Вторник, 14 Март 2017 06:45

Аксиально-поршневой насос

Автор 
Оцените материал
(6 голосов)
  1. Общие свойства и их классификация

Аксиально-поршневой насос представляет собой объёмную гидромашину. В отличии от лопастных машин, воздействие на рабочую жидкость заключается не в передаче движения рабочей жидкости за счёт вращения лопастей, а за счёт изменения размеров рабочих камер, откуда рабочая жидкость вытесняется.

 

Большее распространение получил вид аксиально-плунжерного насоса.

Аксиально-поршневые агрегаты не только как насосы, но и гидродвигатели. Например, аксиально-поршневой гидродвигатель применяется для привода звёздочки вращающей гусеницы, или там где устройство представляет собой манипулятор и управляется джойстиком, а так-же часто применяется в авиастроении для перекачки жидкостей и многого другого.

 

  1.  Особенности

Кинематической основой аксиально-поршневых насосов является, так же как и у радиальных насосов, кривошипно-шатунный механизм, где скорость перемещения поршня относительно цилиндра изменяется по синусоидальному закону.

В общем виде работа насоса заключается в поочерёдном увеличении рабочих камер в зоне всасывания во время поворота вала вокруг своей оси, и поочерёдном уменьшении камер при прохождении зоны нагнетания, выталкивая рабочую жидкость из насоса.

Для избегания гидроудара, в момент приближения камер наполненных рабочей жидкостью к окну в которое должно произойти нагнетание, делают канавки направленные в сторону окна, по которым вытесняемая жидкость начинает перетекать в окно нагнетания. А чтобы не создался вакуум, когда камера идёт от окна нагнетания к окну всасывания, делают проточки соединённые с окном всасывания.

 Принципиальные схемы аксиально-поршневых насосов

Рисунок 1. Принципиальные схемы аксиально-поршневых насосов:

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

Существует два типа аксиально-поршневых машин, отличающихся по конструктивному исполнению:

Первый тип это аксиально-поршневая гидромашина с наклонным диском, представлена на рисунке 1 а,б.  Агрегаты такой конструкции предназначены для работы в средне- и тяжелонагруженных режимах.

Второй тип это аксиально-поршневая гидромашина с наклонным цилиндром. Регулировка производительности данного агрегата может осуществляется изменением наклона блока цилиндров в диапазоне около 25 градусов.

Развернув блок цилиндров(или наклонный диск) в противоположную сторону можно осуществить реверс движения рабочей жидкости не переделывая магистрали подходящие к машине.

  1.  Характеристики и их влияние

Аксиально-поршневые насосы требуют прецизионной обработки, которая даёт некоторые преимущества. Во первых позволяет снять с агрегата давление рабочей магистрали на уровне 35-40Мпа, что превосходит по давлению радиально-плунжерные и лопастные. По вторых, из-за маленьких зазоров объёмные потери такого насоса составляют всего 3-5% рабочей жидкости.

Рабочие диапазоны вращения данного насоса 500-4000 оборотов в минуту.

Ещё можно отметить компактность и малый вес по сравнению с другими конструкциями поршневых насосов. Малые детали и расположение камер вдоль приводного вала дают меньшие вибрации и низкую инерцию.

Регулировка производительности может осуществляться в процессе работы агрегата.

Данный насос также имеет ряд недостатков, вызванных конструкцией.

Первый недостаток это высокая цена, из-за прецизионной обработки деталей. Отсюда вытекает также необходимость отфильтровывать рабочую жидкость до фракции примесей не более 10мкм, во избежание поломки в следствии повышенного износа или заклинивания.

Конструкция является довольно сложной, и требует высокой квалификации ремонтного персонала.

Также в процессе работы насоса наблюдается высокая пульсация рабочей жидкости в магистрали.

 

 

 

 

  1.  Анализ фирм производителей

Запрос на поисковом сайте выдал на вскидку несколько отечественных производителей гидравлических насосов и машин, в частности в каталогах этих компаний присутствовало большое количество моделей аксиально-поршневых насосов.

А) АР ГИДРАВЛИКА, отечественное предприятие, выпускающее насосы с наклонным диском (расход 42-105 л при 1400об/мин) и наклонным блоком (расход 61-162 л при 1000об/мин), рабочее давление 40 МПа.

Б) ГИДРОПРОЕКТ, отечественное предприятие, выпускающее насосы с наклонным диском (расход 56-200 л /мин), рабочее давление 32 МПа.

В) psm-hydraulics - отечественное предприятие, выпускающее нерегулируемые насосы с наклонным диском  и наклонным блоком, рабочее давление 40 Мпа, а так же ряд регулируемых.

Г) SamHydraulik– итальянская компания, ведущий производитель гидравлического оборудования, работает на международном рынке более 30 лет. В линейку выпускаемой продукции также входят аксиально-поршневые моторы и насосы (расход от 36,4-540 л/мин, двление 430 бар, пиковое 480).

Учитывая политику импортозамещения в нашей стране, в списке подавляющее большинство производителей отечественные. Но даже если сравнить с продукцией итальянского производства, видно что отечественные производители практически не уступают по производительности и рабочему давлению. Ещё несколько плюсов в поддержке отечественных товаров заключаются в том, что всегда имеются запчасти для проведения ремонта оборудования, а так-же цена на нашу продукцию ниже чем на зарубежные аналоги.

  1.  Конструктивные схемы и типовые рабочие характеристики

Как видно из рисунка 1, насосы отличаются в выборе рабочей схемы. Существует 4 типовые схемы по принципу которых строятся аксиально-поршневые насосы.

- Схема первая (рис.1а). Приводной вал соединяется с наклонным диском через силовой кардан, передающий вращение. При таком соединении диск и поршни соединяются специальными шатунами.

- Схема вторая(рис.1б). В этом случае синхронизация вращения происходит через двойной кардан, который максимально разгружается за счёт более пологого угла. В таком случае приводной вал вращается вместе с диском.

- Схема третья (рис.1в). Особенность этой схемы в том, что от наклонного диска к поршням не идут никакие шатуны и нет никаких карданов. Работа заключается в нажатии диском на поршни в местах касания. Для обеспечения работоспособности данного способа, в цилиндры вкладывают пружины, которые отводят поршень назад до касания с диском. Простая конструкция

- Схема четвёртая (рис.1г). Данная схема работает за счёт соединения диска с поршнями через шатуны и шайбы. Блок при такой конструкции отклонён в среднем на 25 градусов.  Величина подачи зависит только от хода поршней, регулировка которых осуществляется изменением наклона блока цилиндров.

  1. Испытания

Насосы и гидромотроы в обязательном порядке подвергают испытаниям на гидростенде. Во время проверки выясняют такие параметры как: мощность, кпд, уровень шума, наработку моточасов на отказ.

Срок службы зависит от режима эксплуатации — от давления жидкости и частоты вращения. На практике доказано что при номинальном давлении и чистой рабочей жидкости наработка составляет тысячи моточасов. При увеличении частоты вращения против номинального долговечность снижается примерно пропорционально повышению частоты вращения. Срок службы увеличивается в несколько раз при снижении давления против номинального. Так, при увеличении давления против номинального значения на 25 % частота вращения для сохранения нормальной долговечности должна быть снижена примерно в 2 раза.

При испытаниях было установлено следующее:

При проверке на стенде аксиально-поршневой агрегат с конструкцией наклонного блока отработал 10 тысяч часов при давлении 32 мегапаскаля.

Отмечается небольшая разница в показаниях моторесурса аксиально-поршневых агрегатов с наклонным диском. При равных условиях такой агрегат отработал на 3 тысячи часов больше чем агрегат с наклонным блоком.

КПД аксиально-поршневого насоса с наклонным диском составляет 0,90.

В то время как насос с наклонным блоком выдаёт КПД в районе 0,93, потому что в таких агрегатах наблюдается минимизация явления кавитации, по сравнению с другими вариантами.

Уровень шума примерно 80-90 Дб.

  1. Возможные неисправности

При появлении сильного шума, плавающих оборотов, снижения давления гидросистемы имеет место износ деталей. Грязная рабочая жидкость при продолжительной работе может откладываться на рабочих поверхностях и привести в дальнейшем к заклиниванию, либо послужить мелким абразивом и усилить износ трущихся частей.

В таком случает ремонт будет сложным и дорогостоящим, и долгим по времени из-за прецизионных деталей. Целесообразнее сразу устанавливать новое изделие.  Компания psm-hydraulics представляет отдельно в своей линейке аксиально-поршневые насосы картриджного типа для легкой замены. 

Дополнительная информация

  • Заказчик: Организация
  • Статус: Выполнено
  • Цена: 100 руб.
  • Предпочитаемый способ оплаты: На сотовую связь
  • Срок сдачи проекта после оплаты аванса: 01.10.2017
  • ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: Общие свойства и их классификация, особенности, характеристики и их влияние, анализ фирм производителей, конструктивные схемы и типовые рабочие характеристики Испытания, возможные неисправности насосов аксиально-поршневого типа
Прочитано 310 раз Последнее изменение Вторник, 14 Март 2017 06:59
Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии

Поделиться в соц. сетях: