Принцип работы аксиально поршневого насоса видео: Насос аксиально-поршневой: устройство и принцип работы

Содержание

устройство и принцип работы Reporter UA

В современной самоходной спецтехнике чаще всего установлен аксиально-поршневой насос. Его преимуществом является размещение блока цилиндров под углом, вследствие чего происходит регулируемое движение поршней практически параллельно относительно оси ведущего вала.

Если вашей технике требуется замена такого насоса, тогда рекомендуем каталог компании ООО «Универсал Сервис Украина». Целый ряд запчастей для техники разных брендов доступен к заказу. Например, к машинам марки Caterpillar можно приобрести любые расходники или важные конструкционные детали к главным узлам. Наша компания предлагает консультации по телефону (0-800-400-600) или при встрече в офисе в Одессе (Люстдорфская дор. 92/94, 509). Мы предлагаем сервисное обслуживание на выезде и доставку запчастей.

Что собой представляет гидронасос аксиально-поршневого типа

Если в гидравлическом узле механика подающего движения синтезирует энергию в выталкивание жидкости в распределитель, то такой прибор называется гидронасосом. В случае, когда энергия от движения жидкости задает механическое действие (обратная работа), то механизм уже можно назвать гидромотором. Гидронасосы, как и гидромоторы – это вовсе не технологическая новинка. Более 50 лет их уже устанавливают в крупную сельхозтехнику, а также на автомашины дорожно-ремонтного, строительного и грузоподъемного типа.

Вращения ведущей оси передают механическое движение на поршни. Последовательное выталкивание поршней создает нагнетание и всасывание жидкости, то есть объем заполняемых рабочих камер последовательно уменьшается и увеличивается.

Конструктивные особенности и принцип действия гидронасоса

Главной особенностью конструкции является расположение цилиндров. Поскольку они находятся под небольшим углом (не более 45о), то жидкость всасывается и нагнетается последовательно с движением каждого из поршней возвратно-поступательным типа. В состав механизма входят следующие конструкционные детали:

ведущий вал,
система цилиндров,
поршни,
распределитель,
шатуны в некоторых видах гидронасоса.

Принцип работы системы прост: приводной вал передает вращение на цилиндрический блок через движение каждого поршня. За один оборот приводного вала каждый поршень 1 раз всасывает жидкость (двигаясь от нижней точки к верхней) и 1 раз нагнетает (сверху вниз). Рабочая жидкость попадает в распределитель, который не вращается.

Классификация аксиально-поршневых насосов

Современные гидравлические узлы различают по конструкционным параметрам. Если их рассматривать с точки зрения кинематической схемы, то выделяют шатунный тип и кулачковый механизм. Также различают гидравлические конструкции по возможности регулировать объем: существует регулируемый механизм объема рабочих камер и неконтролируемый объем.

Основные разновидности аксиально-поршневых насосов

Прежде, чем отремонтировать или заменить гидравлический узел в спецтехнике, следует внимательно изучить тип оригинального устройства. Поэтому важно понимать, что гидромотор или гидронасос может быть изготовлен по одному из двух типов гидромеханизма:

это может быть система с наклонным блоком цилиндров, в котором поршни имеют точечное касание и движутся параллельно ведущей оси;
и это может быть полностью горизонтальная система, но которая имеет встроенную под углом шайбу.

Возможность изменять параметры движения жидкости предусмотрены только в том механизме, в котором точечное касание приходится именно на шайбу. То есть это регулируемый гидронасос, ведь появляется возможность реверса.

Достоинства и недостатки аксиально-поршневых насосов

К достоинствам относятся: компактность устройства и, соответственно, низкая масса прибора, регуляция частоты вращения вала, возможность стабильного функционирования даже в условиях высокого давления. Среди недостатков выделяются: высокая стоимость, пульсация при подаче жидкости, сильный шум, необходимость в использовании и частой замене фильтров. Также такие устройства требуют регулярного техобслуживания строго по инструкции компании-производителя.

Приглашаем Вас присоединиться к нашему каналу в Telegram по адресу https://t.me/reporterua.

Аксиально поршневой насос: принцип работы, отзывы, цены

Автор Александр На чтение 6 мин Просмотров 5. 1к. Опубликовано 22.01.2020

Насос аксиально поршневой характеризует специального типа рабочие полости, представленные технологическими расточками, проделанными в блоке цилиндров. Они проделаны параллельно к оси помпы и ходу поршней, перемещающихся в этих функциональных полостях. Исходя из сказанного, принцип действия заключается в увеличении или уменьшении функциональной полости, что провоцирует засасывание перекачиваемой жидкости либо ее выдавливание в процессе вращения, создающегося в блоке цилиндров.

Содержание

Насосы с наклонным блоком или шайбой
Регулируемые агрегаты с наклонным диском
Нерегулируемые с наклонным блоком
Для открытых гидросистем с возможностью регулировки

Преимущества и недостатки

У помп с наклонным блоком рабочий цилиндр установлен под небольшим углом. Название изделия получило от типа расточек, которые представляют собой рабочие полости. В технологичном словаре они называются аксиальными. У таких помп принцип работы схож с двигателем внутреннего сгорания. Вращательное действие передается через ведущий вал непосредственно в блок цилиндров через шатуны на поршни, часть которых, до определенной метки, подается ротором. Иная часть погружается внутрь него. Получаемая разница положений уменьшает или увеличивает полезный объем аксиальных камер, что и сопровождается засасыванием жидкости с проталкиванием подающими магистралями к пункту сброса.

Схема прибора, где приводной вал закрепляется с цилиндром и установлен на подшипники

Засасываемая жидкость вытесняется из технологических полостей сквозь специальные окна, которые вырезаны в донышке блока цилиндров, а также сквозь окна-отверстия, проделанные в распределяющем диске. Оттуда она поступает в выводные каналы корпуса и в подающую магистраль.

Рабочий объём аксиальных расточек пропорционален углу наклона функциональных цилиндров. Изменяя его, будет также увеличиваться или уменьшаться количество пропускаемой жидкости за определенную единицу времени.

Таким образом, переменная величина угла наклона в помпе будет указывать на то, что ее тип – это насос располагающий регулируемой подачей.

Принцип работы насоса с наклонной шайбой, практически ничем не отличается от уже представленного выше. Как и в первом случае по аксиальным расточкам в блоке цилиндров двигаются поршни. Они опираются на технологическую наклонную шайбу, которая служит им рабочей поверхностью, создавая угол перпендикулярный оси функциональных блока цилиндров.

Крутящий момент АПГ

Соответственно изменяя угол наклона оговариваемой шайбы, оператор получает возможность регулировать объемы вытесняющей помпой жидкости. Такие насосы являются регулируемыми. Секрет их многофункциональности заключается в возможности создавать реверсируемую подачу жидкости, соответственно, принимающий трубопровод и подающий не меняются местами.

ВИДЕО: Принцип работы аксиально поршневого насоса с наклонной шайбой

Регулируемые агрегаты с наклонным диском

В рассматриваемом примере помпа с наклонным диском применяется в системе объемных гидроприводов, у которых собственно помпа и гидронасос представлены двумя отдельными самостоятельными функциональными агрегатами, работающими по принципу закрытой системы.

Не менее активно их используют и в мобильных конструкциях, оснащённых гидроприводным ходом, и в технологически сложном оборудовании:

комбайны,
подъемные краны
дорожные вибро-уплотнители,
бетоносмесители на автомобильной платформе и т.д.

Широкое применение изделия получили благодаря легко усваиваемой системе управления и малым функциональным габаритам.

Жидкостная подача помпы с наклонным диском непосредственно зависит от вращательных оборотов ротора и размеров аксиальных полостей, которые регулируются с помощью угла наклона поворотного диска, функциональной поверхности изделия. Создавая наклоны этого диска в противоположные стороны по отношению к нейтральному исходному положению, оператор получает возможность изменять направление течи подаваемой жидкости или реверсировать его.

Схема агрегата с наклонным блоком

Стоит отметить, что помпы высокого давления отличаются технологически предсказуемой возможностью работы в паре с гидрораспределителем.

Отличаются они от других типов этого класса буквенными маркировками:

Маркировка	Технические характеристики
МН	Гидромеханическая сложно инженерная пропорциональная стартовая система предоставляет оператору возможность удержания наклонного диска в требуемом положении с помощью специального рычага управления в требуемом положении для поддержания необходимого уровня подачи жидкости
ER	Трехпозиционный электрический управляющий блок, используемый по принципу включить/выключить/включить. Возможна дуплексная работа с регулировочным блоком максимального функционального объема
HD	Стартовая гидравлически-пропорциональная сложно инженерная система способствует удержанию оператором наклонного диска в требуемом положении по средствам гидравлического управляющего сигнала. Применяется в сложных технологических комплексах и/или машинах
EP	Пропорциональная сложно инженерная электрического плана система управления предназначается для бесступенчатого изменения рабочих аксиальных камер помпы. Эффект достигается путем изменения силы электрического тока подающегося на два пропорционально типовых магнита. Технологически изделие располагает возможностью работы помп по системе «тандем» или парно

Нерегулируемые с наклонным блоком

Ничего особенно устройство аксиально поршневого насоса собой не представляет. Спектр их применения крайне узкопрофильный. Они разрабатывались для работы на гидроприводных объемных машинах. По своему функционалу насос с наклонным блоком преобразовывает механическую энергию, получаемую от вращательного движения приводного вала в гидравлическую для создания движения жидкостных потоков. Стоит отметить, что подача перекачиваемой жидкости будет всегда пропорционально равна рабочему объему аксиальных полостей, а также скорости вращения рабочего вала.

Устройство нерегулируемого АПГ

Оговариваемые помпы применяются исключительно в гидравлических системах открытого типа. Оговариваемые поршневые насосы, принцип работы которых фактически универсален, выпускаются не только с левым вращением вала, но также и правым. Способ выноса вала избирается соответственно рабочей ситуации или планом применении.

ВИДЕО: Устройство насоса

Для открытых гидросистем с возможностью регулировки

Предлагаемый аксиальный насос или же плунжерный, как его еще называют, оснащен возможностью регулировки объема рабочих полостей-расточек благодаря присутствию наклонной шайбы. Такого типа помпы широко применяют в тех областях, где присутствует работа с высокими давлениями в подающих трубопроводах.

Регулируемый для открытых гидросистем

В частности, они широко используются в:

дорожно-строительных гидросистемах;
открытых централизованных;
машинах обслуживающих шахты.

Достижение требуемого показателя давления происходит методом манипуляций с регулятором подачи. С его помощью в подающем трубопроводе происходит ограничения максимального сжатия жидкости и поддержание достигнутого показателя на протяжении необходимого времени работы изделия, несмотря на скорость движения приводного вала и/или подающиеся на него нагрузки.

Этот агрегат также способен к работе в тандеме с другими подающими аппаратами, как например, с помпами шестеренного типа.

Преимущества и недостатки

Однозначного ответа в этих вопросах искать нельзя. Все зависит от конкретной рабочей ситуации. Исходя из нее, потребуется регулируемый или нерегулированный насос. Тем не менее, даже в таких типах помп есть как положительные моменты, так и отрицательные. Среди положительных характеристик потребители отмечают:

Возможность оператора провести регулировку направления подачи жидкости.
Чрезвычайно высокую степень герметичности аксиальных полостей.
Работу с предельно высокими степенями сжатия при компактных размерах.

Относительно недостатков отмечают:

Невозможность работы с загрязненными рабочими жидкостями.
Внушительный шумовой порог.
Высокий ценовой эшелон изделия.

ВИДЕО: Принцип работы аксиально-поршневого регулируемого гидронасоса

Гидравлический аксиально-поршневой насос

с регулированием по нагрузке и ограничению давления — MATLAB и Simulink

Открытая модель

В этом примере показан испытательный стенд, предназначенный для исследования взаимодействия между аксиально-поршневым насосом и типичным блоком управления, одновременно выполняющим функции измерения нагрузки и ограничения давления. Чтобы обеспечить требуемую точность, модель насоса должна учитывать такие особенности, как взаимодействие между поршнями, наклонной шайбой и тарелкой портов, что делает необходимым создание подробной модели насоса.

Модель

Рис. 1. Схема испытательного стенда

Описание испытательного стенда

Модель насоса представлена подсистемой с названием Аксиально-поршневой насос. Первичный двигатель, вращающий насос, моделируется с помощью источника идеальной угловой скорости. Выход насоса проходит через трубопровод, блок управления и регулируемое отверстие, которое действует как нагрузка. Чтобы проверить реакцию блока управления на переменную нагрузку, отверстие меняет свою площадь во время моделирования. Профиль изменения реализуется подсистемой Spool Pos.

Блок управления на испытательном стенде представлен подсистемой с названием Блок управления давлением/потоком. Функция измерения нагрузки в системе управления насосом использует фиксированное отверстие. Блок управления поддерживает постоянный перепад давления на этом отверстии, независимо от нагрузки насоса. На блок управления поступают сигналы о давлении на выходе насоса и давлении нагрузки, измеренные после регулятора расхода. На основе этих давлений агрегат производит смещение вилки, которое влияет на угловое положение наклонной шайбы в насосе. Это помогает поддерживать указанный перепад давления на клапане управления потоком и предотвращает превышение заданного значения давления в насосе. 92 Количество поршней 5 Максимальный ход поршня 0,06 м Максимальный угол наклонной шайбы 35 градусов (0,6109 рад) Длина рычага между приводом и точка поворота автомата перекоса 0,055 м Ход привода наклонной шайбы 0,04 м Диаметр отверстия в нижней части поршневой камеры 0,007 м Максимальная номинальная скорость насоса 260 рад/с (2482 об/мин) Максимальное давление 270 бар Номинальный расход 1.

3/с

Все основные параметры задаются через опцию Свойства модели > Обратные вызовы > InitFcn .

Аксиально-поршневой насос Модель

Исследуемый насос представляет собой аксиально-поршневой насос с пятью поршнями.

Рис. 2. Схема аксиально-поршневого насоса

Принципиальная схема насоса представлена на рис. 2, где:

1 — распределительная шайба

2 — блок цилиндров (ротор)

3 — поршень

4 — приводной вал

5 — наклонная шайба

Блок-схема модели насоса показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Модель насоса

Каждый поршень насоса представлен подсистемой, называемой поршнем. Эти подсистемы идентичны и подключены к следующим внешним портам модели насоса:

Всасывающие порты всех поршней (порты A) подключены к выходу бустерного насоса низкого давления, который моделируется с помощью идеального источника гидравлического давления. блокировать. Давление на выходе бустерного насоса настроено на 5e5 Па.

Вилка соединена с портами Y всех поршней, воздействуя, таким образом, на наклонную пластину механизма перекоса. Перемещение вилки ограничено жестким упором.

Рисунок 4. Модель поршня

Модель поршня (рис. 4) основана на блоке гидравлического цилиндра одностороннего действия, который механически соединен с приводным валом через блок наклонной шайбы. Цилиндр также гидравлически соединен с портами A и B через блоки с переменным отверстием Porting Plate. Порты A и B представляют собой выпускные и впускные порты насоса соответственно.

Назначение портов выполнено на основе следующих соображений:

Поршни равномерно распределены по делительной окружности поршневого цилиндра, как показано на рисунке 2. Таким образом, угол между поршнями 360/5 = 72 градусов.
Предположим, что первый поршень (обозначенный на схеме P1) находится точно в контрольной точке, соответствующей нижнему положению поршня. Далее предположим, что порт А представляет собой впускной патрубок насоса. Другими словами, поршень, двигаясь по прорези А в положительном направлении (в данном случае по часовой стрелке), поднимается вверх, а его полость заполняется жидкостью подкачивающим насосом. Это означает, что Фазовый угол Параметр «Переменное отверстие пластины с портами» A в поршне 1 должен быть установлен на ноль. Тот же параметр Переменного отверстия пластины портирования B в поршне 1 должен быть установлен на 180 градусов, потому что он начинает взаимодействовать с прорезью B (нагнетательным портом насоса) только после поворота на 180 градусов.

В модели поршня параметры Фазовый угол каждого блока Porting Plate Variable Orifice обозначены как Фазовый угол A и Фазовый угол B соответственно. Значения фазового угла для всех пяти поршней вычисляются в разделе инициализации редактора масок подсистемы Axial-Piston Pump. В следующей таблице показаны их значения в градусах, соответствующие значения в радианах указаны в скобках:

 ----------------------------- ----------------------------------------
 Название поршня в | Фазовый угол А | Фазовый угол B | Фазовый угол в
 модель насоса | | | Блок автомата перекоса
-------------------------------------------------- --------------------
   Поршень_1 | 0 | 180 (пи) | 0
   Поршень_2 | 72 (1,2566) |-108 (-1,885) | 72 (1,2566)
   Поршень_3 | 144 (5,5133) | -36 (-0,8029) | 144 (5,5133)
   Поршень_4 |-144 (-5,5133) | 36 (0,8029) |-144 (-5,5133)
   Поршень_5 | -72 (-1,2566) | 108 (1,885) | -72 (-1,2566)
-------------------------------------------------- -------------------

Блок Swash Plate в модели поршня также требует назначения фазового угла, чтобы указать положение поршня относительно наклонной поверхности . При выбранной опорной точке значения фазового угла автомата перекоса совпадают со значениями фазового угла A, как показано в таблице.

Для блоков с переменным отверстием Porting Plate требуется угловое положение соответствующего поршня на их входе. Эту функцию выполняет блок Angle Sensor.

Другими важными параметрами являются ход цилиндра и исходное положение поршня относительно крышки цилиндра. Ход должен быть достаточно большим, чтобы позволить поршню совершить возвратно-поступательное движение даже при максимальном угле наклона шайбы

Ход > 2 * Радиус шага * tan ( MaxAngle ),

, где PitchRadius — радиус делительной окружности блока цилиндров, а MaxAngle — максимально допустимый угол наклонной шайбы.

В модели максимальный угол установлен на 35 градусов (0,6109 рад), а радиус шага установлен на 0,04 м, что делает ход более 0,056 м. Ход установлен 0,06 м. Начальные положения поршня должны быть равны половине хода при нулевом начальном угле наклонной шайбы. Но начальный угол меняет свое значение в зависимости от начального положения привода. В результате начальные положения поршня вычисляются по уравнению

Расчет начальных положений поршня выполняется в разделе инициализации редактора маски подсистемы.

Блок управления давлением/потоком

Блок управления предназначен для выполнения двух функций: измерения нагрузки и ограничения давления. Измерение нагрузки реализовано за счет поддержания заданного перепада давления на клапане управления потоком. В модели испытательного стенда (Рисунок 1) клапан управления потоком моделируется блоком Отверстие с изменяемой площадью прорези. Давление до и после клапана передается на блок управления давлением/расходом через порты P и LSP (рис. 5).

Рис. 5. Схема блока управления давлением/расходом

Эти давления воздействуют на боковые поверхности 3-ходового распределителя и смещают клапан пропорционально перепаду давления и настройке центрирующих пружин. Соединения клапанов выбираются таким образом, что увеличенный перепад давления открывает путь А-Р и закрывает путь А-Т. Привод выполнен в виде одноштокового дифференциального гидроцилиндра, шток которого соединен с бугелем насоса. Объем насоса увеличивается, если шток перемещается в направлении стрелки, показанной на схеме. Из-за разницы рабочих площадей цилиндров рабочий объем увеличивается, если обе камеры цилиндра соединены с насосом, и уменьшается, если камера без штока соединена с баком. В результате увеличенный перепад давления на клапане заставляет насос уменьшать рабочий объем до тех пор, пока он не вернется к заданному значению. Преднатяг пружины клапана определяется уравнением

Функция ограничения давления предназначена для предотвращения превышения заданного значения давления насоса. Он реализован с предохранительным клапаном и дросселем в линии LSP. Клапан сброса давления настроен на желаемое максимальное значение. Когда давление насоса достигает этого значения, клапан открывается и заставляет давление в правой камере клапана уменьшать путь открытия A-P. Привод смещается вправо до тех пор, пока давление не вернется к заданному значению.

Модель чувствительного к нагрузке клапана построена с использованием трехходового направляющего клапана, гидравлического привода клапана двойного действия, предохранительного клапана и блоков с фиксированным отверстием, как показано на схеме модели (рис. 6 и 7).

Рис. 6. Блок управления давлением/расходом, модель

Рис. 7. 3-ходовой клапан с регулируемым давлением, модель

Перепад давления установлен на 20 бар. Путь 3-ходового направленного клапана A-T должен быть изначально открыт, чтобы заставить насос увеличить рабочий объем в начале работы. Чтобы выполнить функцию измерения нагрузки, повышение давления в порте B (порт измерения нагрузки) должно открывать путь AT и закрывать путь AP. Это причины, которые определили подключение портов клапана к системе. Остальные параметры регулирующего клапана, чувствительного к нагрузке, такие как жесткость пружины, ход клапана, площадь отверстия клапана и т. д., настраиваются в модели для обеспечения требуемой точности, стабильности и численной эффективности.

Функция ограничения давления реализуется комбинацией блоков Fixed Orifice и Pressure-Relief Valve. Клапан настроен на 250 бар. При этом давлении увеличение потока через фиксированное отверстие приводит к падению давления на порте Y гидравлического привода клапана двойного действия (привод блочного клапана на рис. 7), что в конечном итоге уменьшает рабочий объем насоса.

Описание цикла

Моделируемый цикл состоит из шести элементов, характеризующихся различными условиями нагрузки с блоком Variable Area Slot.

Цикл начинается с нулевого сигнала открытия, за которым следует открытие 2,8, 5,2, 1, -0,8 и, наконец, 2,45 мм. В начале цикла вал насоса начинает вращаться со скоростью 260 рад/с (~2500 об/мин) с исходным положением бугеля насоса, установленным на 5 мм. Сервоцилиндр начинает увеличивать рабочий объем насоса, давление в насосе медленно нарастает, и процесс стабилизируется через ~0,35 с после того, как перепад давления на регуляторе расхода станет близким к заданному значению 20 бар. Клапан измерения нагрузки в этот момент открыт на ~1,2 мм.

В течение следующих трех частей цикла насос поддерживает практически одинаковую подачу, несмотря на изменения открытия нагрузочного клапана.

Через 1 с нагрузочный клапан практически полностью закрыт, что приводит к повышению давления в насосе. Функция ограничения нагрузки становится доминирующей, когда давление достигает 270 бар. Насос возвращается в режим измерения нагрузки после того, как давление упадет ниже заданного значения.

Результаты симуляции из Simscape Logging

График ниже показывает скорость потока внутри поршней насоса и под нагрузкой. Можно увидеть циклический характер поршневых давлений, а также общее поведение насоса, который остается близким к номинальному расходу. 93/с даже при изменении нагрузки, как показано на графике выходного давления насоса. Однако по мере того, как выходное давление насоса поднимается до максимального номинального давления, регулятор ограничения давления регулирует положение вилки, и скорость потока падает ниже номинальной скорости потока.

Принцип работы центробежного насоса | теория

Насос обычно используется для создания потока или повышения давления жидкости. Центробежные насосы относятся к категории динамических насосов. Принцип работы центробежных насосов предполагает передачу энергии жидкости с помощью центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с несколькими лопастями. Основная теория работы центробежного насоса объясняется в видео ниже, а этапы работы показаны ниже.

Центробежный насос Принцип работы/этапы:

— Жидкость поступает в корпус насоса через проушину рабочего колеса.

— Энергия скорости сообщается жидкости посредством центробежной силы, создаваемой вращением рабочего колеса, и жидкость радиально выталкивается к периферии рабочего колеса.

— Энергия скорости жидкости преобразуется в энергию давления путем направления ее на расширяющийся кожух спиральной конструкции в центробежном насосе спирального типа или на диффузоры в турбинном насосе.

Насосы в первую очередь классифицируются как динамические насосы и объемные насосы. Как объяснялось в теории выше, динамические насосы работают, развивая высокую скорость жидкости. Насосы прямого вытеснения работают, нагнетая фиксированный объем жидкости. Динамическое действие в принципе работы центробежного насоса делает его сравнительно менее эффективным, чем объемные насосы.