Как устроен и работает аксиально-поршневой насос

При смещении на 180° блока 4 вокруг оси насоса поршень при поступательном движении выдавливает рабочую жидкость (РЖ) из цилиндра.

При последующем 180-градусном вращении поршень выполняет ход всасывания. Торец блока цилиндров прижат к неподвижному распределителю 6 с полукольцевыми пазами 7.

Первый паз состыкован каналами всасывания, другой — с напорным трубопроводом.

В блоке цилиндров есть соединенные с распределителем отверстия. Подача РЖ под давлением в насос через каналы понуждает поршни к возвратно-поступательному движению и вращению диска и сопряженного с ним вала.

С наклонным блоком цилиндров

Блок цилиндров 4 с шатунами 9 и поршнями 5 накренен к приводному диску 2 вала 1 на определенный угол. От вала посредством универсального шарнира 8 к блоку переходит вращение.

Движение вала понуждает возвратно-поступательно двигаться поршни и шатуны в цилиндрах блока. За 1 оборот блока цилиндров поршень делает ход всасывания и нагнетания РЖ.

Пазы в распределителе каналами состыкованы с трубопроводом: первый — с всасывающим, другой — с напорным.

Регулировка объемной подачи насоса производится путем смены угла наклона оси блока до 25° к оси вала.

При соосном нахождении блока цилиндров с ведущим валом поршни не двигаются. Объемная подача аксиально-поршневого насоса равна 0.

Каталог поршневых насосов OBL

Возможность изготовления взрывобезопасной версии.

Регулировка производительности от 0 до 100%.

Наличие моделей с высоким давлением и высокой вязкостью.

Применение сальникового уплотнения, наличие фланцевых присоединений.

Температура работы до +90°С.

Механизм редуктора в масляной ванне.

Установка в ряд до 3 проточных частей с 3-кратным увеличением производительности.

Классификация поршневых насосов

За принципом функционирования насосы делятся следующим образом:

• Поршневые насосы для воды. Несложные по конструкции агрегаты. Подходят для бытового использования. Модельный ряд таких насосов очень широк. Возможна самостоятельная регулировка устройства при незначительных неисправностях. Самые простые модели можно изготовить своими руками. Собственноручно изготовленный агрегат для бытового использования по техническим параметрам практически идентичный промышленно произведённым аналогам;

• Аксиально-поршневые насосы. Конструкция с несколькими цилиндрами. Это немного усложняет процесс ремонта, требуются определённые знания в данной области. Рабочим инструментом выступает не только поршень, но и плунжер. В модельном ряде регулируемые, нерегулируемые насосы с наклонным блоком. Специфика агрегатов в возможности добиться высокого уровня давления, также они имеют неплохие технические характеристики;

• Роторно — поршневой для нагнетания высокого уровня давления во всей системе. Такая конструкция отлично подходит для гидромоторов, но крайне редко используется как насосная станция. Радиально — поршневой насос и гидронасос используются только в условиях, где невозможно добыть воду обычным насосом.

Виды поршневых насосов в зависимости от ключевой рабочей детали:

• Поршневой насос. Поршень по форме дискообразный;
• Плунжерный насос. Цилиндрообразной по форме поршень и плунжер.

Поршневые насосы для воды имеют различный тип привода:

• Ручной. Выполняется периодическое перекачивание различных жидкостей и воды при ручном управлении;
• Прямодействующий. Поршень насоса и поршень мотора составляют единое устройство;
• Приводной. Наличие или отсутствие кривошипно-шатунного механизма.

На агрегате для мойки или дома может быть установлено один, два или три цилиндра. Также насосы могут создавать высокое, среднее или низкое давление.

Классификация в зависимости от частотности вращения поршня:

• Тихоходные. Выполняется в пределах 40-80 ходов за минуту;
• Средней быстроходности. Количество ходов от 50 до 80;
• Быстроходные. Выполняется от 150 до 350 ходов в минуту.

В зависимости от способа действия выделяют следующее насосное оборудование для воды:

• Одинарного действия. С одной рабочей камерой;

• Двойного действия. Вода поступает намного равномернее из-за двух рабочих камер. Потому при одном обороте поршня жидкость нагнетается дважды.

Насосы могут перекачивать различную жидкость:

• Обычные холодную воду;
• Горячие горячую воду;
• Буровые различные растворы;
• Кислотные кислотные вещества и т. д.

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.

Основные положительные и отрицательные стороны плунжерных и поршневых насосов

В первую очередь стоит обозначить, что такие устройства являются достаточно надежными и имеют высокую ремонтопригодность, вне зависимости от типа своей конструкции. Это обеспечивается благодаря применению высокопрочных материалов в процессе создания деталей для таких насосов, а также точностью сборки корпуса и внутренних рабочих органов, соблюдая все стандарты современных ГОСТов. Вдобавок к этому, плунжерный агрегат может эксплуатироваться при обработке среды, которая требует особых условий запуска. Если сравнивать плунжерное устройство, например, с циркуляционным либо водокольцевым насосами, то без сомнения этот механизм гораздо привлекательнее, так как он может функционировать при условии сухого всасывания, чего нельзя сказать о других типах подобного оборудования.

Что касаемо недостатков, то в первую очередь необходимо отметить достаточно невысокую производительность. Конечно, сегодняшний рынок наполнен большим ассортиментом подобной техники и существуют модели, которые выдают хорошие показатели продуктивности, но основной критерий такой техники заключается в дороговизне, что во многих случаях нерационально для общей окупаемости затрат на приобретение оборудования под конкретный технологический процесс.

Технические характеристики

Таблица диапазонов по рабочему объему, подаче, частоте вращения, рабочей жидкости и давлению для аксиально-поршневых гидромоторов и насосов.

Технические характеристики аксиально-поршневых гидромоторов и насосов

Рабочий объем, см³

Частота вращения, об/мин

t рабочей жидкости, min-max,°С

Кинематическая вязкость (min-max), сСт

Устройство и чертеж-схема

Конструкция и основные узлы аксиально-поршневого насоса:

• Поршни (плунжеры) в составе блока цилиндров
• Кривошатунный механизм
• Ведущий (основной) вал
• Распределительный механизм

Полный перечень деталей на чертеже

Принцип работы

Вращение основного вала приводит в движение блок цилиндров и заставляет совершать поршни возвратно-поступательные движения. Благодаря этому происходит попеременное нагнетание и всасывание. Рабочие камеры насоса аксиально-поршневого типа последовательно соединяются с всасывающей и нагнетающей линиями при помощи специальных окон в распределительном механизме.

С наклонным диском

В аксиально-поршневом гидравлическом насосе с наклонным диском (распределительной шайбой) цилиндры и приводной вал находятся на одной оси и жестко связаны между собой. Торцы поршней при перемещении опираются на шайбу (диск), расположенную под углом к основному валу. При работе наклонный диск и вал совместно вращаются, а поршни совершают возвратно-поступательные движения. При этом объем рабочих камер гидронасоса изменяется, вытесняя и всасывая рабочую жидкость. Такие гидромоторы относятся к классу регулируемых и реверсивных. Изменение угла наклона шайбы дает возможность менять параметры скорость и направление потока жидкости.

Элементы устройства аксиально-плунжерного гидромотора с наклонным диском (шайбой):

1. Ведущий вал
2. Диск
3. Шток
4. Блок цилиндров
5. Поршень
6. Гидрораспределитель
7. Пазы
8. Шарнир
9. шатун

C наклонным блоком

Цилиндры аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком расположены по отношению к валу под углом от 25 до 40°. Корпус имеет V-образную, а приводной вал Т-образную форму. Насос содержит не более 7 поршней. Приводной вал, соединенный с поршнями через шатунный механизм, вращаясь заставляет вращаться наклонный цилиндрический блок. При этом поршни начинают двигаться, уменьшая или увеличивая объем рабочих камер. Жидкость подается и вытесняется через специальные окна в распределительном механизме, статически расположенном относительно динамического наклонного блока.

Маркировка

• НА – насос аксиально-поршневого типа
• «Р» — ручной механизм регулировки подачи.
• «Д» — регулировка мощности, нереверсивный
• «Р» — с регулировкой подачи и реверсивным направления потока жидкости
• «4М» — с электрогидравлическом устройством регулирования и возможностью реверса
• «С» — следящий механизм регулировки
• «Ф» — способ монтажа (фланцевое, без буквы – на лапах)
• 74м – индекс модернизации
• 224 – рабочий объем номинальный
• 32 – номинальный напор

4 Отличия от поршневых насосов

Поршневые насосы и аксиально плунжерные насосы довольно схожи, но в их конструкции все-таки присутствуют небольшие различия. В первую очередь, это касается формы поршня, во-вторых, его расположения. Плунжер не касается стенок рабочей кабины, чего нельзя сказать о поршне в других моделях. Плунжерные агрегаты вполне возможно эксплуатировать в полевых условиях, это стало реально благодаря их размерам. Такие насосы высокого давления для воды гораздо популярнее чем остальные.

Аксиально плунжерные насосы и электронасосы используют повсеместно. Они эффективно работают в любом производстве и в быту. Производители постоянно улучшают качество за счет модернизации технологии, применения новшеств и изготовления экономичных моделей.