Принцип работы аксиально-поршневого насоса и его применение
Аксиально-поршневые насосы относятся к классу гидромашин, либо использующих механическую энергию для перемещения жидкости, либо преобразующих энергию движущегося потока воды в энергию механическую. Аксиально-поршневой насос, принцип работы которого был известен давно, сейчас широко используется в различных машинах – строительных, дорожных, погрузчиках, экскаваторах и других.
Аксиальный поршневой насос – что это такое?
Насос аксиально-поршневой представляет собой гидромашину, преобразующую энергию вращательного или поступательного движения рабочих частей механизма в энергию перемещения жидкости.
Устройства такого типа являются реверсивными, то есть, они могут преобразовывать энергию движущегося потока рабочей жидкости в энергию механическую. В этом случае устройство работает как гидравлический двигатель, передавая вращательное движение вала на исполнительные механизмы.
Гидравлические машины применяются не только в различных областях промышленности – строительстве, машиностроении, но и в сельском хозяйстве, в частном домостроении. Их способность выдерживать большие нагрузки позволяет этим машинам эффективно работать как на крупных предприятиях, так и в системах водоснабжения дачных участков, загородных домов, отдельных квартир, подавая воду потребителям в больших объемах и с хорошим давлением.
Чаще других в качестве гидромашин используются объемные и лопастные агрегаты. У лопастных машин главным рабочим органом является колесо с множеством лопастей, закрепленных радиально от вала. Вращаясь с высокой скоростью, это колесо заставляет жидкость двигаться. Такое устройство называется гидронасосом – энергия передается жидкости от лопаток вращающегося колеса. В лопастном двигателе энергия движущегося потока жидкости заставляет вращаться колесо.
В гидравлических насосах объемного типа передача энергии осуществляется при изменении объемов цилиндров. Эти цилиндры соединяются с входными и выходными патрубками. Соединение камер и патрубков происходит последовательно при вращении основного вала с поршнями. Именно к таким машинам объемного типа относятся аксиально-поршневые механизмы.
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.
Конструктивные особенности аксиально-поршневых агрегатов
Насос аксиально-поршневой в его базовой комплектации состоит из следующих деталей и узлов:
- 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.
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.
Главные преимущества аксиального поршневого насоса
Обычно, чтобы определить преимущества или недостатки того или иного устройства, его сравнивают с другими агрегатами аналогичного назначения. В случае аксиально-плунжерного механизма объектами для сравнения являются радиально-поршневые и паровые агрегаты. По сравнению с этими машинами аксиально-поршневые агрегаты имеют внушительный список преимуществ.
Сравнительно с другими машинами, аксиально-плунжерные устройства обладают большой мощностью и производительностью, несмотря на небольшие размеры и, как следствие, малый вес. Компактность агрегата дает еще одно преимущество – малый момент инерции. Это немаловажное обстоятельство позволяет легко регулировать число оборотов в аксиальных гидравлических насосах. При необходимости во время рабочего процесса можно изменить активный объем цилиндров.
Агрегат может работать при высоком давлении с частотой вращения в диапазоне от 500 до 4000 оборотов в минуту. Таких показателей нет ни у одного из сравниваемых приборов. Он может работать при более высоком давлении, чем радиально-плунжерные.
Высокая производительность в аксиальных гидравлических насосах обеспечивается высокой герметичностью цилиндров. К преимуществам агрегатов следует отнести возможность регулировать направление и давление рабочей жидкости.
Основные недостатки
Наряду с многочисленными достоинствами, имеется и ряд серьезных недостатков. Подбирая аксиально-поршневой насос, важно учесть следующие особенности устройства:
- очень высокая цена;
- сложная конструкция осложняет техническое обслуживание и проведение ремонтных работ;
- при неправильной эксплуатации возможны частые поломки, что говорит о невысокой надежности;
- подача воды происходит неравномерно, с большой пульсацией;
- пульсация подачи происходит во всей водопроводной системе, обслуживаемой таким механизмом;
- сложность конструкции подразумевает длительный ремонт при поломках;
- необходимость очистки рабочей жидкости от примесей размером более 10 микрометров;
- высокая шумность при работе.
Загрузка...
