аксиально-поршневых агрегатов

Насос аксиально-поршневой в его базовой комплектации состоит из следующих деталей и узлов:

Устройство аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком

корпус;
основной вал;
регулируемый наклонный диск;
блок цилиндров;
поршни;
возвратные пружины;
клапаны всасывания;
патрубок всасывания;
клапаны нагнетания;
патрубок нагнетания;
шарнирные соединения;
уплотнения;
крышка корпуса.

Регулируемый наклонный диск может менять угол наклона от вертикали на величину до 45°. Изменение угла наклона диска влечет за собой изменение величины хода поршней, что определяет производительность агрегата. Шатуны с помощью сферической головки прочно соединены с внутренней, подвижной частью этого диска, а другим концом соединены шарниром с юбкой поршня, что обеспечивает свободный ход поршня во время работы.

Принцип работы аксиально-поршневых агрегатов

В гидравлических насосах аксиального типа основной вал вращает блок цилиндров, представляющий единое целое с валом. Также на вал жестко насажена внутренняя, вращающаяся часть наклонного диска. Вращаясь, основной вал вращает и блок цилиндров, и подвижную часть наклонного диска. Именно благодаря такой конструкции поршни совершают возвратно-поступательные движения параллельно оси ротора.

Принцип работы аксиально-поршневого насоса

Этим перемещениям поршней, называемым «аксиальными», насос и обязан своим названием. При вращении ротора открытые части камер блока цилиндров последовательно проходят окна патрубков всасывания и нагнетания, расположенных в распределительном механизме. Соответственно происходит всасывание жидкости через патрубок всасывания во время движения поршня назад, и выталкивание ее в патрубок нагнетания при движении поршня вперед.

В аксиальных гидравлических насосах должно быть обеспечено плотное прилегание распределительного механизма к блоку цилиндров. Это условие необходимо для минимизации возможности появления неисправностей во время интенсивной работы блока цилиндров. Окна разделены специальными прочными уплотнителями. Во избежание протечек блок цилиндров плотно прилегает к распределительному механизму.

На внутренних стенках окон распределительного механизма проточены специальные бороздки, основное назначение которых – минимизировать воздействие гидравлических ударов, которые могут возникать в трубопроводах во время работы. Благодаря этим проточкам давление рабочей жидкости, которое создается в камерах блока цилиндров, повышается достаточно плавно, без резких скачков и гидравлических ударов.

Принцип работы аксиально-поршневого насоса, устройство гидромашины

Гидравлические машины — это оборудование, передающее энергетический импульс рабочей жидкости или добывающие из неё энергию для основного компонента. Эти изобретения уже долгое время находят применение в различных областях человеческой жизнедеятельности. Гидравлическими насосами называют оборудование, в котором механические части передают рабочий импульс жидкостям.

Изобретения широко применяются в промышленности и в сфере сельского хозяйства, потому что способны выдерживать колоссальные перегрузки. Гидравлические насосы и моторы встречаются на технических предприятиях, используются для того, чтобы снабжать водой участки, дома и квартиры. Известны случаи внедрения этих машин при строительстве космических кораблей.

Достоинства и недостатки аксиально-поршневых насосов

Наиболее популярны сейчас объемные и лопастные насосы. Функции объемных машин осуществляются за счет постоянного изменения размеров их рабочих камер. К ним подведены патрубки для входа и выхода жидкости. К такому типу устройств относится аксиально–поршневой насос. Это широко известный агрегат, который используется во всех гидросистемах производственного назначения.

Основные преимущества устройства:

Выполнение рабочих функций при высоком давлении до 35-40 МПа.
Диапазон вращения в машине 500-4000 тысяч об/мин.
Способность изменять рабочий объем при высоком давлении.
Быстрая регулировка частоты вращения.
Небольшие размеры рабочих органов способствуют малому инерционному моменту.
При небольшой массе установки довольно большая мощность.

Недостатки и слабые места:

Сложность конструкции.
Частые выходы из строя деталей с трущимися поверхностями.
Повышенная пульсация расхода и подачи.
Высокая пульсация давления по всей системе.
Сложность конструкции затрудняет устранение неисправностей.
Ремонт занимает длительный период.
Высокая стоимость эксплуатации, ремонта, обслуживания.

Рис. 1. Схема работы аксиально-поршневого насоса

Все неисправности вызваны выработкой валов, уплотнений, поршней, всех трущихся деталей. Их замена и ремонт требуют значительных затрат времени, денег, людских ресурсов, энергии, материалов, инструментов, механизмов.

Многократно увеличить ресурс работающих механизмов, возможно применяя новые технологии, которые позволяют восстановить и защитить сопряженные пары трения от износа.

По каким критериям нужно выбирать?

Есть несколько основных критериев, по которым нужно выбирать насосы. Так вы сможете обеспечить себе не только оптимальную стоимость и характеристики устройства, но и исключите возможность того, что часто придется делать ремонт насосов вследствие их неисправности:

Габариты. Наиболее оптимальным является использование насосов с НД, так как в них отсутствует слишком громоздкий узел подшипников, консольный вал и специальная отклоняемая люлька, в которой располагается блок цилиндров. Особенно это относится к регулируемым устройствам. Помимо этого, момент инерции в люльках в насосах с НД значительно меньше по сравнению с НБ, в связи с чем они отличаются более высоким быстродействием при необходимости изменения подачи.
Трудоемкость в изготовлении. Опять же, более актуально будет использовать насосы с НД, так как они отличаются незначительной металлоемкостью, а также минимальным числом деталей повышенной точности. Многие эксперты говорят о том, что насосы с НБ изготавливать приблизительно на 8-12% сложнее по сравнению с насосами с НД, так как в них присутствует более сложная поршневая группа и различные синхронизирующие устройства.
Долговечность. В данном случае насосы с НД отличаются меньшей нагруженностью подшипников, а также предусматривают более широкое использование гидростатических опор. Стоит отметить тот факт, что в устройствах с НБ нагрузка на подшипники практически не зависит от угла наклона блока, в то время как в машинах с НД она является пропорциональной тангенсу данного угла. Данное обстоятельство, а также незначительная энергия вращающихся деталей довольно выгодно отличают эти устройства при необходимости их использования в насосных агрегатах переменной производительности с постоянным давлением. Таким образом, при давлении 32 Мпа гидронасосы с НБ смогут работать около 10000 часов, в то время как при одинаковых условиях НД насосы работают более 13000 часов.
КПД. С этой точки зрения насосы с НБ являются более актуальными, так как в НД-насосах присутствуют значительные механические потери из-за более высоких радиальных сил, оказывающих влияние на поршни, широкого использования гидростатических опор, а также значительных линейных скоростей в парах трения, такие устройства отличаются большей утечкой. В целом именно эти факторы в конечном итоге обуславливают более низкий КПД. Таким образом, при том же давлении 32 Мпа КПД устройств с НД составляет около 90%, в то время как машины с НБ будут иметь КПД на уровне 92-93%.
Частота вращения. Поршень насоса с НБ позволяет обеспечивать систему распределения с минимальными радиальными размерами. При ограниченности линейных скоростей предусматривается возможность их использования при предельно высоких частотах вращения, что в конечном итоге позволяет добиться значительной энергоемкости данного оборудования.
Всасывающая способность. По этому параметру также схема насоса с НБ смотрится более привлекательно, потому что они оснащаются меньшими размерами окружных скоростей окон цилиндров, в то время как сами окна могут иметь достаточно больше размеры, что минимизирует возможность снижения подачи из-за кавитации. Всасывающая способность таких насосов выше по той причине, что у них присутствуют минимальные мертвые объемы рабочих камер, а помимо этого проточные части насосов являются более короткими, что также позволяет снизить потери.

Достоинства и недостатки радиально поршневых насосов

Положительные стороны:

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

Отрицательные стороны:

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

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:

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.
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

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.

Шестеренные гидромотора

Такие двигатели имеют много схожего с шестеренными насосными агрегатами, но с разницей в виде отвода жидкости из подшипниковой зоны. При поступлении рабочей среды в гидромотор начинается взаимодействие с шестерней, что и создает крутящий момент. Простая конструкция и невысокая стоимость технической реализации сделало популярным такое устройство гидромотора, хотя низкая производительность (КПД порядка 0,9) не позволяет применять его в ответственных задачах силового обеспечения. Данный механизм часто используют в схемах управления навесным оборудованием, в станочных приводных системах и обеспечении функции вспомогательных органов различных машин, где номинальная частота рабочего вращения укладывается в 10 000 об/мин.

Типы аксиально-поршневых насосов

Можно заказать аксиально поршневой насос цена которого является весьма доступной, нескольких видов. Такие устройства могут работать в открытых и полностью закрытых гидравлических машинах.

Такой гидравлический насос гарантирует бесперебойное давление и подачу. Качественное оборудование имеет удивительные эксплуатационные характеристики, имея при этом достаточно низкую стоимость, если сравнивать со множеством других вариантов.

Насос очень простой в плане эксплуатации, благодаря чему оборудование пользуется настолько высокой популярностью и является универсальным. Установить такое гидравлическое оборудование можно самостоятельно. Еще один плюс – в дальнейшем у вас не возникнет проблем с обслуживанием. Главное, подобрать качественное оборудование от проверенного производителя.

Еще один важный момент – выбрать подходящий для проведения работ вид. Так, сегодня доступны такие варианты:

1. Двухпоточные. Они являются оптимальным вариантом для техники, которая оборудована несколькими видами гидравлических механизмов. В таком насосе каждый поток отдельный, так что его можно считать своего рода аналогом АПН. Такие особенности конструкции позволяют снизить стоимость оборудования, если сравнивать с другими моделями и видами. Потоки при этом могут быть полностью одинаковыми или же отличаться некоторыми параметрами.

2. Однопоточные. Конструкция такого оборудования предполагает выдачу только одного потока. Плюсом, несомненно, является тихая работа оборудования, а также продолжительный срок эксплуатации и разброс рабочих объемов. Вы можете купить гидронасос такого типа от лучших производителей по очень низким ценам.

Посетив наш онлайн-магазин гидравлического оборудования, вы сможете подобрать оптимальный вариант насоса, который подходит для выполнения отведенной работы, а также подходит вам в плане функциональности и стоимости.