Аксиально-поршневые насосы

Аксиально-поршневым насосом называют поршневой насос, у которого рабочие камеры образованы рабочими поверхностями цилиндров и поршней, а оси поршней параллельны (аксиальны) оси блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45^о.

Насосы с наклонным диском имеют наиболее простые схемы (рис. 1). Поршни 3 связаны с наклонным диском 4 точечным касание (рис. 1а) или шатуном 7 (рис. 1. б). Блок 2 цилиндров с поршнями 3 приводится во вращение от вала 5. Для подвода и отвода рабочей жидкости к рабочим камерам в торцовом распределительном диске 1 выполнены два дугообразных окна А и Б. Для обеспечения движения поршней во время всасывания применяют принудительное ведение поршней через шатун 7 (рис. 1.б), а для поршней с точечным касание - цилиндрические пружины 6 (рис. 1. а).

Принцип работы насоса следующий. При вращении зала насоса крутящий момент передается блоку цилиндров. При этом из-за наличия угла наклона диска поршни совершают сложное движение; они вращаются вместе с блоком цилиндров и одновременно совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах блока, при котором происходят рабочие процессы всасывания и рабочие камеры, находящиеся слева от вертикальной оси распределительного диска, соединяются со всасывающим окном А. Поступательное движение поршней в этих камерах происходит в направлении от распределительного диска. При этом объемы камеры увеличиваются, и жидкость под действием перепада давлений заполняет их. Так происходит процесс всасывания. Рабочие камеры, находящиеся справа от вертикальной оси распределительного диска, соединяются с нагнетательным окном Б.

Рабочий объем аксиально-поршневого насоса с наклонным диском

q_o=S_n·h·z=(p·d_n²/4) ·z·D·tgb (14)

где S_n — площадь поршня; h — максимальный ход поршня; h=D·tqb; z — число поршней; d_n — диаметр поршня, D — диаметр окружности расположения осей цилиндров в блоке; b — угол наклона диска.

Из выражения (14) видно, что рабочий объем насоса зависит от угла наклона диска. Изменяя угол наклона диска, можно изменять рабочий объем насоса. Чем больше угол наклона, тем больше рабочий объем насоса. Предельно допустимый угол наклона диска не превышает обычно 25^о.

В насосе с наклонным блоком (рис. 2) поршни 3 расположены в блоке 2 цилиндров и шарнирно соединены шатунами 7 с фланцем 4 вала 5. Для отвода и подвода рабочей жидкости к рабочим камерам в торцевом распределительном диске 1 выполнены два дугообразных окна А и Б. Карданный механизм 6 осуществляет кинематическую связь вала 5 с блоком 2 цилиндров и преодолевает момент трения и инерции блока цилиндров.

При вращении вала насоса поршни совершают сложное движение — вращаются вместе с блоком цилиндров и движутся возвратно-поступательно в цилиндрах блока, при этом происходят процессы всасывания и нагнетания. При вращении блока цилиндров, например, по часовой стрелке (сечение В-В): рабочие камеры, Находящиеся слева от вертикальной оси распределительного диска, соединяются со всасывающим окном А. Поршни перемещаются в этих камерах в направлении распределительного диска. При этом объемы рабочих камер увеличиваются, рабочая жидкость под действием перепада давлений в рабочих камерах выполняет их; так происходит процесс всасывания. Рабочие камеры, находящиеся справа от вертикальной оси распределительного диска, соединяются с нагнетательным окном Б. Поршни в этих камерах перемещаются в направлении распределительного диска и вытесняют жидкость из рабочих камер на выход насоса.

q_o=S_n·h·z=(p·d_n²/4) ·z·D·sinb (15)

где h — максимальный ход поршня h=D·sinb; D — диаметр окружности расположения осей цилиндров в блоке; b — угол наклона блока цилиндров.

Основными геометрическими параметрами блока цилиндров аксиально-поршневой гидромашины являются диаметр D окружности расположения осей цилиндров, наружный диаметр D_нар блока цилиндров и диаметр d_n поршней (цилиндров) (рис. 2) .

При этом

D»0,4·d_n·z (16)

Dнар»D+1,6·dn (17)

Толщина, стенки между цилиндрами в блоке в>>0,2d_n; толщина стенки между цилиндром и наружной поверхностью

При расчете рабочего объема аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком формулу (15) преобразовывают к виду

q₀=(p·d_n²/4) ·z·D·sinb=(p·d_n³/4) ·z²·0,4·sinb (18)

откуда диаметра поршня (цилиндра)

d_n= (19)

Материалы основных деталей аксиально-поршневых насосов выбирают из условий обеспечения длительной работы гидромашины со значительными нагрузками. Для пары блок цилиндров — распределительный диск используют материалы, которые обладаю хорошими антифрикционными свойствами.

Аксиально-поршневой насос с наклонным диском

Рис.1

Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком цилиндров

Рис.2